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Agrophotovoltaik – das ist die Kombination von Agrikultur und Photovoltaik. Auf landwirtschaftlichen Flächen werden sowohl Pflanzen gesät, als auch PV-Module installiert. So können nicht nur Lebensmittel geerntet werden, sondern eben auch Strom. Mit dieser Doppelnutzung könnte die Energiewende entscheidend voran gebracht werden.
Wie funktioniert Agrophotovoltaik?
Es braucht viele landwirtschaftliche Flächen um die Menschen auf der Welt mit Lebensmitteln zu versorgen – und diese Zahl wird nicht kleiner. Gleichzeitig braucht es aber auch Flächen zur Energiegewinnung, vor allem vor dem Hintergrund der knapper werdenden Ressourcen. Der immer wachsende Bedarf führt dazu, dass zu wenig Fläche verfügbar ist, um allen Bedürfnissen gerecht zu werden. Dem soll vorgebeugt werden, indem Flächen multifunktional genutzt werden. Ein Beispiel dafür ist die Agrophotovoltaik: Auf einer Fläche werden Lebensmittel angebaut und Solarstrom produziert. Bisher haben sich 2 Arten der Agrophotovoltaik etabliert:
Horizontale Agrophotovoltaik
Bei der horizontalen Agrophotovoltaikanlage wird der Acker im Prinzip auf zwei Stockwerken genutzt. Am Boden wird die Landwirtschaft betrieben. Darüber werden die PV-Module auf einem Gestell angebracht. So ergibt sich eine zweite, ebenso große Fläche für die Solarstromernte. Dadurch wird der darunter liegende Acker beschattet, was aber durchaus Vorteile bringen kann. Der Platzverlust durch die Gestelle für die PV-Module ist minimal.
Vertikale Agrophotovoltaik
Bei der vertikalen Agrophotovoltaik werden die PV-Module vertikal aufgestellt. Das funktioniert mit sogenannten bifaszialen PV-Modulen. Sie können von beiden Seiten Sonnenlicht einfangen und zu Solarstrom verarbeiten. Die Module werden in Ost-West-Ausrichtung aufgestellt, so kann am Morgen und am Abend Solarstrom produziert werden. Bei der vertikalen Aufstellung können die Flächen zwischen den Modulen noch normal genutzt werden. Auch die Verschattung ist weniger stark als bei der horizontalen Installation. Möglich ist der Einsatz der vertikalen Anlagen auch als Zäune für Hühnerausläufe und andere Weideflächen.
Die Wirtschaftlichkeit der Agrophotovoltaik
Der Zusammenschluss von Energie- und Landwirtschaft kann nur funktionieren, wenn beide Bereiche ausreichend viel Ertrag bringen, um nicht nur Gewinn einzufahren, sondern auch die Bedürfnisse zu decken. Daher liegt der Augenmerk vor allem auf der Wirtschaftlichkeit der Agrophotovoltaik. Seit 2017 betreut das Fraunhofer Institut für solare Energiesysteme eine agropholtaisch bewirtschaftete Fläche am Bodensee. Insgesamt 0,3 Hektar Ackerfläche wurden mit horizontalen PV-Modulen ausgestattet. Für exakte Ergebnisse wurde auch eine Vergleichsfläche ohne PV-Module eingerichtet.
Angebaut werden in dem Pilotprojekt Winterweizen, Kartoffeln, Sellerie und Kleegras. Insgesamt stieg die Landnutzungseffeizienz durch die doppelte Nutzung. Im Vergleich zum unbebauten Ackerland sanken beim Kleegras die Erträge allerdings um 8 Prozent. Kartoffeln, Sellerie und Winterweizen hingegen profitierten von den PV-Modulen sogar. Hier sind die Erträge um bis zu 12 Prozent gestiegen. Vor allem in den sehr heißen Jahren sorgten die PV-Module bisher für bessere Erträge. Vermutlich profitieren die Pflanzen von der geringeren Verdunstung und der Verschattung. Diese Vorteile könnten auch anderen Pflanzen zu Gute kommen, wie zum Beispiel Tomaten oder Baumwolle.
Besonders wirtschaftlich könnte die Agrophotovoltaik daher für trockene Regionen sein. Dort können mit Hilfe der PV-Module Pflanzen wachsen, die mehr Feuchtigkeit benötigen. Gleichzeitig kann die hohe Sonneneinstrahlung optimal genutzt werden und in Strom umgewandelt werden, der auch für den landwirtschaftlichen Betrieb zum Beispiel für die Geräte zur Reinigung oder Verpackung genutzt werden kann.
Die Vor- und Nachteile der Agrophotovoltaik
Die Vorteile
- Die Fläche kann doppelt genutzt werden.
- Die Ernteerträge können vom Schatten der PV-Module profitieren.
- Auch Weidetiere nutzen den Schatten der PV-Module gerne.
- Landwirtschaftliche Betriebe können durch den Eigenverbrauch des Stroms ihre Kosten senken und autark werden.
- Zu viel produzierter Strom kann verkauft werden und den Landwirten eine weitere Einkommensquelle bieten.
Die Nachteile
- Es entsteht ein geringer Flächenverlust durch die Gestelle der PV-Module.
- Die Flächen verlieren an Ästhetik – vor allem in touristischen Gebieten könnte das zum Nachteil werden.
- Vor allem durch den Einfluss auf das Landschaftsbild könnte die Agrophotovoltaik von der Gesellschaft negativ aufgenommen werden.
- Nicht alle Pflanzenarten profitieren von der Agrophotovoltaik.
- Arophotovoltaische Flächen sind schwieriger zu bearbeiten.
Die Kosten einer Agrophotovoltaikanlage
Die Kosten einer Agrophotovoltaikanlage richten sich nach der Größe und der Art der Installation. Allerdings lassen sich bereits Prognosen zum durchschnittlichen Strompreis machen. Demnach liegen die Stromkosten bei der Agrophotovoltaik zwischen 7 bis 12 Cent pro kWh. Das liegt noch über den Preisen für Freiflächenanlagen, ist aber hauptsächlich auf die höheren Anschaffungskosten durch die vergleichsweise aufwändige Installation zurückzuführen. Konventionellen PV-Dachanlagen sind die landwirtschaftlichen Solaranlagen allerdings bereits voraus.
Förderung für Agrophotovoltaikanlagen
Die Kombination von Landwirtschaft und Photovoltaiktechnik ist noch sehr neu und noch nicht marktreif. Da die doppelte Nutzung von landwirtschaftlicher Fläche daher noch rechtlich eingeführt werden muss, werden die Anlagen zur Zeit noch nicht gefördert. Vor allem bei einem hohen Eigenverbrauch lohnt sich die Anlage aber schon jetzt auch ohne Förderung. Gleichzeitig ist eine Förderung in Zukunft nicht unwahrscheinlich, um die Energiewende voranzubringen.
