Agrofotovoltaïsche zonne-energie: hoe landbouw en zonne-energie de toekomst vormgeven

Iedereen heeft het over agrivoltaïek - en daar is een goede reden voor. Deze innovatieve technologie combineert het beste van twee werelden: De productie van schone, hernieuwbare energie en het bebouwen van landbouwgrond. Maar wat zit er precies achter de term agrofotovoltaïek? Hoe werkt het precies en wat zijn de voordelen van deze oplossing? In dit uitgebreide artikel leer je alles wat je moet weten over agrivoltaïsche energie - van de technische details tot de economische en wettelijke randvoorwaarden.

Als je een boer bent die zijn land efficiënter wil gebruiken of gewoon meer wil weten over de toekomst van duurzame energieproductie, blijf dan kijken - je zult versteld staan van de mogelijkheden!

Wat is agrivoltaïsche energie (agri-PV)?

Agri-fotovoltaïek, ook bekend als agri-PV of agri-fotovoltaïsch, beschrijft het gelijktijdige gebruik van landbouwgrond voor de productie van zonne-energie en landbouwproducten. Dit wordt bereikt door de installatie van agrofotovoltaïsche systemen die zonnecellen direct boven de landbouwgrond plaatsen. In tegenstelling tot conventionele zonneboerderijen, die vaak grote gebieden blokkeren voor exclusief gebruik als energiebron, biedt Agri-PV een "dubbel gebruik" van land. Dit betekent dat er planten kunnen worden gekweekt en energie kan worden opgewekt op dezelfde vierkante meter.

Dit concept klinkt op het eerste gezicht misschien als sciencefiction, maar is vandaag de dag al realiteit. Talrijke proefprojecten over de hele wereld tonen aan dat de technologie werkt - en met indrukwekkende resultaten.

De oorsprong en ontwikkeling van agrivoltaïsche energie

Het basisidee van agrivoltaïek is niet helemaal nieuw. De eerste ideeën over hoe zonnepanelen geïntegreerd konden worden op landbouwgrond om het land maximaal te benutten, werden al overwogen in de jaren 1980. Op dat moment was de technologie echter nog niet ver genoeg gevorderd om praktische oplossingen te bieden. Het duurde enkele decennia voordat technologische vooruitgang de visie van dubbel landgebruik werkelijkheid maakte.

In de afgelopen tien jaar heeft de Agri-PV technologie een enorme sprong voorwaarts gemaakt. Vooral in landen als Duitsland, Frankrijk, Japan en de VS zijn veelbelovende proefprojecten uitgevoerd, die niet alleen de haalbaarheid maar ook de economische levensvatbaarheid hebben aangetoond. Agri-PV wordt nu beschouwd als een van de meest veelbelovende technologieën om de wereldwijde energie- en voedselcrisis te overwinnen.

Hoe werkt agrofotovoltaïek?

De manier waarop agrivoltaïsche systemen werken is eigenlijk heel eenvoudig te begrijpen. Het komt erop neer dat er boven de landbouwgrond zonnepanelen worden geïnstalleerd, die ofwel vast gemonteerd zijn of flexibel in hun oriëntatie. De modules worden zo geplaatst dat ze genoeg licht doorlaten voor de planten eronder en tegelijkertijd genoeg zonlicht opvangen om elektriciteit op te wekken.

Er zijn verschillende varianten van Agri-PV technologie:

1. Statische modules: Deze worden permanent gemonteerd en bevinden zich meestal op een hoogte van 2 tot 5 meter boven de grond. Deze hoogte zorgt ervoor dat landbouwmachines zonder problemen onder de modules kunnen werken.
2. Verstelbare modules: Deze modules kunnen zich aanpassen aan de zon en de landbouwbehoeften. Ze kunnen zo worden ingesteld dat ze maximale elektriciteit opwekken of de planten een optimale lichtinval geven.
3. Semi-transparante modules: Deze modules zijn speciaal ontworpen om het licht gelijkmatig door te laten. Ze zijn bijzonder nuttig voor planten die de voorkeur geven aan gedeeltelijke schaduw, omdat ze slechts een deel van het zonlicht blokkeren.

De modules kunnen worden aangestuurd door verschillende technologieën, van eenvoudige handmatige instellingen tot ultramoderne geautomatiseerde systemen die werken op basis van weerpatronen en gewascycli.

Hoe wordt agrivoltaïek gedefinieerd?

Het onderscheid tussen agrofotovoltaïsche systemen en conventionele grondgebonden zonnesystemen is op het eerste gezicht niet altijd duidelijk, aangezien beide technologieën gebruik maken van zonnepanelen in open gebieden. Om misbruik en verwarring te voorkomen, zijn er duidelijke richtlijnen en normen ontwikkeld die definiëren wat een echt agrivoltaïsch systeem is. Deze definities zijn vastgelegd in DIN SPEC 91434, dat is ontwikkeld door een breed consortium van bedrijven, boeren, onderzoeksorganisaties en verenigingen.

DIN SPEC 91434 geeft precieze specificaties over hoe het hoofdgebruik in de landbouw behouden moet blijven ondanks de installatie van zonnepanelen. Het belangrijkste doel van deze norm is ervoor te zorgen dat de landbouwproductie niet slechts een alibifunctie vervult om subsidies te ontvangen, maar daadwerkelijk wordt voortgezet. Alleen als de landbouwproductie gedurende het hele systeem gegarandeerd is, wordt een systeem beschouwd als een echt agri-PV-systeem.

Terwijl DIN SPEC 91434 voornamelijk gericht is op de teelt van gewassen, werd in juni 2023 de aanvullende DIN SPEC 91492 gepubliceerd, die specifieke vereisten definieert voor het houden van dieren in agri-PV-systemen. Deze uitbreiding toont aan dat agrivoltaïek niet alleen een veelbelovende oplossing biedt voor plantenteelt, maar ook voor veehouderij. Samen vormen de twee normen een uitgebreide reeks regels die ervoor zorgen dat het gebruik in de landbouw en de opwekking van zonne-energie op elkaar zijn afgestemd.

Twee categorieën van agri-PV systemen

DIN SPEC 91434 maakt onderscheid tussen twee hoofdtypen agrivoltaïsche systemen, die verschillen in termen van het type teelt en landgebruik:

Categorie 1: Hooggelegen systemen

Deze systemen worden gekenmerkt door hun verhoogde ontwerp, waarbij de zonnepanelen op rekken zijn gemonteerd die het mogelijk maken om direct onder de zonnepanelen te telen. Dit betekent dat landbouwmachines onder de systemen kunnen werken zonder gehinderd te worden. Dit type installatie is bijzonder efficiënt omdat het verlies aan land minimaal is - het deel van de bruikbare landbouwgrond dat wordt geblokkeerd door de structuren mag niet meer dan 10% bedragen.

Categorie 2: Teelt tussen de rijen modules

Hier worden de zonnepanelen in rijen geïnstalleerd, zodat landbouwwerkzaamheden alleen tussen de rijen modules kunnen worden uitgevoerd. Dit type systeem wordt vaak gerealiseerd met module tafels of verticaal verhoogde systemen. De flexibiliteit van deze systemen is een voordeel, maar ze nemen meer ruimte in beslag dan de verticaal verhoogde systemen. Het ruimteverlies in deze categorie kan oplopen tot 15% van het totale projectgebied.

Efficiënt landgebruik

Een andere belangrijke specificatie van DIN SPEC 91434 betreft de efficiëntie van het agrarisch gebruik. Om ervoor te zorgen dat het hoofdgebruik in de landbouw niet te lijden heeft onder de installatie van de zonnesystemen, moet na de aanleg van een agrivoltaïsch systeem ten minste 66 procent van de referentieopbrengst worden gegenereerd op het totale projectgebied. Dit betekent dat de productiviteit van de landbouwgrond grotendeels behouden moet blijven, ook nadat de zonnepanelen zijn geïnstalleerd.

Deze normen en standaarden zorgen ervoor dat agrivoltaïsche energie niet alleen een technologie is om elektriciteit op te wekken, maar ook op een duurzame manier landbouwgebruik ondersteunt. Ze bevorderen een evenwichtig gebruik van land dat zowel de energieproductie als de voedselvoorziening dient.

Bescherming tegen misbruik

Een ander belangrijk aspect van DIN SPEC 91434 is bescherming tegen misbruik. Het doel is om te voorkomen dat conventionele fotovoltaïsche systemen op de grond worden gedeclareerd als agrivoltaïsche systemen om subsidies en premies te ontvangen. Deze strikte richtlijnen garanderen dat alleen projecten die daadwerkelijk voor landbouwdoeleinden worden gebruikt en niet alleen als voorwendsel om financiële voordelen te behalen, als agrivoltaïsch worden beschouwd.

Deze duidelijke afbakening en de gedetailleerde vereisten van DIN SPEC 91434 en DIN SPEC 91492 zorgen ervoor dat agrivoltaïsche systemen een echte bijdrage leveren aan het dubbel gebruik van land en voldoen aan de duurzaamheidsdoelstellingen in landbouw en energieproductie.

De voordelen van agrivoltaïek

Agrivoltaïek biedt een groot aantal voordelen die belangrijk zijn voor zowel landbouwers als het milieu. Laten we de belangrijkste voordelen eens nader bekijken:

Dubbel gebruik van land

Een van de grootste voordelen van Agri-PV-technologie is het dubbele gebruik van land. In veel regio's in de wereld is landbouwgrond schaars en neemt de concurrentie om landbronnen toe. Met agrivoltaïsche energie kunnen boeren zowel energie opwekken als hun traditionele landbouwactiviteiten voortzetten. Vooral in dichtbevolkte regio's waar landbouwgrond beperkt is, is dubbel gebruik een doorslaggevend voordeel.

Hogere opbrengsten in de landbouw

Een verrassend voordeel van agri-PV is dat het daadwerkelijk kan leiden tot hogere opbrengsten in de landbouw. Door de zonnepanelen te installeren, wordt er een bepaalde hoeveelheid schaduw geworpen op de gewassen eronder. Dit kan vooral gunstig zijn in warme en zonnige klimaten waar planten vaak last hebben van intens zonlicht. De zonnepanelen beschermen de planten tegen extreme hitte en produceren tegelijkertijd energie. Studies hebben aangetoond dat planten zoals tomaten, bessen en sla zelfs beter groeien onder de modules dan zonder de modules. De modules kunnen ook bescherming bieden tegen extreme weersomstandigheden zoals hagel of hevige regen.

Bijdrage aan klimaatbescherming

De combinatie van landbouw en hernieuwbare energie levert een belangrijke bijdrage aan de bescherming van het klimaat. Aan de ene kant wordt er schone, hernieuwbare energie opgewekt door de zonnepanelen, wat de uitstoot van broeikasgassen vermindert. Anderzijds blijft de landbouwgrond productief, wat betekent dat er geen extra land gebruikt hoeft te worden voor energieproductie. De vermindering van de bodemafdekking is een belangrijk pluspunt voor de bescherming van het milieu, omdat het de biodiversiteit bevordert en het verlies van natuurlijke habitats voorkomt.

Mogelijke toepassingen van agrivoltaïsche energie

De mogelijke toepassingen van agrivoltaïsche energie zijn divers en variëren van kleine boerderijen tot grootschalige landbouwbedrijven. De technologie kan in bijna elke landbouwomgeving worden gebruikt, van wijngaarden tot weilanden en graanvelden.

Gebruik in verschillende gewassen

Een van de sterkste punten van agrivoltaïsche systemen is hun veelzijdigheid. De zonnepanelen kunnen in verschillende gewassen worden geïnstalleerd. Sommige gewassen, zoals sla, spinazie en bessen, profiteren vooral van de gedeeltelijk beschaduwde omstandigheden die door de modules worden gecreëerd. In warmere klimaten bieden de modules een welkome bescherming tegen overmatig zonlicht en helpen ze de behoefte aan water voor de planten te verminderen omdat de verdamping wordt beperkt door de schaduw.

De systemen kunnen echter ook gebruikt worden voor robuustere gewassen zoals tarwe, maïs en soja. Hoewel de nadruk hier minder ligt op bescherming tegen de zon, blijft het voordeel van dubbel gebruik bestaan. In sommige gevallen kunnen weilanden zelfs worden gecombineerd met zonnepanelen.

Toepassingsvoorbeelden wereldwijd

Er zijn al succesvolle proefprojecten over de hele wereld die de voordelen van agrivoltaïek aantonen. Er zijn talloze voorbeelden, vooral in landen als Japan, Frankrijk en Duitsland. In Japan worden rijstvelden aangevuld met zonnepanelen, terwijl in Frankrijk wijnmakerijen de technologie gebruiken om de kwaliteit van hun druiven te verbeteren. Er zijn ook veel veelbelovende benaderingen in Duitsland, zoals het "AgroPV"-project, waarbij bessen worden geteeld onder zonnepanelen. Deze projecten tonen niet alleen aan dat Agri-PV werkt, maar ook dat het economisch haalbaar is.

Economische en wettelijke randvoorwaarden

Financiering en financieringsopties

De financiering van een agrivoltaïsch systeem kan een uitdaging zijn, aangezien de initiële investering hoog is. Toch zijn er tal van financieringsmogelijkheden op staatsniveau. Veel regeringen, vooral in de EU, bieden speciale subsidies en toelagen voor de bouw van agrivoltaïsche systemen. Het feed-in tarief, d.w.z. de vergoeding voor zonne-energie die aan het openbare net wordt geleverd, is ook een stimulans om in deze technologie te investeren.

Daarnaast zijn er particuliere financieringsmodellen en samenwerkingsverbanden met energiebedrijven die bereid zijn om in dergelijke systemen te investeren. Voor boeren kan dit een extra bron van inkomsten zijn, omdat ze niet alleen hun landbouwproducten kunnen verkopen, maar ook kunnen profiteren van de energieproductie.

Sinds oktober 2021 zijn er bijkomende vereisten van het Federaal Agentschap voor het Net voor gebieden voor speciale zonne-installaties, waaronder ook agrivoltaïsche installaties vallen. Deze eisen regelen welke gebieden in aanmerking komen voor EEG-gesubsidieerde systemen. Speciale zonne-installaties zijn installaties die worden gebouwd op bouwland dat geen veengrond is en waar tegelijkertijd gewassen worden geteeld op hetzelfde gebied.

Het zogenaamde Solar Package 1, dat in mei 2024 van kracht werd, bracht verdere aanpassingen aan de EEG-financiering. Deze nieuwe regelgeving bepaalt dat agrivoltaïsche systemen die vallen onder DIN SPEC 91434 in aanmerking komen voor financiering, op voorwaarde dat ze voldoen aan de specifieke vereisten. Een minimale hoogte van 2,10 meter geldt voor verhoogde systemen waarbij teelt onder de modules mogelijk is. Verticaal gemonteerde zonne-installaties die onder categorie 2 vallen, moeten minstens 0,80 meter hoog zijn.

Er moet nog definitieve duidelijkheid komen over de vraag of verstelbare agrivoltaïsche systemen met tracking, die op één of twee palen zijn gemonteerd, ook in aanmerking komen voor EEG-subsidies. Het federale ministerie van Economische Zaken werkt momenteel aan een overeenkomstige wijziging van de wet op de energie-industrie om rekening te houden met deze systemen.

Vergunningsprocedure en juridische aspecten

De wettelijke vereisten voor de bouw van agrivoltaïsche systemen verschillen van land tot land. In veel landen zijn er speciale regels voor zonne-installaties op landbouwgrond. Het is belangrijk om informatie in te winnen over de lokale wetgeving en vergunningsprocedures voordat u een systeem bouwt. Vaak moeten er milieurapporten worden opgesteld en moet er aan bepaalde eisen voor natuurbehoud worden voldaan. Toch proberen veel overheden het proces te vereenvoudigen om de technologie te promoten.

Uitdagingen en risico's van agrivoltaïsche energie

Technische uitdagingen

Hoewel agrivoltaïsche energie veel voordelen biedt, zijn er ook technische uitdagingen die overwonnen moeten worden. Een van de grootste uitdagingen is de integratie van de zonnepanelen in de boerderij. De modules moeten zo geplaatst worden dat ze het werk op het veld niet hinderen. Het onderhoud van de systemen vereist ook speciale expertise om ervoor te zorgen dat zowel de landbouwmachines als de fotovoltaïsche systemen optimaal werken.

Acceptatie door boeren en bevolking

Een ander risico is de acceptatie van de technologie door boeren en de bevolking. Niet iedereen is meteen enthousiast over het idee om zonnepanelen boven akkers te installeren. Sommige boeren vrezen dat de modules de groei van hun gewassen zullen beïnvloeden of dat ze de esthetische kwaliteit van hun velden zullen verminderen. Ook zijn er soms bedenkingen bij de bevolking over de veranderingen in het landschap. Educatie en bewijzen van succesvolle proefprojecten zijn hier van cruciaal belang.

Toekomstperspectieven en potentieel van agrivoltaics

De toekomst van agrivoltaics ziet er veelbelovend uit. Met stijgende energieprijzen, een groeiende vraag naar hernieuwbare energie en de noodzaak om landbouwgrond efficiënter te gebruiken, zal de technologie de komende jaren een steeds belangrijkere rol gaan spelen. Verwacht wordt dat de technologie zich verder zal ontwikkelen en in steeds meer landen en regio's zal worden toegepast.

Agri-PV biedt een enorm potentieel, vooral in landen met een warm klimaat waar de landbouw veel last heeft van de zon. De technologie kan echter ook een belangrijke rol spelen bij het duurzamer en efficiënter maken van de landbouw in koudere gebieden.

Conclusie: Agrofotovoltaïek - een technologie met toekomst

Agrivoltaïek is meer dan alleen een technische trend. Het biedt een echte oplossing voor twee van de meest dringende uitdagingen van onze tijd: het veiligstellen van de voedselvoorziening en het produceren van schone energie. Door land op twee manieren te gebruiken, landbouwopbrengsten te verbeteren en bij te dragen aan klimaatbescherming, kan Agri-PV een sleuteltechnologie worden voor duurzame ontwikkeling. Als je boer bent of gewoon geïnteresseerd in hernieuwbare energie, dan is dit het moment om agrofotovoltaïsche energie van dichterbij te bekijken. De toekomst begint vandaag!