Seit einem Jahr wird unter Leitung des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE auf einer Versuchsfläche der Demeter-Hofgemeinschaft Heggelbach am Bodensee die deutschlandweit größte Agro-Photovoltaik-Anlage getestet. Die jetzt erzielten Ergebnisse der ersten Ernten auf den Versuchsflächen sind dem Institut zufolge vielversprechend: Bei Kleegras ist der Ertrag im Vergleich zur Referenzfläche nur leicht um etwa fünf Prozent reduziert, bei Kartoffeln, Weizen und Sellerie sind die Ernteverluste durch die Beschattung mit rund 18 bis 19 Prozent stärker. Es seien aber noch mehrere Praxisjahre und Untersuchungen mit anderen Kulturen sinnvoll, um eindeutige Aussagen treffen zu können.
Den Verlusten auf Seiten des Ernteertrages stehen Gewinne beim Stromertrag gegenüber. Mit der auf der Testanlage installierten Photovoltaik-Leistung von 194 Kilowatt könnten 62 Vier-Personen- Haushalte versorgt werden, sagen die Forscher. In den ersten zwölf Monaten sind demnach 1.266 Kilowattstunden Solarstrom pro installiertem Kilowatt Leistung geerntet worden – ein Drittel mehr als der deutschlandweite Durchschnitt von 950 Kilowattstunden pro Kilowatt. Durch die Doppelnutzung des Flächen auf zwei Etagen steigerte sich die Landnutzungseffizienz um 60 Prozent.
„Die Ergebnisse des ersten Projektjahrs sind ein voller Erfolg, da sich die Agro-Photovoltaik-Anlage als praxistauglich erwiesen hat, die Kosten bereits heute mit kleinen Solar-Dachanlagen wettbewerbsfähig sind, die Ernteprodukte ausreichend hoch und wirtschaftlich rentabel vermarktet werden können“, sagt Stephan Schindele, Projektleiter Agrophotovoltaik am Fraunhofer ISE.
Fraunhofer ISE
Für das Projekt „Agrophotovoltaik – Ressourceneffiziente Landnutzung“ (APV-Resola) wurden auf einem Drittel Hektar Ackerland Solarmodule installiert. Die Agro-Photovoltaik (APV) soll durch Doppelnutzung von landwirtschaftlichen Flächen die Flächenkonkurrenz abmildern, sie erschließt außerdem Landwirten neue Einkommensquellen. (Unter anderem über die bürokratischen und politischen Hindernisse gegenüber der Doppelnutzung landwirtschaftlicher Flächen hat pv magazine bereits ausführlich in der September-Ausgabe berichtet.)
Andreas Bett, Institutsleiter des Fraunhofer ISE, betont das Potenzial der APV hinsichtlich neuer Flächen für den dringend benötigten Photovoltaik-Ausbau in Deutschland. „Bis zur Marktreife der Technologie müssen jedoch noch weitere Sparten und Anlagengrößen getestet und die technische Integration vorangetrieben werden, zum Beispiel bei der Speicherung“, sagt Bett.
Durch einen größeren Reihenabstand zwischen den 720 bifazialen Glas-Glas-Solarmodulen in fünf Meter Höhe und die Ausrichtung nach Südwesten stellten die Forscher sicher, dass die Nutzpflanzen gleichmäßig Sonnenstrahlung erhalten. Die Module gewinnen Sonnenstrom nicht nur auf der Vorderseite, sondern nutzen auch die von der Umgebung reflektierte Strahlung auf der Rückseite. Bei günstigen Bedingungen – etwa Schneeflächen – können sie so den Energieertrag der Fläche um bis zu 25 Prozent erhöhen. Aus energetischer Sicht ist die Doppelnutzung einer Ackerfläche effizienter als der reine Anbau von Energiepflanzen, der in Deutschland immerhin 18 Prozent der landwirtschaftlichen Flächen ausmacht.
Die Stromernte vom Acker passt in ihrem täglichen Verlauf gut zu den Lastverläufen auf dem Hof. So wurde etwa 40 Prozent des erzeugten Solarstroms in der Hofgemeinschaft direkt für das Betanken des Elektrofahrzeugs sowie die Verarbeitung der Produkte genutzt. Im Sommer wurde die Last tagsüber fast komplett durch die Photovoltaik-Anlage beliefert. Die Demeter-Bauern wollen künftig ihr Verbrauchsverhalten weiter optimieren und mit Hilfe eines Stromspeichers die Eigennutzung auf 70 Prozent steigern.
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Hatte einen ähnlichen Plan etwas niederer und nur als Futterfläche für
Bio Weiderinder. An der niedersten Stelle 2,10 m.
Wurde aber vom Landratsamt nicht genemigt.
Da PV Freilandanlagen nicht auf Landwitschaftlicher Fläche ,sondern nur
auf benachteiligten oder bauland ausgewiesenen Flächen möglich ist.
Energie- und Forschungszentrum Guggenmos – Projekt „Doppelernte“ siehe:
Die oben gezeigte Darstellung des 160%-Nutzens mag auf den ersten Blick einleuchtend sein, auf den zweiten merkt man aber sehr schnell, dass hier Äpfel und Birnen und noch einiges andere verwechselt wird. Es ist nämlich völlig anders, wenn es lediglich um den Netto-Energieertrag je Fläche geht. Hier die einfache Begründung:
1. pro Hektar Solarpark und Jahr: ca. 1 Million Kilowattstunden
Pro Hektar Pflanze und Jahr (z.B. Mais):ca. 20.000 Kilowattstunden
Summe auf 2 Hektar: 2.040.000 Kilowattstunden / Jahr
2. Agrivoltaik reduziert z.b. den Solarparkertrag um 20% und reduziert den Maisertrag auch um 20 %, also folgende Erträge auf 2 Hektar:
1.600.000 Kilowattstunden Solarertrag und 32.000 Kilowattstunden Mais = 1.632.000 Kilowattstunden auf 2 Hektar
3: In Summe sind es also nicht 160 %, sondern nur 80 % beim Energieertrag.
Es wäre also in Sachen Energiewende klüger, nur Solarparks zu errichten und auf intensiven Ackerbau zu verzichten. Das ist auch dringend notwendig, um die Biodiversität im Agrarland zu erhöhen und entspricht auch der Forderung der Zukunftskommission Landwirtschaft bis zu 10 % ökologische Vorrangflächen in Agrarland zu schaffen. Das könnten sogenannte Biodiv-Solarparks sein, wenn man sie gut macht. Dazu gibt es viele Untersuchungen und sogar ein anerkanntes Bewertungssystem, um Greenwashing zu vermeiden.
Rechenfehler gefunden:
In Punkt 1 der Begründung wird die getrennte Flächennutzung betrachtet, richtig? Das heißt, auf jeder Fläche wird entweder Solarstrom gewonnen ODER Pflanzen angebaut – nicht beides gleichzeitig.
Um bei dem Beispiel von Herrn Schnitzler zu bleiben: Bei einer Gesamtfläche von 2 Hektar kann 1 Hektar für Solarstrom und 1 Hektar für Pflanzenanbau genutzt werden. Summe der 2 Hektar: 1.020.000 kWh/Jahr.
Die Zahl 2.040.000 kWh/Jahr ergibt sich aus 2 Hektar Solarstrom plus 2 Hektar Pflanzenanbau. Die Gesamtfläche beträgt dann jedoch nicht 2 Hektar, sondern 4 Hektar.
Daher komme ich zu dem Schluss, dass die Darstellung im Artikel korrekt ist.
Noch eine Anmerkung zu folgendem Satz: „Es wäre also in Sachen Energiewende klüger, nur Solarparks zu errichten und auf intensiven Ackerbau zu verzichten.“
Dem stimme ich zu, wenn es um intensiven Anbau von Pflanzen zur Energiegewinnung geht. Da erscheinen auch mir Photovoltaikanlagen sinnvoller. Jedoch werden auf Ackerflächen ja nicht nur Energiepflanzen angebaut, sondern Futter- und vor allem Nahrungspflanzen! Auf letztere zu verzichten wird schwierig 😉
Lieber Herr Koch,
ich gebe zu, ein wenig unsauber gerechnet zu haben. Also hier noch mal:
1. pro Hektar Solarpark und Jahr: ca. 1 Million Kilowattstunden
Pro Hektar Pflanze und Jahr (z.B. Mais):ca. 20.000 Kilowattstunden
Summe auf 2 Hektar: 2.000.000 Kilowattstunden / Jahr bei Solarparknutzung oder 40.000 Kilowattstunden bei Maisanbau-Nutzung.
2. Agrivoltaik reduziert z.b. den Solarparkertrag um 20% (das ist noch sehr niedrig angesetzt) und reduziert den Maisertrag auch um 20 %, also folgende Erträge auf 2 Hektar Mischanbau Solar+Mais: 1.600.000 Kilowattstunden Solar und 32.000 Kilowattstunden Mais = 1.632.000 Kilowattstunden auf 2 Hektar
3: Agri-PV erzielt also nicht 160 %, sondern nur 80 % des Energieertrag.
Die Gesamtfläche beträgt immer 2 Hektar, sonst wäre das ja nicht ganz fair mit dem Vergleich!
Lieber Herr Schnitzler,
ja, so stimme ich Ihrer Rechnung zu! Bei Punkt 1 entweder 2.000.000 kWh oder 40.000 kWh – nicht die Summe aus beiden, das war der Punkt.
Und ja, natürlich muss die Gesamtfläche in beiden Varianten des Vergleichs gleich groß sein, gar keine Frage.
Liebe Frau Koch,
ich kann es auch auf einen Hektar runterbrechen, dann sieht die Rechnung wie folgt aus:
1. pro Hektar Solarpark und Jahr: ca. 1 Million Kilowattstunden
Pro Hektar Pflanze und Jahr (z.B. Mais):ca. 20.000 Kilowattstunden
2. Agri-PV reduziert z.b. den PV-ertrag um 20% (das ist noch sehr niedrig angesetzt) und reduziert den Maisertrag auch um 20 %, also folgende Erträge auf 1 Hektar Mischanbau Solar+Mais: 800.000 Kilowattstunden Solar und 16.000 Kilowattstunden Mais = 816.000 Kilowattstunden
3: 1 Hektar Agri-PV erzielt also nicht 160 %, sondern nur 81,6 % des Energieertrag im Verbleich zu 1 Hektar reinem Solarpark.
Wie die Leute vom Fraunhofer ISE auf 160 % kommen, ist und bleibt ein Rätsel für mich.
Lieber Herr Schnitzler,
„Wie die Leute vom Fraunhofer ISE auf 160 % kommen, ist und bleibt ein Rätsel für mich.“ – Sowohl Ihre Berechnung als auch jene des ISE kann ich nachvollziehen, beides ergibt in meinen Augen Sinn. Mir sind zwei Unterschiede aufgefallen, die vielleicht zu den unterschiedlichen Ergebnissen führen. Ich versuchs mal zu erklären:
Im Artikel oben geht es ja um PV in Kombination mit Nahrungspflanzen, in ihrem Beispiel um PV plus Pflanzen zur Energiegewinnung. Bei PV und Energiepflanzen kann der Ertrag in kWh angegeben und miteinander verrechnet werden, bei Nahrungspflanzen sinds aber kg (oder Tonnen, egal). Daher lässt sich der Ertrag von zB Weizenanbau und PV nicht wirklich miteinander verrechnen, weil der Ertrag nicht in derselben Größe gemessen werden kann (außer vielleicht in €, aber dann hängt das Ergebnis von den Preisen ab, und die sind variabel). Deshalb wird in dem Fall PV + Nahrungspflanzen eben in % gerechnet: Im gemischten System bringt PV zwar nur 80% des Ertrags im Vergleich zu reinem PV. Dafür kommen aber noch 80% Pflanzenertrag hinzu! Ergibt 80% PV-Ertrag + 80% Pflanzenertrag = 160% Gesamtertrag im Vergleich zum getrennten Anbau.
Zudem kommt die niedrige Flächennutzungseffizienz in Ihrem Beispiel auch dadurch zustande, dass der Energieertrag von Mais extrem niedrig ist im Vergleich zum PV-Ertrag. Begründung: Im gemischten System bringt PV ja 20% weniger Ertrag, dafür kommen 80% des Maisertrags hinzu. Die zusätzlichen 80% können hier die fehlenden 20% aber nicht ausgleichen, weil 20% von 1.000.000 (=200.000) viel größer ist als 80% von 20.000 (=16.000). Wenn die Erträge jedoch in einer ähnlichen Größenordnung liegen (sofern sie überhaupt vergleichbar sind, siehe voriger Abschnitt), gleicht sich das Ganze aus bzw. wird effizienter als der getrennte Anbau. Ob Mischanbau effizienter ist als getrennter, kommt eben darauf an, welche Pflanzen miteinander bzw. mit PV kombiniert werden.
Ist das verständlich und nachvollziehbar?
Liebe Frau Koch,
ich kann Ihnen folgen. Fazit für mich: Effizienz in Geld bewerten, damit es unabhängig von der geernteten Sache (Strom, Weizen, Mais, Kartoffeln, etc.) wird. Ich bewerte also mal kurz in Geld und nehme Preise, die ich für realistisch halte, wobei – um im Bild zu bleiben – Preisschwankungen von 10-20 % den Kohl hier nicht fett machen.
1. pro Hektar Solarpark und Jahr: ca. 10-15.000 Euro Gewinn – Mittelwert 12.500 Euro.
(zur Info: pro Hektar Mais und Jahr: ca. 750-1.250 Euro Gewinn, 1.000 Euro Mittelwert.
2. Agri-PV verringert den PV-Gewinn um 50% (PV-Ertrag min. 20% geringer, Kosten min. 30 % höher). Beim Mais geht der Gewinn um 30 % (Ertrag minus 20 %, Kosten plus 10%) zurück. Das ergibt dann einen Agri-PV-Gewinn pro Hektar: 6.950 Euro
3. Agri-PV erzielt auf einem Hektar nur 55,6 % des Gewinns im Verbleich zu 1 Hektar reinem Solarpark.
Lieber Herr Schnitzler,
nein, so habe ich das nicht gemeint.
Nochmal: Ob Agri-PV und andere Mischanbausysteme effizenter ist, hängt davon ab, welche Pflanzenart(en) kombiniert werden. Dass Agri-PV im Fall „Mais für Energiegewinnung + PV“ nicht funktioniert, ist mir inzwischen klar. Das heißt aber nicht, dass Agri-PV generell weniger effizient als Einzelanbau ist.
Und zweitens: Mir geht es um Kombination von PV mit Pflanzen, die als Lebensmittel genutzt werden, nicht zur Energiegewinnung. Und im Artikel oben genauso („Kartoffeln, Weizen und Sellerie…“).
Viele Grüße
M. Koch