Das Zusammenspiel von zukünftiger Solarenergie, Landnutzungsänderungen und deren prognostizierten Auswirkungen auf natürliche Flächen und Ackerland in den USA

Prognosen für eine tiefgreifende Dekarbonisierung erfordern große Mengen an Solarenergie, die mit anderen Landnutzungen wie Landwirtschaft, Urbanisierung und Naturschutz konkurrieren kann. Bestehende Kapazitätserweiterungsmodelle integrieren die Dynamik der Landnutzungs- und Landbedeckungsänderungen (LULC) nicht in ihre Prognosen. Wir untersuchten die Wechselwirkung zwischen prognostizierter LULC, der Installation von Photovoltaik (PV) und den solarbedingten Auswirkungen auf natürliche Flächen und Ackerland, indem wir LULC-Prognosen mit einem Modell integrierten, das die zukünftige Installation von Solar-PV mit hoher räumlicher Auflösung für die zusammenhängenden USA projizieren kann. Wir nutzten Szenarien von LULC-Prognosen aus dem Special Report on Emission Scenarios des Intergovernmental Panel on Climate Change für die Jahre 2010 bis 2050 sowie zwei Szenarien des Stromnetzes, um die zukünftige PV-Installation zu modellieren, und verglichen diese Ergebnisse mit einer Baseline, die die Landbedeckung von 2010 bis 2050 konstant hielt. Obwohl das gesamte technische Potenzial von Solar-PV durch LULC-Szenarien kaum beeinflusst wurde, variierte die installierte PV-Leistung im Jahr 2050 um -16,5 bis 11,6 % gegenüber dem Baseline-Szenario. Die gesamten Flächenanforderungen für die projizierte PV entsprachen anderen Studien, doch Maße für PV-Auswirkungen auf natürliche Systeme hingen von den zugrundeliegenden Landnutzungsdynamiken des jeweiligen Szenarios ab. Die bis 2050 installierte Solar-PV führte dazu, dass 1,1 % bis 2,4 % des Ackerlands und 0,3 % bis 0,7 % der natürlichen Flächen in PV-Anlagen umgewandelt wurden. Das umfassendste Verständnis der PV-Auswirkungen und deren Wechselwirkungen mit der Landbedeckung zeigte sich jedoch erst, als die gesamten Nettogewinne und -verluste aller Landbedeckungsänderungen, einschließlich PV, integriert wurden. Beispielsweise erlaubt eines der vier LULC-Szenarien eine hohe solare Entwicklung und einen Nettogewinn an natürlichen Flächen, selbst wenn PV einen größeren Anteil an der Umwandlung naturnaher Flächen verursacht. Dieses Papier zeigt, dass die Integration von Landbedeckungsänderungsdynamiken in Modelle zur Energieerweiterung neue Einblicke in die Zielkonflikte zwischen Dekarbonisierung, Auswirkungen erneuerbarer Energien und laufenden Landbedeckungsänderungen liefert.