Spezielle Module für Agro-Photovoltaik

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von pv magazine International (mit zusätzlichem Bildmaterial)

BayWa re und dessen Tochtergesellschaft Groenleven bauen in den Niederlanden fünf Agro-Photovoltaik-Pilotprojekte auf, in denen sie fünf verschiedene Kulturpflanzenarten testen: Blaubeeren, rote Johannisbeeren, Himbeeren, Erdbeeren und Brombeeren.

Das größte der Projekte – eine 2,67-Megawatt-Photovoltaik-Anlage, die auf einer 3,2 Hektar großen Fläche für den Himbeeranbau eingesetzt wird – befindet sich in der niederländischen Gemeinde Zevenaar, nahe der Stadt Arnheim an der deutsch-niederländischen Grenze.

Die beiden Unternehmen verlassen sich bei dem Projekt nicht auf Standard-Solarmodule, da solche Produkte für ein effizientes agrivoltaisches Projekt als ungeeignet angesehen werden. „Wir haben spezielle monokristalline Solarmodule verwendet, die nach unseren Spezifikationen hergestellt wurden“, so Willem De Vries, Projektleiter für AgriPV bei Groenleven, auf Anfrage von pv magazine.

De Vries sagte, die besonderen Anforderungen stünden im Zusammenhang mit der Transparenz, damit die Pflanzen unter den Solarmodulen ausreichend Licht erhalten und gleichzeitig durch eine Folienabdeckung vor direkter Sonneneinstrahlung, Regen, Hagel und Frost geschützt werden können. Das Sonnenlicht, das auf die Himbeeren trifft, sollte nicht zu stark sein, erklärt er weiter.

„Bisher haben wir zwei verschiedene Pilotprojekte gebaut, mit zwei Arten von Solarmodulen mit unterschiedlichen Transparenzgraden“, erklärte De Vries. „Mit erhöhter Transparenz der Solarmodule steigt der Ernteertrag erheblich.

Groenleven verwendete 260 Watt Glas-Glas-Module, die mit etwa 35 Kilogramm mehr wiegen als ihre „normalen“ Pendants. „Wir haben relativ dicke Glasschichten eingesetzt, um uns sicherer zu fühlen, dass die Solarmodule jedem Wetter standhalten“, fügte De Vries hinzu, ohne weitere technische Details zu nennen.

Die Pflanzen werden auf zwei verschiedene Arten passiv gekühlt. Erstens absorbieren die Module einen Teil der einfallenden Strahlung. Zweitens werden die Module so aufgestellt, dass die Luft durch sie hindurchströmen kann. Der natürliche Luftstrom sorgt dafür, dass die Atmosphäre unter den Pflanzen kühler ist als die Umgebungsbedingungen und viel kühler als herkömmliche Folienabdeckungen.

Wärmeableitung

Himbeeren werden mit Trägersystemen aus Holz, Beton und Metall angebaut. Groenleven und Baywa re haben beschlossen, solche Konstruktionen durch neue Designs und Spezialmodule zu ersetzen. „Auch die Montagesysteme wurden speziell für dieses Projekt entworfen, und es ist das erste Mal, dass es angewendet wird“, fügte De Vries hinzu.

Groenleven erklärte, dass die tragenden Strukturen so konstruiert seien, dass die Wärme passiv und schnell abtransportiert wird. „Wir haben gelernt, dass der genaue Prozentsatz an Licht sehr wichtig ist, aber wir haben auch gelernt, dass das Klima unter den Solarmodulen strukturell besser ist als unter der herkömmlichen Kunststoffabdeckung“, sagte De Vries. „Wir können dies jetzt bei unserer Überwachung feststellen. An heißen Tagen ist die Temperatur unter den Solarmodulen um fünf Grad niedriger als unter der Kunststoffabdeckung und sogar um zwei Grad niedriger als unter den Umgebungsbedingungen.“

Diese Wärmeableitung ist vorteilhaft für die Pflanzen. Nachts ist die Temperatur unter den Solarmodulen höher, da sie die Wärme besser speichern als die Kunststoffabdeckungen. Dieser Effekt wird als vorteilhaft für die Pflanzen angesehen. „Auch die Luftfeuchtigkeit unter den Modulen ist im Vergleich zu Standardabdeckungen stabiler“, so De Vries.

Die neuen Stützstrukturen sind auch für die Landwirte von Vorteil, da sie angeblich weniger anfällig für starke Winde sind, so dass im Vergleich zu herkömmlichen folienbasierten Anbausystemen weniger oder gar keine Arbeit erforderlich ist. „Unser Aufbau reißt nicht bei Wind, noch fliegt er weg oder bewegt sich von der Struktur weg“, sagte De Vries. „Dies alles geschieht bei der Kunststoffabdeckung. Wenn starker Wind aufkommt, rutscht der Kunststoff ab, reißt oder fliegt einfach weg. Unsere Installation erspart dem Landwirt einige beunruhigende Nächte“, so De Vries. Die beiden Unternehmen entwerfen die Konstruktionen derzeit in Zusammenarbeit mit namenlosen „vertrauenswürdigen Lieferanten“.

Die Kostenbetrachtung

Obwohl die beiden Unternehmen noch keine genauen Angaben zu den Projektkosten und den nivellierten Energiekosten gemacht haben, erklärte De Vries, dass die Landwirte finanziell profitieren werden. Sie können an Stützstrukturen sparen, die bereits in die Photovoltaik-Montagesysteme integriert sind. „In diesem Stadium sind die Kosten für Agro-Photovoltaik-Anlagen natürlich deutlich höher als für Freiflächenanlagen“, sagte De Vries. „Aber diese werden aufgrund von Erfahrung, Optimierungen und einer Lieferkette, die sich an unsere Sonderwünsche gewöhnt, sinken.“

Die beiden Unternehmen gehen davon aus, dass der Unterkonstruktion und die Solarmodule im Preis sinken werden, sobald die Lieferanten genügend Bestellungen erhalten. „Und auch unsere internen Kosten werden sich aufgrund der Erfahrung weiter verbessern“, sagte Stephan Schindele, Leiter Agro PV bei Baywa re, dem pv magazine.

Erntequalität

Die Agro-Photovoltaik-Pilotprojekte verbessern die Ernteerträge, aber auch die Qualität, so die Entwickler. Die Landwirte könnten bereit sein, niedrigere Erträge zu akzeptieren, wenn Qualität und Preis höher sind oder wenn die Qualität der Gesamtproduktion zu niedrigeren Kosten steigt.

Himbeeren sind in der Lage, mit Schatten umzugehen. „Dieses Jahr haben wir auch mit mehreren anderen Beerenarten Pilotversuche gestartet und wir sind sicher, dass alle Kulturen ihre eigenen Bedürfnisse haben und unterschiedlich auf die durch die Agro-Photovoltaik geschaffenen Umstände reagieren werden“, sagte Schindele. „Es ist daher wichtig, mit vielen Kulturen Erfahrungen zu sammeln.

Neue Denkweise

Nach Aussagen von Schindele und De Vries erfordert die Projektentwicklung in diesem Segment qualifizierte Designer. „Für diese Art von Projekten werden Ingenieure für Solarstrahlung benötigt“, sagte De Vries. Schindele merkte an, dass „Licht ein Schlüsselfaktor für die Photovoltaik-Energieerzeugung ist“, fügte aber hinzu, dass es auch „entscheidend für die Landwirtschaft“ sei. Eine 50-50-Aufteilung des Lichts ist möglich, aber nicht für alle Arten von Kulturen und Klimazonen. „Bislang wurde in dieser Hinsicht nur sehr wenig Forschung betrieben“, sagte De Vries.

Die beiden Unternehmen erklärten, dass sie sich in einer einzigartigen Marktposition befinden, da sie sowohl auf Fachwissen in der Photovoltaik-Projektentwicklung als auch im Agrargeschäft zurückgreifen können. Aber es liege noch ein langer Weg vor dieser Technologie, insbesondere bei der Modultechnologie, sagten sie. „Wenn wir zum Beispiel mehr vom UV- und Infrarotspektrum für das Photovoltaik-System nutzen können, wird dies die Gesamteffizienz erhöhen“, sagte De Vries. Er wolle zudem die Unterkonstruktionen verbessern, indem er die Menge des verwendeten Stahls verringert, um die Lichtdurchlässigkeit zu verbessern.