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Agri-Photovoltaik: Chance für Klima und Landwirtschaft
Knappe Flächen, steigender Energiebedarf, Klimawandel: Agri-Photovoltaik kann die Antwort auf viele Herausforderungen der modernen Landwirtschaft sein. Die innovative Technologie vereint Nahrungsmittelproduktion und Stromerzeugung – und eröffnet Landwirt:innen ungeahnte Möglichkeiten.
Was ist Agri-Photovoltaik?
Landwirtschaft und Energiewende unter einem Dach im wahrsten Sinne des Wortes. So funktioniert das Prinzip hinter der sogenannten Agri-Photovoltaik – die gleichzeitige Produktion von Nahrungsmitteln und Solarenergie. Unser Überblick zeigt, wie das genau in der Praxis abläuft, welche Voraussetzungen nötig sind und worauf Interessierte achten sollten.
Agri-Photovoltaik (kurz: Agri-PV) ist ein innovatives Konzept, das die landwirtschaftliche Flächennutzung mit der Stromerzeugung aus Sonnenenergie kombiniert. Vereinfacht gesagt, werden auf agrarisch genutzten Flächen Solarmodule installiert, die gleichzeitig der Stromerzeugung und dem Schutz der Pflanzen beziehungsweise Tiere dienen.
Agri-PV steht für die optimale Synergie aus Landwirtschaft und Energieerzeugung, weil sie die begrenzte Ressource Fläche doppelt nutzt. Anstatt Konkurrenz zu Anbaufläche zu schaffen, ermöglicht Agri-PV die gleichzeitige Produktion von Nahrungsmitteln und Solarenergie. Dieser innovative Ansatz steigert die Flächeneffizienz, ermöglicht Landwirt:innen zusätzliche Einnahmequellen und trägt gleichzeitig zur Energiewende und zum Klimaschutz bei.
- Hochaufgeständerte Agri-PV-Anlagen:
Bei diesem Modell werden die PV-Module in einer Höhe von mehreren Metern über dem Boden installiert, sodass die Fläche darunter weiterhin für den Anbau von Nutzpflanzen oder die Tierhaltung genutzt werden kann. Diese Systeme eignen sich besonders für den Anbau von Ackerkulturen wie Getreide, Mais oder Soja.
- Bodennahe Agri-PV-Anlagen:
Bei dieser Variante sind die PV-Module in geringerer Höhe über dem Boden angebracht. Das Modell eignet sich besonders für den Anbau von schattentoleranten Pflanzen. Dazu zählen beispielsweise Beerenobst, Gemüse oder Kräuter. Auch die Haltung von Weidetieren wie Schafen oder Ziegen ist unter den Modulen möglich.
- Vertikale Agri-PV-Anlagen:
Hier befinden sich die PV-Module vertikal an Wänden oder Zäunen, wodurch sie besonders platzsparend sind und sich ideal für kleinere landwirtschaftliche Betriebe eignen.
Hochaufgeständert oder bodennah? Die Modelle im Vergleich
Die Wahl des optimalen Systems hängt von verschiedenen Faktoren ab. Darunter fallen zum Beispiel die Art der agrarischen Nutzung, die klimatischen Bedingungen, das jeweilige Gelände und finanzielle Aspekte.
Hochaufgeständerte Systeme bieten generell den Vorteil, dass sie den landwirtschaftlichen Betrieb kaum beeinträchtigen und Flächen weiterhin mit großen Maschinen bewirtschaftet werden können. Sie erfordern jedoch höhere Investitionskosten und können aufgrund ihrer optischen Dominanz auf Ablehnung in der ansässigen Bevölkerung stoßen.
Bodennahe Systeme sind kostengünstiger in der Anschaffung und fügen sich harmonischer in das Landschaftsbild ein. Allerdings schränken sie die agrarische Nutzung stärker ein und erfordern eine sorgfältige Planung, um zum Beispiel Verschattungseffekte zu minimieren.
Vertikale Agri-PV: Synergien schaffen
Vertikale Agri-PV-Systeme bieten sich besonders für Sonderkulturen wie Wein- oder Obstbau an, da sie die Pflanzen vor Hagel oder Starkregen schützen und gleichzeitig die Sonneneinstrahlung optimal nutzen können. Auch in Kombination mit Tierhaltung können vertikale Systeme Synergien schaffen, indem sie etwa als Unterstände für Tiere dienen und gleichzeitig Strom für den landwirtschaftlichen Betrieb erzeugen.
Vorteile und Potenziale für die Landwirtschaft
Agri-Photovoltaik bietet nicht nur die Möglichkeit, Strom zu erzeugen, sondern birgt auch enormes Potenzial für die Landwirtschaft selbst. Die Technologie kann zu höheren Erträgen, dem Schutz vor extremen Wetterereignissen und einer nachhaltigeren Bewirtschaftung beitragen:
Ertragssteigerung und Schutz vor Wetterextremen
Agri-PV-Anlagen können sich positiv auf die landwirtschaftlichen Erträge auswirken, denn die Solarmodule spenden Schatten und reduzieren so die Verdunstung von Wasser aus dem Boden – ein großer Vorteil besonders in sehr trockenen Gebieten. Der Wasserbedarf der Pflanzen wird auf diese Weise reduziert und die Effizienz der jeweiligen Bewässerung gesteigert.
Darüber hinaus mildern die Module Temperaturextreme und schaffen ein Mikroklima, das das Pflanzenwachstum fördert. Die geringeren Temperaturschwankungen können Vegetationsperioden verlängern und die Qualität der Ernte verbessern. Nicht zuletzt schützen insbesondere vertikale PV-Module empfindliche Kulturen vor Hagelschäden und Erosion durch Starkregen. Dies ist besonders wichtig in Regionen, die zunehmend von extremen Wetterereignissen betroffen sind.
Doppelnutzung von landwirtschaftlichen Flächen
Mithilfe von Agri-PV kann man auf derselben Fläche sowohl landwirtschaftliche Produkte als auch Solarstrom erzeugen. Der Bedarf an neuen Flächen für die Energiegewinnung ist somit geringer – so werden auch wertvolle Ökosysteme geschützt und Konflikte um die Nutzung von Landflächen entschärft. In Anbetracht des weltweit steigenden Bedarfs an Nahrungsmitteln und Energie ist Agri-Photovoltaik deshalb besonders zukunftsfähig.
Nachhaltigkeit und Klimaschutz
Agri-PV leistet einen wichtigen Beitrag zum Klimaschutz und zur nachhaltigen Entwicklung. Denn die Stromerzeugung aus Sonnenenergie ist CO2-neutral und reduziert Treibhausgasemissionen deutlich. Dadurch, dass unter den Solarmodulen vielfältige Lebensräume entstehen können, kann Agri-PV außerdem die Biodiversität erhöhen und Lebensraum für Insekten, Vögel und andere Tiere schaffen.
Förderung und rechtliche Rahmenbedingungen
Der Rechtsrahmen für Agri-PV in Deutschland ist komplex, hat sich aber in den letzten Jahren positiv entwickelt. Die GAP-Direktzahlungen-Verordnung und das Erneuerbare-Energien-Gesetz bieten Fördermöglichkeiten, stellen aber auch Anforderungen an die Anlagen. Für eine erfolgreiche Umsetzung von Agri-PV-Projekten sollten daher Behörden und Fachleute frühzeitig eingebunden werden.
Einbindung der Agri-PV in das EEG
Die Einspeisevergütung für Solarstrom aus Agri-PV-Anlagen ist im Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) geregelt. Um von der Förderung zu profitieren, müssen bestimmte Kriterien erfüllt werden – zum Beispiel in Bezug auf die Anlagengröße, die Leistung, die landwirtschaftliche Nutzung und die Art der Anlage. Die genauen Förderbedingungen können je nach Bundesland variieren.
Förderprogramme und staatliche Unterstützung
Neben der Einspeisevergütung gibt es verschiedene Förderprogramme und Initiativen, die die Entwicklung und Umsetzung von Agri-PV-Projekten unterstützen. Dazu zählen unter anderem Forschungsförderung, Investitionszuschüsse, zinsgünstige Kredite, Beratungsangebote und die Unterstützung bei der Planung und Genehmigung von Anlagen.
Herausforderungen und Lösungen
Trotz des großen Potenzials von Agri-PV gilt es auch Herausforderungen zu bewältigen. Die Anlagen müssen so konzipiert sein, dass sie die Bewirtschaftung nicht behindern und landwirtschaftliche Maschinen problemlos eingesetzt werden können. Darüber hinaus sind die Investitionskosten für Agri-PV-Anlagen höher als jene für reine Freiflächenanlagen. Die Wirtschaftlichkeit hängt stark von der Höhe der Einspeisevergütung, den Anschaffungskosten der Anlage und den laufenden Betriebskosten ab. Und auch gesellschaftliche Herausforderungen können entstehen. Denn die Akzeptanz von Agri-PV in der Bevölkerung ist oft abhängig von der Gestaltung der Anlagen und der Einbindung in das Landschaftsbild. Um die Akzeptanz zu erhöhen, ist es wichtig, die Bevölkerung frühzeitig in die Planung von Agri-PV-Projekten einzubeziehen und die Vorteile der Technologie zu kommunizieren.
Agri-PV: Der Schritt-für-Schritt-Guide
Immer mehr Landwirt:innen sind an eigenen Agri-PV-Anlagen interessiert. In unserem Schritt-für-Schritt-Guide listen wir die wichtigsten Maßnahmen für die Implementierung auf:
1. Standortanalyse:
Interessierte Landwirt:innen sollten genau überprüfen, ob sich der ausgewählte Standort hinsichtlich Sonneneinstrahlung, Bodenbeschaffenheit, landwirtschaftlicher Nutzung, topographischer Gegebenheiten, vorhandener Infrastruktur und rechtlicher Rahmenbedingungen für den Aufbau einer Agri-PV-Anlage eignet.
2. Technologieauswahl:
Im nächsten Schritt steht die Auswahl des geeigneten Agri-PV-Systems an. Ob sich ein hochaufgeständertes, bodennahes oder vertikales System am besten eignet, entscheiden die Gegebenheiten vor Ort und die finanziellen Möglichkeiten.
3. Planung, Genehmigung und Finanzierung:
Nun ist ein detailliertes Anlagenkonzept notwendig, das sowohl technische, wirtschaftliche als auch ökologische Aspekte berücksichtigt. Außerdem müssen alle erforderlichen Genehmigungen bei den zuständigen Behörden eingeholt werden. Auch die mögliche Beantragung von Fördermitteln ist jetzt wichtig. Ein Finanzierungsplan hilft dabei, den Überblick über alle anstehenden Kosten zu behalten, indem er die Investitionskosten, die Betriebskosten und die zu erwartenden Einnahmen berücksichtigt.
4. Installation und Inbetriebnahme:
Qualifizierte Fachkräfte können nun die Anlage installieren und das System in Betrieb nehmen. Dabei werden verschiedene Funktionstests durchgeführt. Der Netzbetreiber übernimmt die Abnahme der Anlage.
5. Betrieb und Wartung:
Erzeugt die Agri-PV-Anlage erst einmal Energie, ist eine regelmäßige Wartung und Reinigung der Anlage notwendig, um einen optimalen Betrieb zu gewährleisten.
Forschung und Entwicklung in der Agri-PV
Die Forschung und Entwicklung im Bereich Agri-PV schreitet stetig voran. Zum Beispiel entwickeln Forscher:innen aktuell sogenannte bifaciale Solarodule, die sowohl die direkte als auch die reflektierte Sonneneinstrahlung nutzen können. Auch semitransparente Module, die einen Teil des Sonnenlichts für die Pflanzen durchlassen, sind Teil der wissenschaftlichen Forschungen.
Darüber hinaus spielt die Entwicklung von intelligenten Systemen, die die Beschattung und Bewässerung der Pflanzen bedarfsgerecht steuern, eine große Rolle. Sensoren sammeln dabei Daten über das Mikroklima, um die Anlagen noch effizienter zu machen.
Ein weiterer Forschungsschwerpunkt ist die Integration von Speicherlösungen: Gemeint ist damit eine Kombination von Agri-PV-Anlagen mit Batteriespeichern, um die Eigenstromnutzung zu erhöhen und die Netzstabilität zu verbessern. Nicht zuletzt wird auch der Einsatz von Künstlicher Intelligenz (KI) für die Betreiber von Agri-PV-Anlagen zukünftig immer interessanter. So könnten KI-Algorithmen eingesetzt werden, um Agri-PV-Anlagen noch besser nutzen und warten zu können. Außerdem kann KI eingesetzt werden, um Vorhersagen zu möglichen Erträgen zu treffen, Pflanzenkrankheiten zu erkennen oder Bewässerungssysteme zu steuern.
Agri-PV in Deutschland und weltweit
Weltweit gibt es bereits zahlreiche erfolgreich umgesetzte Agri-PV-Projekte, die die vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile dieser Technologie aufzeigen. Das Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme ISE betreibt in Deutschland mehrere Agri-PV-Forschungsanlagen, um die Wechselwirkungen zwischen Photovoltaik und Landwirtschaft zu untersuchen und die Technologie weiterzuentwickeln. Am Bodensee erforscht die Hofgemeinschaft Heggelbach im Rahmen des Projekts „APV-RESOLA“ die Praxistauglichkeit von Agri-PV im Ackerbau mit Kulturen wie Winterweizen, Kartoffeln und Sellerie. Und im rheinländischen Gelsdorf testet etwa der Bio-Obsthof Nachtwey die Schutzfunktion von Agri-PV im Apfelanbau.
Auch international finden sich spannende Beispiele: In China steht die weltweit größte Agri-PV-Anlage mit 700 MWp Leistung, unter der Beeren angebaut werden. Japan und Südkorea setzen auf kleinere Anlagen, um die Einkommenssituation von Landwirt:innen zu verbessern. In Chile optimieren Pilotanlagen die Agri-PV für trockene Klimabedingungen, während Frankreich die Technologie, insbesondere im Weinbau, staatlich fördert. Die Beispiele zeigen: Agri-PV ist eine vielversprechende Lösung für die Herausforderungen der Zukunft, die global an Bedeutung gewinnt.
Fazit: Agri-PV bietet mehr Ertrag auf gleicher Fläche
Agri-Photovoltaik hat das Potenzial, einen wichtigen Beitrag zur nachhaltigen Landnutzung und zur Bewältigung der Klimakrise zu leisten. Durch die Kombination von Nahrungsmittelproduktion und Energiegewinnung auf derselben Fläche bietet sie eine innovative Lösung für die Herausforderungen unserer Zeit. Denn: Nur rund vier Prozent der deutschen Agrarflächen würden ausreichen, um mit hoch aufgeständerter Agri-PV den gesamten aktuellen Strombedarf in Deutschland zu decken. Die weitere Forschung und Entwicklung, die Förderung durch die Politik und die Akzeptanz in der Bevölkerung sind jedoch entscheidend, um das volle Potenzial dieser vielversprechenden Technologie auszuschöpfen.
Vattenfall baut weitere Solarparks und die größte Agri-PV-Anlage Deutschlands
Agri-PV-Anlage Tützpatz
Vattenfall errichtet in der nordostdeutschen Ortschaft Tützpatz aktuell eine der größten Agri-Photovoltaik-Anlagen Europas. Auf 93 Hektar, einer Fläche entsprechend etwa 130 Fußballfeldern, werden knapp 150.000 Solarmodule mit einer Gesamtleistung von rund 80 Megawatt installiert. Der Solarpark ist in drei Abschnitte unterteilt. Ein großer Teil des ersten Abschnitts ist für die Geflügelhaltung vorgesehen und bietet Platz für bis zu 15.000 Hühner. Die Solarmodule in diesem Bereich sind steiler und höher montiert, um zu verhindern, dass die Hühner darauf landen können. In den beiden anderen Abschnitten wird weiterhin Ackerbau betrieben. Um die Bewirtschaftung zwischen den Modulreihen zu ermöglichen, setzt Vattenfall auf sogenannte Tracker-Systeme. Die Solarmodule sind dafür drehbar und folgen so dem Sonnenverlauf von Ost nach West im Tagesverlauf. Tützpatz dient als Pionierprojekt, um die Technologie der Agri-Photovoltaik auszubauen.
Pilotprojekt Symbizon
Ein ähnliches, kleineres Vattenfall Pilotprojekt in den Niederlanden trägt den Namen Symbizon. Es untersucht die optimale Symbiose zwischen Landwirtschaft und Solarenergie und liefert wertvolle Erkenntnisse für zukünftige Projekte. Auch hier testet Vattenfall das Tracker-System, mit dem die Module zur Erntezeit und für die Feldarbeit bis zu 60 Grad steil aufgerichtet werden können, so dass landwirtschaftliche Maschinen problemlos passieren können. Für das Projekt kooperiert Vattenfall mit verschiedenen Partnern: der landwirtschaftlichen Organisation ERF/HEMUS, der Fachhochschule AERES, der Forschungseinrichtung TNO und dem größten staatlichen Landbesitzer der Niederlande, RVB. Das Forschungsprojekt untersucht über mehrere Jahre hinweg die Auswirkungen der Solarmodule auf verschiedene Feldfrüchte, die Bodenbeschaffenheit, den Stromertrag und die Biodiversität.
Solarparks in Silberstedt und Nauen
Vattenfall investiert in mehrere neue Solarparks auf Freiflächen in Deutschland. In Brandenburg (Nauen) und Schleswig-Holstein (Silberstedt) entstehen aktuell große Freiflächen-Solarparks, die komplett ohne staatliche Förderung auskommen. Die Solarparks in Silberstedt (ca. 23 MW) und Nauen (ca. 46 MWp) sollen zusammen jährlich 70 Gigawattstunden Strom produzieren – genug, um etwa 20.000 Haushalte dauerhaft zu versorgen. Im Vergleich zum deutschen Strommix sparen die beiden Solarparks jährlich rund 26.000 Tonnen CO₂-Emissionen ein. Und die Artenvielfalt wird durch Verzicht auf Pestizide und Düngemittel, Anlegen von Blühstreifen, Aufstellen von Insektenhotels und/ oder Ansitzstangen für Greifvögel gehoben.
Unsere Energie – Die Vattenfall Dokuserie
Sonne, Wind, Wärme – Wir schauen uns die Erneuerbaren Energien ganz genau an und fragen uns: Wo stehen wir mit Solar-, Wind-, und Wärmeenergie in Deutschland? Was sind die Herausforderungen? Und schaffen wir so die Energiewende?
Highlights der Episode 2
Deutschlands größtes Agri-PV-Projekt
Landwirtschaft und Solar-Energiegewinnung auf einer Fläche? Vattenfall beweist mit dem Bau des großen Agri-PV-Parks in Tützpatz: das funktioniert!
Artenschutz auf Solarflächen
Große Solarflächen dürfen Tiere und Natur nicht beeinträchtigen. Wie wir die Biodiversität schützen und die Artenvielfalt erhalten, zeigen wir in dieser Episode.
Klimaschutz in der Nachbarschaft
Gut: Vattenfall baut in Silberstedt einen großen Solarpark. Besser: Wir beteiligen die Bürger:innen an dem Projekt, das vor ihren Haustüren entsteht.
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