Infowelt Energie
Photovoltaik-Freiflächenanlagen: ein wichtiger Baustein der Energiewende
Freiflächen-Photovoltaikanlagen sollen die angestrebte Unabhängigkeit von fossilen Energieträgern beschleunigen.
Im Unterschied zu PV-Anlagen an Fassaden oder auf Dächern werden PV-FFA auf freien Flächen am Boden oder Gewässern installiert. Freiflächen-Photovoltaik dient der dezentralen, gewerblichen Gewinnung erneuerbarer Energien im größeren Maßstab, als es auf Hausdächern überhaupt möglich wäre. Aber auch Privatpersonen können mit Stecker-Solaranlagen ihre Gartenflächen nutzen. Damit Freiflächen-PV-Anlagen aber Umwelt, Natur und Landwirtschaft wenig beeinträchtigen, sollen ökologisch wertvolle Flächen und ertragreiche Äcker ausgenommen werden.
Unbebaute Flächen nutzen
Geeignet sind hierfür vor allem unbebaute oder nicht mehr genutzte Flächen. Das Erneuerbare-Energien-Gesetz, kurz EEG, gibt dafür den gesetzlichen Rahmen vor. Es definiert manche dieser Flächen als „benachteiligte Flächen“. So soll ausgeschlossen werden, dass Freiflächen-PV-Anlagen mit fruchtbaren Böden und Ackerflächen konkurrieren. Diesen „benachteiligten Flächen“ kommt beim Umstieg auf Erneuerbare Energien schon heute eine wichtige Rolle zu. Bis zum Jahr 2030 sollen 215 Gigawatt (GW) Solarleistung zu den derzeit bereits erreichten Ausbauzielen hinzukommen.
Freiflächen-Photovoltaikanlagen beschleunigen die angestrebte Unabhängigkeit von fossilen Energieträgern. Laut Statistiken des Umweltbundesamtes (UBA) waren in Deutschland bereits zum Jahresende 2021 auf einer Fläche von 32.000 Hektar PV-Freiflächenanlagen installiert. Dies entspricht der Ausdehnung von fast 45.000 Fußballfeldern. Die einzelnen Photovoltaik-Module sind in diesen „Solarparks“ in langen Reihen mit großem Abstand aufgestellt. So soll eine gegenseitige Verschattung vermieden werden.
Großflächige PV-Module optimal ausgerichtet
Photovoltaik-Freiflächenanlagen punkten nicht nur mit den ökologischen Vorteilen der Sonnenenergie. Die PV-Module können auch besonders effizient und ertragreich in Richtung der Sonne ausgerichtet werden. In bestimmten PV-Freiflächenanlagen kommen verstellbare PV-Module zum Einsatz, sogenannte Nachführsysteme. Sie können die Ausrichtung zur Sonne abhängig von Tageszeit und Sonnenstand nachjustieren. Ursprünglich landwirtschaftlich genutzte Flächen, die nicht mehr für den Anbau von Nutzpflanzen oder zur Viehzucht geeignet sind, werden besonders häufig mit PV-Modulen bestückt. Des Weiteren eignen sich sogenannte Konversionsflächen dafür: Gebiete, die zuvor militärisch oder als Deponie genutzt wurden.
Auch Randbereiche von Verkehrswegen wie Autobahnen, Eisenbahntrassen oder Einflugschneisen von Flughäfen sind eine weitere Möglichkeit, Freiflächen-Photovoltaik zu installieren. So ist es gesetzlich vorgesehen. Dabei werden die Photovoltaik-Module in erhöhten Gestellen installiert. Das erhöht zum einen die Effizienz der Module. Zum anderen vermeiden die erhöhten Gestelle jedoch auch eine unmittelbare Bebauung der Böden, auch als Flächenversiegelung bezeichnet. Zäune verhindern nicht nur das Eindringen von Tieren, sondern können sogar eine Erholung einst belasteter Böden fördern.
Der rechtliche Rahmen des Photovoltaik-Ausbaus
Ende 2023 betrug der Anteil von Freiflächenanlagen an allen in Deutschland installierten Photovoltaik-Anlagen 29 Prozent. Für die Zukunft wird eine 50 prozentige Aufteilung zwischen PV auf Dächern und Freiflächen angestrebt. Um das Ziel zu erreichen, sollen auch öffentliche Räume einfacher bebaut werden können – etwa, wenn ohnehin eine Sichtbeeinträchtigung vorliegt.
Nutzen für die Landwirtschaft und Energiegewinnung zusammendenken
Streitpunkt bei der Planung neuer Anlagen ist immer wieder, dass große Flächen wegfallen, die ansonsten die Landwirtschaft nutzen könnte. Bereits die Energiebilanz von PV-Freiflächenanlagen spricht jedoch für ihren weiteren Ausbau. Vergleicht man Solarparks mit dem Anbau von Energiepflanzen wie beispielsweise Mais, wird die positive Klimabilanz von Photovoltaik-Anlagen deutlich. Pro Hektar erzeugen Freiflächen-PV-Anlagen circa 20 bis 30 mal mehr Energie. Gegner von Photovoltaik auf Freiflächen befürchten zudem eine komplette Versiegelung landwirtschaftlich genutzter Flächen. Umweltverbände und landwirtschaftliche Interessengruppen warnen zudem vor dem Verlust ertragreichen Ackerlandes.
Tatsächlich können Photovoltaik-Freiflächenanlagen die Biodiversität und Artenvielfalt sogar stärken. Der Boden unter Gestellen für Photovoltaik-Module wird beispielsweise weder gedüngt noch mit Pestiziden behandelt. In umzäunten Solarparks können sich zudem Arten erholen und Böden regenerieren.
Eine besondere Form der Photovoltaik wird als „Agri-Photovoltaik“ bezeichnet. Diese Anlagen können Strom produzieren und ermöglichen gleichzeitig den Anbau von Nutzpflanzen, Futtermittel oder nachwachsenden Rohstoffen. Es gibt verschiedene Formen der Agri-Photovoltaik. Dazu gehören speziell in Richtung der Sonne gewölbte Module, die hoch über den landwirtschaftlich genutzten Flächen aufgestellt sind.
Andere Solarparks haben so große Abstände zwischen den Gestellen, dass dazwischen Tiere weiden können. Eine weitere Form sind sogenannte Solarbäume. Insbesondere auf kleineren landwirtschaftlich genutzten Flächen lassen sich an diesen Metallgerüsten verschiedene kleine Photovoltaikmodule in Richtung der Sonne ausrichten. Auf eine Bewirtschaftung der landwirtschaftlichen Fläche muss so nicht verzichtet werden.
Sinkende Modulpreise und landwirtschaftliche Innovationen könnten Effizienz weiter erhöhen
Blickt man zurück, erkennt man schnell, welche Erfolge die Freiflächen-Photovoltaik bereits feiern konnte. 2006 wurden für die Stromgewinnung aus Sonnenenergie noch 4,1 Hektar Fläche pro Megawatt benötigt – eine Fläche von fast sechs Fußballfeldern. 15 Jahre später war der Flächenbedarf auf etwa 1 Hektar pro Megawatt gesunken. Parallel dazu sind inzwischen deutlich günstigere Photovoltaikmodule am Markt verfügbar. Sie sorgen für einen wachsenden Anteil der Solarenergie an der produzierten Gesamtstrommenge. Als wichtiger Baustein der Energiewende tragen Photovoltaik-Freiflächenanlagen schon heute großflächig zur Produktion regenerativer Energien bei. Um die Leistungsfähigkeit und Akzeptanz weiter zu steigern, gibt es verschiedene Stellschrauben. Die wichtigsten sind:
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Möglichst geringe Nutzung von Flächen, die sich auch für die Landwirtschaft oder die Ansiedlung von Gewerbe eignen würden.
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Installation leistungsfähiger Photovoltaikmodule, um die bebaute Fläche möglichst effizient zu nutzen
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Attraktive Vergütungen für das Einspeisen ins Stromnetz
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Anreize für die Installation von Photovoltaik-Freiflächenanlagen auf privaten Grundstücken
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Kombination von Freiflächen-Photovoltaikanlagen mit landwirtschaftlichen Innovationen auf dem Gebiet der Agri-Photovoltaik
PV-Anlagen auf Dächern: Energiegewinnung mit Einschränkungen
Wer Photovoltaik-Anlagen auf Hausdächern oder an Fassaden installieren möchte, steht einigen Herausforderungen gegenüber. Dazu gehören u. a. die strengen Anforderungen des Denkmalschutzes oder die ungeeignete Statik von alten Dachkonstruktionen. Häufig gibt es Unstimmigkeiten zwischen Mieter:innen und Hauseigentümer:innen, wie die Kosten für die Photovoltaik-Module und Steuerungselemente umgelegt werden sollen. All diese Gründe führen dazu, dass man sich verstärkt nach alternativen Flächen umsieht.
Von Freiflächen-Photovoltaik privat profitieren
Vergütet werden jedoch nicht nur große Solarparks. Diese werden in Deutschland meist von Investoren geplant und von Unternehmen betrieben. Auch Privatpersonen können auf dem eigenen Grundstück ungenutzte Gartenflächen nutzen, um Solarenergie zu gewinnen. Stecker-Solaranlagen gibt es für Privathaushalte mit unterschiedlichen Leistungen. Ab einer Grenze von 800 Watt Leistung gilt für private Stecker-Solaranlagen aber eine Genehmigungspflicht.
Ein Gewinn – nicht nur für den Klimaschutz
Der auf den Freiflächen-Photovoltaikanlagen gewonnene, grüne Strom ist nicht nur gut für die Umwelt. Er lohnt sich auch für die Betreiber:innen. Sie erhalten eine Einspeisevergütung, sobald Energie ins Stromnetz fliest, und bestimmte Kriterien erfüllt sind.
Das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) sieht vor, dass Vergütungen überall dort gezahlt werden, wo die Installation nicht dem Natur- oder Landschaftsschutz entgegensteht. Die tatsächlich gezahlten Vergütungen sind flexibel. Sie variieren abhängig von zusätzlichen Förderungen in den Bundesländern. Gemäß der Regelungen im Erneuerbare-Energien-Gesetz erhalten Anlagen unter 1.000 kWp eine Vergütung von 7,00 Cent pro kWh (Stand 2023). Für Anlagen über 1.000 kWp ist ein Ausschreibungsverfahren der Bundesnetzagentur verpflichtend. Der Höchstwert für Gebote für die Termine im Jahr 2023 betrug 7,37 Cent pro kWh.
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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