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Doppelte Ernte: Neuer Leitfaden zur Agri-Photovoltaik erschienen

Solarstrom erzeugen und Gemüse anpflanzen – alles auf einer Fläche. Die Agri-Photovoltaik verspricht den Druck auf knappe Flächen zu entlasten. © Fraunhofer ISE

| Kira Crome |

Strom und Gemüse oder Viehfutter vom selben Feld – das Konzept der Agri-Photovoltaik macht es möglich. Äcker und Grünland werden so effizienter genutzt und Konflikte um das knappe Gut Fläche entschärft. Noch sind solche Anlagen in Deutschland wenig verbreitet. Ein Leitfaden zeigt Potenziale auf und erläutert, wie sich neue Projekte umsetzen lassen. Eine gerade beschlossene Vorstufe zur DIN-Norm ebnet den Weg für die Förderung.

Unten wachsen Kartoffeln, Sellerie oder Himbeeren, oben wandeln Solarpanele Sonnenenergie in Strom. Agri-Photovoltaik-Anlagen bringen Ackerbau und Solarstromerzeugung unter ein Dach. So wird ein und dieselbe Fläche zu unterschiedlichen Zwecken zweifach genutzt. Der Vorteil ist naheliegend: „Das reduziert die Konkurrenz um landwirtschaftliche Flächen und trägt zu einer effizienteren Landnutzung bei“, erklärt Max Trommsdorff, Gruppenleiter Agri-Photovoltaik am Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme ISE. Der Technologieansatz könnte die Energiewende voranbringen und künftig Konflikte um die landwirtschaftliche oder energiewirtschaftliche Nutzung von Acker- und Grünland entschärfen. Welche Potenziale die Agri-Photovoltaik für den Ausbau erneuerbarer Energien bietet, erläutert ein kürzlich veröffentlichter Leitfaden „Agri-Photovoltaik: Chance für Landwirtschaft und Energiewende“ des Fraunhofer Instituts ISE. Die Wissenschaftler stellen den aktuellen Entwicklungsstand der Technologie vor, blicken auf Praxisprojekte weltweit und erläutern praktische Umsetzungswege für Landwirte, Kommunen und Unternehmen hierzulande.

Denn bislang gibt es in Deutschland nur wenige Agri-Photovoltaik-Anlagen. Dabei ist das Konzept weltweit in verschiedenen Ländern bereits erprobt, angepasst an die jeweiligen Standortbedingungen vor Ort und mit unterschiedlichen Synergieeffekten. Ob mit Solarpanelen überdachte Becken für die Garnelenzucht in Vietnam, der Anbau von Beeren in der Wüste Gobi in China, die Verschattung von Gemüsebeeten in Chile oder die Kombination von Ackerbau und Wassermanagement mit Photovoltaik in netzfernen trockenheißen Regionen Westafrikas – immer geht es um die Frage, wie die Solarstromerzeugung so integriert werden kann, um der landwirtschaftlichen Produktion bestmöglich zu dienen.

Pilotanlage am Bodensee bewährt sich
Dass sich der Ansatz auch in Deutschland sinnvoll anwenden lässt, hat das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE in einem Verbundprojekt an einer Agri-PV-Forschungsanlage in Heggelbach am Bodensee nachgewiesen. Die Photovoltaikanlage mit einer Leistung von 194 Kilowatt wurde auf Stelzen gestellt, darunter Nutzpflanzen angebaut. Um 60 Prozent hat sich damit die Landnutzungseffizienz gesteigert, hat die Testphase ergeben. Auch aus agrarwissenschaftlicher Sicht hat sich das Pilotprojekt als praxistauglich erwiesen. Bei manchen Ackerfrüchten führt die partielle Verschattung durch die aufgeständerten Solarpanele laut der Begleitforschung sogar zu einem Anstieg der landwirtschaftlichen Erträge. Auch im Dürresommer 2018 verzeichneten die Forscher einen deutlich höheren Synergieeffekt.

Durchgesetzt hat sich der Ansatz hierzulande bis auf wenige Projekte jedoch noch nicht. Dabei verspricht die Kombination von Solarstromerzeugung und Ackerbau weitere Vorteile. „Darüber hinaus kann die Agri-PV Schutz vor Hagel-, Frost- und Dürreschäden bieten und macht Schutzfolien und andere Materialien überflüssig“, sagt Trommsdorff. „Auch kann eine Reduktion der Windlasten und der Sonneneinstrahlung zu einem geringeren Wasserverbrauch in der Landwirtschaft beitragen.“ Darüber hinaus schaffe die Solarstromerzeugung stabile zusätzliche Einkommensquellen für Landwirtschaftsbetriebe. Vielen Höfen böte sich damit eine Möglichkeit, etwaige Ernteausfälle abzufangen.

Technologieansatz löst das Flächenproblem
Am Fraunhofer ISE erforschen mehr als 20 Wissenschaftler technische, ökonomische, juristische und soziale Ansätze, um der Agri-Photovoltaik hierzulande zum Durchbruch zu verhelfen. Sie bescheinigen der Technologie ein hohes Potenzial: Nur rund vier Prozent der deutschen Ackerflächen würden laut des Fraunhofer ISE ausreichen, um mit der solaren Doppelnutzung bilanziell den gesamten aktuellen Strombedarf in Deutschland zu decken. Dafür wären rund 500 Gigawatt installierte Leistung nötig. Auch die Kosten können sich inzwischen sehen lassen, so die Wissenschaftler. Mit Stromgestehungskosten zwischen sieben und zwölf Cent pro Kilowattstunde sei die Agri-Photovoltaik heute schon wettbewerbsfähig mit anderen erneuerbaren Energien.

Noch steht das vergleichsweise junge Marktsegment in Deutschland vor einigen Hürden. So erhalten Agri-Photovoltaik-Anlagen aktuell in den meisten Fällen keine kostendeckende Einspeisevergütung durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) und die landwirtschaftliche Nutzung fällt aus der EU-Agrarförderung. Auch wird die flächenneutrale Agri-Photovoltaik im Baugesetzbuch bisher nicht privilegiert.

Agri-Photovoltaik in der EEG-Novelle
Weltweit wird die Kombination von Stromerzeugung und landwirtschaftlicher Produktion schon länger gefördert. In Japan, wo derzeit 1.800 Agri-Photovoltaik-Anlagen kleineren Ausmaßes stehen, gibt es seit 2013 eine entsprechende gesetzliche Einspeisevergütung. Auch in den USA wird die Stromerzeugung auf landwirtschaftlichen Flächen bis zu maximal zwei Megawatt Leistung gefördert, während der Technologieansatz in Frankreich seit 2017 separat in Ausschreibungen berücksichtigt wird.

Mit der jüngsten EEG-Novellierung wird nun auch in Deutschland die Photovoltaik mit Doppelnutzung erstmals in der Ausschreibungsphase im kommenden Jahr berücksichtigt. Einmalig wird im April 2022 eine Größenordnung von insgesamt 50 Megawatt installierter Leistung ausgeschrieben. Allerdings fällt die Agri-Photovoltaik darunter zusammen mit Photovoltaik-Anlagen über Parkplätzen und schwimmenden Photovoltaik-Anlagen. „Durch den direkten Wettbewerb zwischen den drei Anlagentypen ist vollkommen offen, welche Technologie sich bei der gemeinsamen Ausschreibung am Ende durchsetzen wird“, kritisiert Trommsdorff die Schwachstelle in einem Gastbeitrag auf pv-magazine.de.

Vorstufe zur DIN-Norm ebnet den Weg
Ein Grund für die zögerliche Marktentwicklung steckt in der unklaren Definition, welche Anlagenkonzepte unter die Agri-Photovoltaik fallen – und welche der landwirtschaftlichen Doppelnutzung nicht gerecht werden. Gehören Freiflächenanlagen mit senkrecht stehenden Solarpanelen und breiten Grünlandstreifen zwischen den Modulreihen, auf denen Schafe weiden können, ebenso dazu wie Solarparks mit Blühwiesen zur Förderung der Artenvielfalt? Abhilfe schafft nun ein neuer Standard für die Kombination von Solarstrom- und Agrarproduktion auf einer Fläche. Wie der Bundesverband Solarwirtschaft meldet, hat sich die Energiebranche und die Landwirtschaft auf eine Vorstufe zur regulären DIN-Norm für die Agri-Photovoltaik geeinigt. Angestoßen hatte den Normungsprozess das Fraunhofer ISE und die Universität Hohenheim, gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung. Die Vor-Norm Agri-PV DIN SPEC 91434 schreibt nun eine einheitliche Kategorisierung von Anlagensystemen und die Anforderungen an die landwirtschaftliche Hauptnutzung fest. An dem Verfahren Agri-Photovoltaik-Norm waren insgesamt 15 Vertreter aus Landwirtschaft, Solarindustrie, Forschung und Zertifizierungsorganisationen beteiligt.

Gute Bürgerbeteiligung trägt zum Erfolg bei
Neben technischen und wirtschaftlichen Aspekten, nennt der Leitfaden des Fraunhofer ISE vor allem die frühzeitige Beteiligung der Bürger vor Ort ein entscheidendes Erfolgskriterium für die Agri-Photovoltaik. Um Solarstromerzeugung und landwirtschaftliche Nutzung einer Fläche zu kombinieren und künftig vermehrt zu nutzen, brauche es ein gemeinsames Verständnis der zu erreichenden Nachhaltigkeitsziele – sowohl bei der regionalen Nahrungsmittelproduktion, beim Artenschutz und dem Erhalt der Kultur- und Erholungslandschaft als auch bei der dezentralen Stromerzeugung. Der Leitfaden nennt insgesamt zehn Erfolgsfaktoren, um das enorme Potenzial der Agri-Photovoltaik künftig erschließen zu können. „Für das Klima und die Landwirtschaft wäre das eine gute Nachricht“, so Trommsdorff.