Zonneweides, grote akkers vol met zonnepanelen, spelen een belangrijke rol in de energietransitie van Nederland. Door het hele land zijn er boeren die hun land verpachten aan energiemaatschappijen voor het opwekken van zonne-energie. Voordeel voor beide partijen: energiemaatschappijen krijgen in één klap een enorme oppervlakte tot hun beschikking voor het opwekken van zonne-energie, zonder dat ze daarvoor ingewikkelde constructies hoeven aan te leggen op daken van huizen en kantoorpanden. Boeren krijgen voor het verpachten van het braakliggende land een aanzienlijk hoger bedrag dan wat ze in deze tijd zouden krijgen voor het verbouwen van groenten of het houden van dieren op datzelfde land, mede dankzij subsidieregelingen.
Niet gek dus dat het aantal zonneweides in Nederland al jaren sterk toeneemt. De verschuiving van het boerenland naar zonnevelden heeft echter niet alleen voordelen. Grond permanent bezetten met zonnepanelen is waarschijnlijk niet goed voor de bodem en beperkt de landbouwproductie. Bovendien zit niet iedereen te wachten op een groot zwart veld in zijn achtertuin. Een groep ondernemers uit Oss wil met een voor Nederland redelijk uniek project zowel het verbouwen van groenten als het opwekken van zonnestroom mogelijk maken. En ze zijn niet de enigen; agrophotovoltaics, het combineren van landbouw en zonnestroom opwekken, is in opkomst. Is deze innovatie de oplossing voor het opwekken van energie op landbouwgrond?
Boeren onder een veld met zonnepanelen
Een groep ondernemers uit Oss gaat in de komende twee jaar het Duurzaamheidspark testen, een samenwerking van studenten en onderzoekers van de HAS Hogeschool in Den Bosch en de Hogeschool Arnhem-Nijmegen. Op een terrein van 800m² zijn 282 verplaatsbare en lichtdoorlatende zonnepanelen neergezet, samen goed voor een piekopbrengst van 75.000W, waaronder groenten verbouwd zullen worden.
De opstelling die ze gebruiken, is anders dan die van reguliere zonneweides. Waar zonnepanelen over het algemeen helemaal zwart zijn, werken de ondernemers met deels lichtdoorlatende panelen. "We testen vier soorten zonnepanelen", zegt Rogier Mul, een van de initiatiefnemers. "Drie soorten die 41, 38 en 25 procent licht doorlaten, en een opstelling met gewone zwarte panelen, afgewisseld met glasplaten." Doordat de panelen licht doorlaten, kunnen eronder groenten groeien.
:strip_exif()/i/2004271786.jpeg?f=imagearticlefull)
De panelen zitten in een verrijdbaar systeem op een rails, 1,40m boven de grond, met een geïntegreerd bewateringssysteem. Doordat het systeem makkelijk aan de kant geschoven kan worden, beperkt dit het boeren niet.
In deze testopstelling is alles nog relatief lowtech. De opstelling is gemaakt van aluminiumbuizen, er is een simpel sproeisysteem dat handmatig wordt aangezet, en er zitten nog weinig sensoren op. Uiteindelijk moet het echter een grotendeels autonoom systeem worden. "Het eerste systeem is gewoon simpel. Nu ontwikkelen we een complexer systeem met sensoren en droogteherkenning dat automatisch water sproeit als het te droog wordt. Ook de beweegbaarheid moet worden geautomatiseerd."
Daar komt de samenwerking met de beide hogescholen bij kijken. Een student van de Hogeschool Arnhem-Nijmegen werkt aan een circulair watersysteem, studenten Akkerbouw en Tuinbouw van de HAS doen gewasonderzoek naar teelt onder zonnepanelen en studenten Toegepaste Biologie van de HAS houden zich bezig met bodemleven en -gezondheid: hoe reageert de bodem op deze manier van telen en welk gewas doet het het beste onder de panelen? "We hebben een teeltproef gedaan met twee prototypen van onze zonnepaneelopstelling, waaronder we vijftien gewassen hebben verbouwd. Met subsidie kunnen onderzoekers van de HAS nu twee jaar lang gewasonderzoek doen en kunnen we het grotere park bouwen", vertelt Mul.
Hoewel een team studenten van de HAS nog moet beginnen met het onderzoek naar de invloed die de zonnepanelen hebben op de gewassen daaronder, hebben de ondernemers toch al het nodige inzicht gekregen met de vorige proeven. Mul: "Een aantal gewassen doet het bijzonder goed, zoals aardbeien, tomaten en bladgroenten. Onder de zonnepanelen blijft de gemiddelde temperatuur 's nachts gemiddeld vijf graden Celsius hoger en overdag vijf graden lager. Dat is vooral in extreme zomers een voordeel. Met hittegolven verdrogen gewassen normaal, dat doen ze nu niet. Ook omdat de grond relatief vochtig blijft en de zonnepanelen een ingebouwd sproeisysteem hebben. Daarbij zijn de planten beschermd tegen extreem weer. Vorige zomer hagelde het. Op een open veld maakt de hagel gatenkaas van bladgroenten; op ons veld bleef de sla intact."
De nadelen van zonnepanelen op landbouwgrond
De oplossing van de Ossenaren is bedoeld als mogelijk alternatief voor een probleem met gebruikelijke zonneweides. Als de grond eronder niet wordt bijgehouden, is dat slecht voor de biodiversiteit. Dat onderzocht Friso van der Zee van Wageningen University & Research in 2020. "Het beheer van veel zonneweides gebeurt verkeerd", legt hij uit. "We ontdekten dat de panelen op veel zonneweides te dicht bij elkaar staan en dat er meestal te weinig gemaaid wordt, maar het grote probleem is dat het maaisel onder de zonnepanelen niet wordt opgeruimd. Dat heeft tot gevolg dat de biodiversiteit sterk afneemt."
En dat terwijl het ombouwen van akkerland in zonneweides in potentie juist heel goed is voor de biodiversiteit in een intensief agrarisch gebied. Als een veld niet langer intensief bemest wordt en er geen bestrijdingsmiddelen worden gebruikt omdat er zonnepanelen boven hangen, kan dit leiden tot een toename van wilde planten, insecten en vogels. Daarvoor moet er wel voldoende licht en water op de bodem komen en dat gebeurt nu lang niet altijd. De aandacht voor de grond is ondergeschikt aan die voor de stroomproductie.
Hij staat positief tegenover de inzet van mobiele zonnepanelen op akkerland, ook al is er nog weinig onderzoek gedaan naar dit soort panelen, omdat de innovatie nog zo recent is. "Het lijkt me positief om functies te combineren, maar het blijft zoeken naar een optimum. Hoe meer panelen je boven op een veld zet, hoe slechter het gewas eronder groeit. De kwaliteit van de grond en de biodiversiteit hangen daarnaast samen met bemesting en bestrijdingsmiddelen. Dat verandert niet als je er bewegende panelen boven zet. Toch lijkt het me een positieve ontwikkeling. De onderzoeken komen eraan."
:strip_exif()/i/2004273130.jpeg?f=imagenormal)
Niet de enigen
Het initiatief voor het Duurzaamheidspark is niet het enige in zijn soort. Er is een heel vakgebied dat hiermee werkt: agrophotovoltaics, of agro-pv. Het idee daarvan is simpel: combineer landbouw en zonnepanelen in plaats van te kiezen tussen zonneweides plaatsen en gewassen verbouwen. Vooral in Aziatische landen als Japan is dit vakgebied al vergevorderd. Rijstvelden worden in deze landen tegenwoordig regelmatig voorzien van zonnepanelen.
Het Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems doet sinds 2017 onderzoek naar agro-pv in Heggelbach, in Duitsland, waarbij het merkte dat het combineren van zonnepanelen en landbouwgrond allerlei positieve effecten heeft. Zo heeft landbouwgrond minder te lijden van extreem weer, kan er tot later in het jaar geteeld worden en kan het land tot 185 procent effectiever gebruikt worden dan wanneer er wordt gekozen tussen gewassen en zonnepanelen.
:strip_exif()/i/2004288596.jpeg?f=imagenormal)
Ook onderzoekers van de WUR bestuderen agro-pv-oplossingen. Hellen Elissen is onderzoeker bij de WUR en betrokken bij verschillende agro-pv-projecten. Een van die projecten is het Sunbiose-project, waarvoor in de afgelopen maand ruim 3 miljoen euro aan subsidie werd binnengehaald. De komende vier jaar gaan onderzoekers van de WUR kijken naar de invloed van zonnepanelen op de teelt van onder andere fruit. "Frambozenteelt bijvoorbeeld gebeurt nu al onder afdekkende constructies. Als je die vervangt door zonnepanelen, is dat een potentiële win-win."
Ook wordt in Lelystad een verschuifbaar zonnepanelensysteem getest boven rustgewas. Dat is akkerland dat eens in de zoveel seizoenen stilligt om te herstellen van de intensieve landbouw en waar vaak gras groeit. Als dat land een seizoen niet wordt bewerkt, kan het rusten van het land gecombineerd worden met het opwekken van zonne-energie. "Met een mobiel systeem voorkom je dat grote oppervlakten permanent bedekt zijn met zonnepanelen."
Ook zijn er commerciële partijen die mobiele zonnepanelen kunnen plaatsen. Een daarvan is Powers Plus, met het SolarFlex-systeem. Dat systeem is flexibel en relatief makkelijk op te stellen, en is schaalbaar tot honderd wagens, die samen 1MW aan energie kunnen opwekken. De mobiele zonnepanelen van dit merk zijn vooral geschikt voor het tijdelijk neerzetten op braakliggend terrein, bij de bouw van bijvoorbeeld een nieuwbouwwijk of op een parkeerplaats die, zoals nu in tijden van corona, niet wordt gebruikt.
Beperkingen in Nederland
Dat laatste probeert ook Jan de Winter uit Biddinghuizen. Hij bedacht onlangs een systeem met verrijdbare zonnepanelen. "De zonnepanelen kunnen daarmee verplaatst worden met de wisseling van de gewassen. Ze zijn gemaakt van een serie glijplaten die over de percelen heen glijden." Hij vroeg in februari patent aan voor zijn idee en bouwbedrijf Mobilis TBI wil met hem in zee om de stroom die hij op zijn 10ha grond kan opwekken, af te nemen. Dat gebeurt met zeecontainers waarin accu's zitten waarin de stroom kan worden opgeslagen, zodat die kan worden gebruikt op bouwlocaties.
Een probleem waar hij tegen aanloopt, is dat de huidige subsidieregelgeving voor zonnepanelen geen rekening houdt met agrariërs. Doordat zijn systeem mobiel is, kan hij naar eigen zeggen geen gebruik maken van de SDE-subsidie, voor het stimuleren van duurzame energieproductie. "We kunnen daar nu geen gebruik van maken, omdat we geen vergunning kunnen krijgen voor zonnepanelen op een veld als die er niet permanent op liggen." Hij zegt die subsidie nodig te hebben om de bouw van het systeem rendabel te maken. "Feitelijk is alles geregeld. We hebben een afnemer en er is een testlocatie geprepareerd, maar het gaat veel tijd en geld kosten om onze constructie verder te ontwikkelen, en het duurt lang voordat je dat geld er weer uit hebt."
De Winter legde onlangs bij Omroep Flevoland uit hoe zijn systeem moet werken.
Ook op technisch gebied kent het idee van agrophotovoltaics nog uitdagingen. Dat begint bij de keuze in panelen. Gewone zwarte panelen laten geen licht door, wat betekent dat groenten er niet onder groeien. Hoe meer licht de panelen doorlaten, hoe beter groenten groeien, maar hoe lager de energieopbrengst is. "Daar komt bij dat de panelen die wij gebruiken, op maat worden gemaakt in China", legt Rogier Mul uit. Dat betekent dat de kosten aanzienlijk hoger zullen zijn dan die van gewone panelen. Het is dan de vraag of het combineren van lichtdoorlatende zonnepanelen en akkerbouw op de lange termijn echt winstgevend is, wat natuurlijk invloed heeft op de grootschalige invoer ervan.
Daar komt bij dat de stellages waarin dit soort systemen zitten, veel bewerkelijker zijn dan een vast zonnepaneel met een metalen frame, vooral als het systeem verrijdbaar moet zijn. Je moet rekening houden met de windveiligheid, en je moet sterkere en langere kabels hebben als een systeem verplaatst moet worden. "Je hebt een stekker nodig die veel degelijker is dan vaste stekkers als je ze elk jaar moet afkoppelen om een systeem naar een ander veld te verplaatsen", zegt Jan de Winter. Als je vervolgens ook onder de panelen wilt kunnen sproeien, moet je een sproeisysteem aanleggen met flexibele leidingen die aan de kant geschoven kunnen worden. En je moet een systeem met sensoren hebben dat de vochtigheid kan meten van een stuk akkerland dat onder de panelen ligt.
"Al die factoren betekenen extra kosten", vertelt Mul. Toch denkt hij dat agro-pv uiteindelijk de toekomst heeft. "Voor veel boeren levert het meer op om een zonneweide te bouwen dan als agrariër aan de slag te gaan. In steeds meer provincies is er echter discussie over de gevolgen voor het bodemleven en over welke gevolgen zonneweides die nu geplaatst worden, hebben voor de grond over 25 jaar. Heb je dan een woestijn waarmee je niets meer kunt? Wat kosten betreft komen we met wat we nu gebruiken, in de buurt van normale zonneweides. Wel maken we extra kosten voor het verplaatsbaar maken van panelen. We verwachten echter ook extra winst, doordat we gewoon gewassen kunnen kweken. Als je die factoren combineert, heb je als boer een beter resultaat dan met alleen maïs verbouwen of een zonnepark aanleggen. Dat is de meerwaarde van agro-pv."
Openingsfoto's: Westend61 en Ollo/Getty Images