Effizienter Solarstrom vom Acker
Neues Projekt unterstützt breiten Einsatz der Agri-Photovoltaik.
Im Juli 2022 startete das Projekt „SynAgri-PV: Synergetische Integration der Photovoltaik in die Landwirtschaft als Beitrag zu einer erfolgreichen Energiewende – Vernetzung und Begleitung des Markthochlaufs der Agri-PV in Deutschland“. Das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung finanzierte Projekt wird mit 1,7 Millionen Euro gefördert und hat eine Laufzeit von drei Jahren. Unter Koordination des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE sowie des Leibniz-Zentrums für Agrarlandschaftsforschung ZALF arbeiten neun Partner aus Forschung, Praxis und Industrie gemeinsam an der Entwicklung eines Leitbildes für den Einsatz von Agri-PV in Deutschland.
Um das Ziel der Treibhausgasneutralität bis 2045 zu erreichen, ist ein zügiger und massiver Ausbau erneuerbarer Energien in Deutschland erforderlich. Aufgrund der zunehmenden Elektrifizierung in der Mobilität und Industrie ist mit einem Bruttostromverbrauch von rund 1100 Terrawattstunden pro Jahr zu rechnen. Aktuell liegt dieser Wert bei etwa 530 TWh. Neben dem Ausbau der Windenergie können diese Zielgrößen nur durch einen signifikanten Ausbau im Bereich der Photovoltaik erreicht werden. Hier wird von einem notwendigen Zubau auf das Sechs- bis Achtfache der heute installierten Leistung ausgegangen, auf rund 400 bis 445 Gigawatt bis in das Jahr 2045. Weil ein bedeutender Teil dieses Zubaus von bis zu zwanzig Gigawatt pro Jahr auf der Freifläche erwartet wird, zeichnet sich vielerorts ein erheblicher Flächenbedarf ab. Dadurch steigt der Druck auf die ohnehin knappe Ressource Land, die auch für die Produktion von Nahrungsmitteln, Energiepflanzen, als Bauland oder andere Landnutzungen benötigt wird.
Eine vielversprechende Lösung und gleichzeitig eine Chance sowohl für die Landwirtschaft als auch die Energiewende bietet die Agri-Photovoltaik (Agri-PV). Agri-PV beschreibt die kombinierte Produktion von erneuerbarer Energie und Nahrungsmitteln auf derselben Fläche und stellt somit eine vergleichsweise neue Form der Landnutzung dar. Die Module von Agri-PV-Anlagen sind im Vergleich zu den herkömmlichen Freiland-Photovoltaikanlagen meist hoch aufgeständert und ermöglichen so die Unterfahrt von Landmaschinen. Damit ist es möglich, die PV-Leistung stark auszubauen, und dabei Flächen für die landwirtschaftliche Nutzung zu erhalten. Über eine teilweise Verschattung durch die PV-Module bietet diese doppelte Landnutzung das Potenzial, neben der Energieerzeugung auch Kulturpflanzen vor intensiver Sonnenstrahlung zu schützen und damit negative Folgen des Klimawandels auf die Landwirtschaft abzumildern. Durch die Verschattung werden zudem auch die Verdunstung von Wasser und das Austrocknen der Böden reduziert.
Schwenkbare PV-Tracker ermöglichen mehr Lichteinfall, den die Pflanzen für ihr Wachstum benötigen und sind damit auch leistungsfähiger als die statischen Freiland-Photovoltaikanlagen. Die PV-Module können zudem eine Schutzfunktion für Pflanzen gegenüber Extremwetterereignissen wie Hagel oder Frühjahrsfrost übernehmen. Inzwischen sind auch Anlagen mit integrierter Bewässerung marktreif. Über Blühstreifen auf den nicht landwirtschaftlich genutzten Flächen können zudem positive Effekte auf die Biodiversität erzielt werden.
Aktuell sind erste Anlagen in Deutschland insbesondere bei Sonderkulturen im Einsatz, etwa beim Anbau von Obst, wo ein Schutz vor Wettereinflüssen wünschenswert ist. „Damit sind Agri-PV-Systeme für die Landwirtschaft zunehmend attraktiv, weil hiermit eine Möglichkeit gegeben ist, die heimische Landwirtschaft auch gegenüber dem internationalen Markt wettbewerbsfähig zu halten und den Landwirtinnen und Landwirten zusätzliches Einkommen zu ermöglichen“, sagt Max Trommsdorff, Projektleiter am Fraunhofer ISE. „Gleichzeitig können wir den Ausbau der Erneuerbaren Energien vorantreiben, den Druck auf die knappe Fläche Land reduzieren und die Widerstandsfähigkeit gegenüber Wetterextremen und Klimawandel in verschiedenen Anbausystemen erhöhen.“
Trotz dieser Ausgangslage konnten bisher in Deutschland nur sehr wenige, kleine Projekte realisiert werden. Gründe hierfür liegen insbesondere in den bestehenden rechtlichen Rahmenbedingungen, darunter unzureichende Anreizsysteme und vergleichsweise aufwendige Genehmigungsprozesse. Zudem treten zunehmend Sorgen auf, etwa was die Akzeptanz der jeweils ansässigen Bevölkerung und die Landschaftsattraktivität angeht.
Im Rahmen des Vorhabens soll der wissenschaftliche, rechtliche, wirtschaftliche und gesellschaftliche Stand der Agri-PV für den Standort Deutschland evaluiert werden. Ziel ist, evidenzbasiert und unter Einbezug möglichst aller relevanten Akteure ein gesellschaftliches Leitbild für den Ausbau der Agri-PV in Deutschland zu entwickeln, Handlungsbedarf zu dessen Umsetzung zu benennen, Lösungsansätze zu skizzieren und weiteren Forschungsfelder zu identifizieren. Dazu werden laufende Pilotanlagen begleitet und vernetzt, Beteiligungsformate geschaffen sowie die gewonnenen Erkenntnisse ausgewertet, aufbereitet und der breiten Öffentlichkeit und Politik zugänglich gemacht. Über möglichst alle relevanten Bereiche aus Praxis, Technologie, Rechtssetzung und Wissenschaft, zum Beispiel Akzeptanzforschung und Agronomie, werden Kontakte hergestellt sowie eine Plattform für den Wissens- und Erfahrungsaustausch im Bereich der doppelten Landnutzung etabliert.
„Durch den integrierten Ansatz aus Nahrungs- und Futtermittelproduktion sowie Energiegewinnung können Agri-PV-Systeme mehrere Synergien ermöglichen – nicht nur für den Landwirtschafts- und Energiesektor, sondern auch in Bezug auf das Wassermanagement, den Landschafts- und Naturschutz sowie soziale Innovationsprozesse“, sagt Klaus Müller, Projektleiter am ZALF. Zur optimalen Nutzung der Potenziale für die Energiewende und zur Prävention von Fehlentscheidungen in der Anwendung von Agri-PV sollen im Projekt neben der Vernetzung insbesondere die Begleitung von Praxisbeispielen Perspektive im Vordergrund stehen.
Fh.-ISE / JOL
