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Den Acker doppelt nutzen

Agriphotovoltaik schlägt zwei Fliegen mit einer Klappe: Oben erzeugt die Photovoltaikanlage sauberen Strom und darunter gedeiht Gemüse oder Getreide. Pilotprojekte zeigen, dass hier ein riesiges Potenzial schlummert. Doch die Rahmenbedingungen in Deutschland stehen dem Einsatz im Wege.


Ernte unter eine Agrophotovoltaikanlage
Ernte unter der Testanlage im baden-württembergischen Heggelbach. (Foto: Max Trommsdorff/​Wikipedia Commons)

Eigentlich war das von der Politik so nicht vorgesehen: Als Manfred Guggenmos Mitte der 2000er Jahre Photovoltaikmodule auf die Kranschienen eines früheren Lagers montierte, merkte der Elektromeister und Tüftler schnell, dass Pflanzen besonders gut im Schatten der Anlage wuchsen.

Seither nutzt Guggenmos die Fläche in Warmisried im Unterallgäu für den Anbau von Gemüse und Getreide. Kartoffeln, Weizen und Lauch hat er schon geerntet.

Trotz der guten Erfahrungen des Elektrikers steckt hierzulande die Agro- oder Agriphotovoltaik noch in den Kinderschuhen. Dabei gibt es durchaus schon erste erfolgversprechende Ergebnisse aus Forschungsprojekten. Unlängst hat das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) einen Leitfaden vorgelegt, in dem grundlegendes Wissen zur Technik zusammengetragen ist.

Deutlichster Vorteil der Idee: Wird Ackerbau mit der Erzeugung von Solarstrom kombiniert, steigt die Effizienz der genutzten Fläche. Schon im ersten Jahr nach der Installation einer Photovoltaikanlage konnte ein Projektkonsortium unter Leitung des Fraunhofer ISE nachweisen, dass die Landnutzungseffizienz auf 160 Prozent gestiegen war.

Weil Ackerflächen durch die zunehmende Bebauung für neue Siedlungen und Straßen immer knapper werden, verschärft sich die Flächenkonkurrenz. Steigende Preise für Ackerboden sind die Folge. Die Agri-Photovoltaik könnte diese Konkurrenz entschärfen, weil Flächen doppelt genutzt werden.

Dem Einsatz verschiedener Kulturpflanzen scheinen kaum Grenzen gesetzt zu sein: Beeren, Obst, Gemüse, Wein, Getreide oder Feldfutter wie Klee oder Luzerne lassen sich gut mit der Agri-PV kombinieren. Vor allem schattentolerante Pflanzen sind offensichtlich besonders geeignet.

In trockenen Sommern steigt der Ertrag

Auf einem Testfeld eines Demeterhofs im baden-württembergischen Heggelbach wurden 2017 die Module über den landwirtschaftlichen Flächen als eine Art Dach angebracht. Die Module können aber auch vertikal zwischen den Pflanzen installiert werden oder als sogenannte nachgeführte Anlage, wie man es von Freiflächen-Solaranlagen kennt. Noch gibt es kein Standard-System, das überall eingesetzt werden kann.

Zunächst wenig überraschend: Die Erträge unter den Photovoltaikmodulen waren niedriger als auf der benachbarten Referenzfläche ohne Solaranlage – bis zu 19 Prozent. Die Hoffnung der Landwirte, 80 Prozent der Ernte zu halten, wurde aber erfüllt. 

Doch schon im darauffolgenden Jahr war das anders: Im Hitze- und Trockensommer 2018 gab es bei Sellerie, Winterweizen und Kartoffeln ein Plus – die Flächen mit Photovoltaik erzielten höhere Erträge als die Vergleichsflächen ohne PV.

Agriphotovoltaik weltweit

2020 waren weltweit Agriphotovoltaik-Anlagen mit einer Kapazität von 2.800 Megawatt installiert, der Großteil davon in China. Dort gibt es wie auch in Japan, Frankreich, den USA und Südkorea ein staatliches Förderprogramm für Agri-PV.

Der Schattenwurf der Solarpaneele kam den Pflanzen zugute, die Sonneneinstrahlung war geringer und in der Folge auch die Bodentemperatur. Unter den Modulen trocknete der Boden weniger schnell aus.

Zudem beeinflussen Solarmodule auf dem Acker die räumliche Verteilung von Niederschlägen. Damit Regenwasser, das von der Kante eines Solarmoduls fällt, die jungen Pflanzen nicht zerstört, werden häufig Regenrinnen angebracht. Vor allem für sehr trockene Regionen könnte die Regenwassergewinnung über die Module interessant sein.

Gesetze in Deutschland verhindern den Durchbruch

Allerdings fehlt noch eine breite Datengrundlage für die Agri-PV. In Deutschland wurden neben dem Pilotprojekt in Heggelbach zwei weitere Agriphotovoltaikanlagen zu Forschungszwecken in Betrieb genommen. Doch die Daten einer hoch aufgeständerten Agri-PV-Anlage lassen sich kaum auf andere Systeme übertragen. Hier braucht es weitergehende Analysen.

Das Potenzial der Technik ist aber enorm. Rechnerisch könnten hierzulande Anlagen mit einer Spitzenleistung von 1,7 Millionen Megawatt installiert werden, schätzt das ISE. Es müsste also gar nicht die gesamte Landwirtschaftsfläche mit Solaranlagen ausgerüstet werden. Schon vier Prozent der deutschen Ackerflächen würden genügen, um bilanziell die für den deutschen Strombedarf insgesamt nötigen rund 500.000 Megawatt zu erreichen.

Technisch ist die Machbarkeit der Technologie belegt und auch wirtschaftlich scheint die Agri-PV erfolgversprechend. Doch die gesetzlichen Rahmenbedingungen verhindern hierzulande den großen Durchbruch des Stroms vom Acker.

So kennen die Vorgaben in Deutschland keine gemeinsame Flächennutzung von Photovoltaik und Landwirtschaft. Durch den Bau einer solchen Anlage entfallen für diese Flächen Agrarsubventionen. Aber auch eine Einspeisevergütung nach dem Erneuerbare-Energien-Gesetz gibt es dafür nicht.

Immerhin hat die Bundesregierung Agriphotovoltaik-Projekte mit der jüngsten EEG-Novelle erstmals in die Ausschreibungen aufgenommen. Allerdings ist fürs nächste Jahr nur eine einmalige Ausschreibung über 50 Megawatt vorgesehen, dabei muss die Agri-PV mit Solarstromanlagen über Parkplätzen und mit schwimmenden Photovoltaik-Anlagen konkurrieren. Große Fortschritte sind so kaum zu erwarten.

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