Stromerzeugung auf landwirtschaftlichen Flächen

Experten auf diesem Gebiet sind Michael Grieb und Malte Stöppler, die uns im Interview erklären, was sich hinter Agri-Photovoltaik verbirgt.

VDI: Was ist Agri-Photovoltaik und wie unterscheidet sich das von anderen Photovoltaikanlagen?

Michael Grieb/ Malte Stöppler: Die Agri-Photovoltaik (oder kurz Agri-PV) beschreibt die Nutzung einer landwirtschaftlichen Fläche zur Erzeugung landwirtschaftlicher Produkte und die gleichzeitige Nutzung durch Photovoltaikanlagen zur Stromproduktion. Diese Doppelnutzung ist auch der maßgebliche Unterschied zu herkömmlichen Photovoltaik-Freiflächenanlagen (PV-FFA). Denn für sie werden in der Regel Acker- oder Grünlandflächen umgewidmet und stehen dann nur noch für die Stromerzeugung zur Verfügung.

Michael Grieb/ Malte Stöppler: Die Idee der Agri-PV ist an sich nicht neu. Sie wurde bereits in den 1980er Jahren entwickelt, konnte sich aber nicht durchsetzen. In Deutschland wurde sie im Jahr 2011 durch das Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme (ISE) wieder aufgegriffen. Seitdem sind in Deutschland einige Forschungsanlagen entstanden und auch die privaten Agri-PV-Anlagen nehmen zu. Im gleichen Zeitraum gewann die Agri-PV weltweit an Bedeutung. Mittlerweile gibt es auf allen Kontinenten spannende Forschungsprojekte und einen internationalen Austausch auf Forschungsebene. Um der Landflucht entgegenzuwirken und die Ziele für den Ausbau erneuerbarer Energien zu erreichen, wurden beispielweise in Japan und Südkorea staatliche Förderprogramme für überwiegend kleinere Anlagen mit einer durchschnittlichen Leistung zwischen 90 und 100 kWp eingerichtet. Die weltweit größte Agri-PV-Anlage ist wurde im Norden Chinas über Gojibeeren errichtet. Sie wurde als Projekt gegen die voranschreitende Wüstenbildung realisiert und hat eine Leistung von 1 GWp.

VDI: Welche Potenziale sehen Sie in Agri-Photovoltaik?

Michael Grieb/ Malte Stöppler: Das theoretische Flächenpotenzial der Agri-PV ist sehr groß, da sie auf fast allen Acker- und Grünlandflächen eingesetzt werden kann. Hinsichtlich der notwendigen Transformation und Dekarbonisierung unserer Energieerzeugung kann die Agri-PV also auch ein wichtiger Baustein werden. Aktuell zeichnet es sich ab, dass Dauer- oder Sonderkulturen wie Beeren sich besonders gut eignen. Hier kann der Schutz vor Wetterextremen ein wertvoller Zusatznutzen sein. Diesen Effekt gilt es auch bei anderen Kulturen zu untersuchen.

Agri-PV als Klimaanpassungs-Instrument in der Landwirtschaft?

Insgesamt wird es interessant sein zu sehen, inwiefern die Agri-PV als Instrument der Klimaanpassung in der Landwirtschaft genutzt werden kann. Wie erwähnt, kann sich die Agri-PV bei heißen und trockenen Wetterbedingungen bei manchen Kulturen positiv auf das Ertragspotenzial auswirken.

VDI: Was fehlt für eine sinnvolle Nutzung hier in Deutschland?

Michael Grieb/ Malte Stöppler: Der regulatorische Rahmen wurde in den letzten Monaten insofern angepasst, dass Hemmnisse abgebaut wurden und daher von einer Zunahme der Agri-PV-Anlagen auszugehen ist. Für eine vermehrte Nutzung könnte es darüber hinaus sinnvoll sein die Genehmigungsverfahren weiter zu vereinfachen und wie oben bereits angeführt die Vergütung für Agri-PV-Anlagen im Vergleich zu herkömmlichen PV-FFA zu erhöhen. Notwendig sind außerdem Erfahrungen mit und eine schnelle und unkomplizierte Durchführung der Zertifizierung der Agri-PV-Anlagen.

VDI: Welche weiteren Fortschritte in Forschung sind zu erwarten oder bräuchte es?

​​​​​​​Michael Grieb/ Malte Stöppler: ​​​​​​​Viele Fragen rund um die Agri-PV sind noch ungeklärt. Am wichtigsten wird es sein, Erkenntnisse darüber zu sammeln, welche landwirtschaftlichen Kulturen mit welchen Agri-PV-Systemen am besten harmonieren. Dieser Frage werden wir uns in unserem aktuellen Forschungsprojekt widmen. Ab Oktober dieses Jahres werden wir anhand einer Agri-PV-Anlage, bestehend aus drei verschiedenen Agri-PV-Anlagentypen, auf einer Ackerfläche in Grub bei München die komplexen Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Agri-PV-Anlagensystemen und der Landwirtschaft untersuchen und für die Beratung sowie den wissenschaftlichen Diskurs aufarbeiten. Im nächsten Jahr kommt noch eine vertikale Agri-PV-Anlage auf Dauergrünland dazu. Im Zentrum stehen dabei das gesamtwirtschaftliche Konzept und die Auswirkungen des Betriebs der Anlage auf den Bewirtschaftungsaufwand. Insbesondere werden Effekte der herkömmlichen Landbewirtschaftung auf die Module und den Stromertrag untersucht. Die Frage ist, ob die Module beispielweise durch Ablagerungen oder entstehenden Steinschlag bei Pflege- oder Bodenbearbeitungsmaßnahmen beschädigt oder weniger leistungsfähig werden. Gleichzeitig sollen der landwirtschaftliche Ertrag sowie das Mikroklima im Pflanzenbestand und auf der Gesamtfläche der Agri-PV-Anlage untersucht werden. Darüber hinaus werden ökologische Auswirkungen, vor allem einer Veränderung der Biodiversität, direkt an und unter den Modulreihen sowie die gesellschaftliche Akzeptanz der Agri-PV mithilfe der Forschungsanlagen weiter untersucht.

Sicherlich spannend werden auch die Fragen sein, ob der Abfluss des Regenwassers an den Modulkanten zu signifikanten Erosionseffekten führt, inwiefern es gespeichert und für die Bewässerung genutzt werden kann und wie sich der Bereich der Modultechnologie weiterentwickeln wird.