In einer Zeit des Wandels und der wirtschaftlichen Herausforderungen, besonders geprägt durch die Proteste der Landwirte gegen die geplante schrittweise Aufhebung der Agrardieselsubventionen, könnte sich für die deutsche Landwirtschaft ein neues Kapitel eröffnen. Agri-Photovoltaik (kurz: Agri-PV), eine Verbindung aus Solarstromgewinnung und landwirtschaftlicher Produktion, ist eine innovative Lösung, die Nachhaltigkeit, Profitabilität und Effizienz in Einklang bringen kann.
Stellen Sie sich vor: Über den grünen Feldern Deutschlands schweben elegante Solarmodule, die das Sonnenlicht einfangen, während darunter Weizen, Früchte und Gemüse gedeihen. Diese Vision wird durch Agri-PV zur Realität. Es ist eine Möglichkeit die traditionelle Landwirtschaft und moderne Technologie zu verheiraten und zu zeigen, wie Innovation und Bewahrung Hand in Hand gehen können und sich wie in einer wünschenswerten Ehe gegenseitig unterstützen und stärken.
Die Vorteile der Agri-Photovoltaik sind vielfältig. Durch die Doppelnutzung des Landes wird die Flächeneffizienz gesteigert, was in einer Welt, in der nutzbares Land immer wertvoller wird, von entscheidender Bedeutung ist. Auch im dichtbesiedelten Deutschland ist jeder Quadratmeter gezählt, und doch würden hier rund vier Prozent der Agrarflächen ausreichen, um mit hoch aufgeständerter bifazialer Agri-PV den gesamten aktuellen Strombedarf in Deutschland zu decken, was etwa 1700 Gigawatt entspricht.
Es folgt ein relevanter Vergleich: Die Doppelnutzung der landwirtschaftlichen Fläche mit Agri-PV ist deutlich effizienter als der Anbau von Energiepflanzen (im Vergleich zu Energiemais Faktor 32 mehr Strom pro Hektar). Der Anbau von Energiepflanzen beansprucht in Deutschland immerhin 14 Prozent der landwirtschaftlichen Fläche.
Die Landwirte profitieren nicht nur von der landwirtschaftlichen Produktion, sondern auch vom Verkauf des erzeugten Solarstroms – die Gesamtproduktivität steigt. Dieses zusätzliche Einkommen kann ein Wendepunkt sein, insbesondere in Zeiten, in denen traditionelle Einnahmequellen unter Druck stehen. Richtig geplant und durchgeführt, wird die landwirtschaftliche Produktion nicht beeinträchtigt. Der Schutz der Pflanzen durch die Solarmodule vor extremen Wetterbedingungen, die im Zuge des Klimawandels immer häufiger auftreten, ist ein erheblicher Benefit, der vielen noch nicht bewusst ist. Die Solarmodule fungieren unter anderem als Schutzschild gegen zu starke Sonneneinstrahlung und Hagel, was die Ernteerträge stabilisiert und die Qualität der Produkte verbessert. In einer Welt, die sich zunehmend den Herausforderungen des Klimawandels stellen muss, wird gezeigt, dass es möglich ist, Energiebedarf und Lebensmittelproduktion in Einklang zu bringen. Eine verbesserte Wassernutzungseffizienz und die resultierende Reduzierung künstlicher Bewässerung aufgrund der geringeren Verdunstung sind nicht nur gut für unseren Planeten, sondern stellen auch einen entscheidenden Wettbewerbsvorteil für die Landwirte dar.
Die Symbiose führt auch auf der anderen Seite, bei den Photovoltaik-Anlagen, zu elektrischen Gewinnen. So sind die bifazialen Erträge höher, und die Pflanzen können zu einer niedrigeren Modultemperatur und damit zu einer höheren Leistung der Solarmodule führen.
Die Akzeptanz für erneuerbare Energien steigt zudem, denn zum einen können die Landwirte an der Energiewende teilhaben, sowohl ideell als auch finanziell, und durch die hohe Sichtbarkeit dieser Solarmodule wird das Energiewende-Engagement der Landwirte leicht in der Bevölkerung bemerkt und trägt sich weiter. Darüber hinaus müssen die Photovoltaik-Anlagen installiert, gewartet und instandgehalten werden, was großes Potenzial für den Arbeitsmarkt in ländlichen Gemeinden birgt. So könnte ein starkes Statement für eine gesamtgesellschaftlich nachhaltige Zukunft durch die Landwirtschaft gesetzt werden.
Damit die Vision der Agri-PV Wirklichkeit wird, bedarf es mehr als nur der Technologie selbst – es braucht eine umfassende Unterstützung der Landwirte. Der Schlüssel zum Erfolg liegt unter anderem in folgender Unterstützungsstruktur: Beratung, Förderungen und regulatorische Vereinfachung. Fachkundige Beratung ist entscheidend, um Landwirte über die Vorteile und den Prozess der Implementierung von Agri-PV-Systemen aufzuklären und ihnen bei der Planung und Umsetzung zur Seite zu stehen. Förderungen und finanzielle Anreize spielen eine wesentliche Rolle, um die anfänglichen Investitionskosten zu senken und die Attraktivität dieser Technologie zu erhöhen. Zudem ist eine Vereinfachung der regulatorischen Prozesse notwendig, um bürokratische Hürden zu minimieren und einen reibungsloseren Übergang zu ermöglichen. Mit dieser kombinierten Unterstützung kann sichergestellt werden, dass Agri-Photovoltaik nicht nur eine technologisch machbare, sondern auch eine wirtschaftlich attraktive Option für Landwirte in ganz Deutschland wird. Diese ganzheitliche Herangehensweise wird den Weg für eine nachhaltige, effiziente und zukunftsfähige landwirtschaftliche Praxis ebnen und einen bedeutenden Beitrag für das Erreichen der Klimaziele leisten.
Die Zukunft der Agri-PV in Deutschland sieht vielversprechend aus. Mit der fortschreitenden Entwicklung der Technologie und zunehmender Unterstützung von Politik und Gesellschaft könnten wir bald Zeugen einer grünen Revolution werden. Dabei ist die Technologie mehr als nur eine technische Neuerung – sie ist ein Aufruf zum Handeln, eine Inspiration für Landwirte, Politiker und Gesellschaft gleichermaßen, gemeinsam an einer nachhaltigeren, effizienteren und zukunftsfähigen Landwirtschaft zu arbeiten.
Nachdem nun diese Hommage an die Agri-PV gewidmet wurde: Wie sieht die Kehrseite der Medaille aus? Welche Risiken, Nachteile und Hemmnisse sehen Sie?
Über die Autoren:
Constanze Liepold und Paul Fabianek sind wissenschaftliche Mitarbeiter an der RWTH Aachen und als selbstständige Berater bei Liepek tätig. Ihre Forschungsschwerpunkte liegen auf der Dekarbonisierung des Gebäude- und Verkehrssektors. Eva-Maria Stollenwerk studiert Maschinenbau an der RWTH Aachen und war zuletzt am Institute for Sustainable Energy Policies in Japan und am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme tätig.
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AGRI PV gibt es nun ja nicht seit gestern und ist in Fachkreisen durchaus bekannt. Je nach Produkt was unter einer AGRI PV Anlage gedeit ist dies auch sicher eine sinnvolle und durchaus rentable Win-Win Situation.
In Bezug auf den Anbau von großen Weizenflächen oder ähnlichen Produkten aber in keinster Weise realitstisch anzusehen, zumindestens noch nicht. Alleine die technischen Herausforderungen um solche großen Flächen mit einer AGRI PV Anlage zu bestücken sind gigantisch von der Investition her. Entsprechend wäre die Rentabilitätszeit entsprechend hoch. Ich glaube das sich die Autoren bei allem Respekt nicht im klaren darüber sind wie groß die Felder in den Anbaugebieten sind. Ein Bauer der heute einen Mähdrescher für gut 1 Million Euro gekauft hat wird nicht in der Lage sein nochmals solch hohe Investionen zu tätigen um dann eine AGRI PV Anlage über seine Felder zu setzen. Es ist also ein Rechenexempel was nicht kurzfristig als realistisch anzusehen ist.
Ich habe in meiner Laufbahn bereits einige AGRI PV Anlagen projektiert. Eine AGRI PV Anlage lohnt sich sicher für KMU Betriebe z.B. im Obst und Gemüseanbau die entsprechend die produzierte Energie selber in der Produktion verbrauchen können. Hier amotisiert sich eine solche Anlage sicher sehr schnell. Den Strom anderweitig zu vermarkten halte ich bei großen Projekten für Fragwürdig. Eine AGRI PV Anlage sollte man auch keinesfalls mit einer Freiflächen Solaranlage vergleichen. Technisch sind AGRI PV Anlagen doch anders aufgebaut. Alleine die Tatsache das AGRI PV Anlagen ganz anderen extremen Wetterbedingungen stand halten müssen als Freiflächenanlagen die auf Grund dessen relativ Kostengünstig erstellt werden können. Die Modultechnologie ist eine ganz andere als die von Freiflächenanlagen. Es gibt also erhebliche Unterschiede die beachtet werden müssen.
Betrachten wir das Ganz auch in Hinblick auf politischer Ebene. Es wird keinem Bauern damit kurzfristig geholfen sein, denn wenn unsere Bundesregierung noch nicht einmal den Agrardiesel weiter subventionieren mag, so werden AGRI PV Anlagen entsprechend nicht oder sicher auch nur unbedeutend subventioniert.
Bei allen positiven Aspekten die eine AGRI PV Anlage mit sich bringt ist dies aber im Moment absolut keine Idee um den Bauern derzeit zu mehr Ertrag zu verhelfen und ein Überleben zu sichern. Letztendlich können unsere Bauern derzeit nur überleben, wenn diese Ihre Produkte verteuern würden. Damit wären diese aber nicht mehr Wettbewerbsfähig auf dem Europäischen Markt. Hinzu kommen Preisbindungen z.B. bei der Milchproduktion und weiteren Produkten. Es werden folglich viele kleine und mittlere Landwirtschaftliche Hersteller ihre Produktion Aufgrund mangelnder Rentabilität aufgeben müssen. Da wird auch eine AGRI PV Anlage nichts dran ändern können.
Es ist wichtig zu betonen, dass die Politik in Bezug auf die Förderung von Agri-PV eine entscheidende Rolle spielt. Das „Belagern“ der Politik, um mehr Unterstützung für diese Technologie zu erreichen, könnte eine sinnvolle Strategie sein. Aber natürlich haben Sie recht, dass es einige Fälle gibt, in denen Agri-PV in naher Zukunft keine Anfindung finden sollte. Vor allem sollte man LandwirtInnen mit in den Prozess integrieren. Die sollten am besten einschätzen können, was (mit Unterstützung) für sie möglich ist.
Zum Agrardiesel: Wenn fossiler Diesel nicht mehr subventioniert werden sollte, heißt das im Umkehrschluss nicht, dass erneuerbare Energieerzeugung auch nicht subventioniert wird. Ich würde vermuten, dass eher das Gegenteil sinnvoll wäre. Weg von den fossilen Energieträgern und hin zu den Erneuerbaren.
Insbesondere für Kleinbauern könnte Agri-PV eine interessante Möglichkeit darstellen, ihre Energiekosten zu senken und gleichzeitig nachhaltiger zu wirtschaften. Es ist wichtig, die Vorteile und Potenziale von Agri-PV deutlich herauszustellen und auf politischer Ebene auf deren Förderung hinzuwirken, um die Landwirtschaft in Richtung erneuerbarer Energiequellen zu lenken und die Wettbewerbsfähigkeit der Bauern zu stärken.
Ja spannend wär jetzt noch n bisschen mehr Sibstanz gewesen:
– Agri-PV funktioniert nicht bei jeder Art von Feldnutzung gleich gut. Bei welcher Art der Feldnutzung macht sie Sinn und wieviel % der deutschen Agrarflächen werden so genutzt?
– 1700GW für die 500TWh Strombedarf in DE? Das würde bedeuten das die Agri-PV nur 300 Volllaststunden schafft im Vergleich zu den 1000 Volllaststunden einer Freiflächen-PV. Ist der Wirkungsgrad wirklich soviel schlechter? Wie teuer ist dann die KWh AgroPV im LCOE?
Hier einmal ein paar Beispiele, bei denen Agri-PV besonders sinnvoll eingesetzt werden kann:
1. Obst- und Gemüseanbau: Agri-PV bietet Schutz für empfindliche Pflanzen, indem sie vor extremen Wetterbedingungen wie starkem Regen oder intensiver Sonneneinstrahlung schützt. Dies kann das Wachstum fördern und gleichzeitig Energie erzeugen.
2. Weinbau: Ähnlich wie beim Obst- und Gemüseanbau können Agri-PV-Anlagen im Weinbau als Schutz für die Reben dienen, die empfindlich auf klimatische Veränderungen reagieren.
3. Kleinviehhaltung: Agri-PV kann auch in der Tierhaltung eingesetzt werden, zum Beispiel um Schatten für Weideflächen zu bieten. Dies verbessert das Wohlbefinden der Tiere und die Qualität der Weide.
4. Bienenhaltung und andere Formen der ökologischen Landwirtschaft: Agri-PV kann zur Förderung der Biodiversität beitragen, indem sie Lebensräume für Bienen und andere wichtige Bestäuber schafft.
5. Wasserkulturen und Hydroponik: Agri-PV kann in Kombination mit Wasserkulturen (Aquakultur) oder Hydroponik-Systemen eingesetzt werden. Die PV-Anlagen bieten Schutz und die Energie kann für die Pump- und Filtersysteme genutzt werden.
In Fällen, in denen eine intensive Landwirtschaft mit großen Maschinen wie Mähdreschern betrieben wird (siehe Kommentar von Frank Kedzierski), kann die Installation von Agri-PV tatsächlich schwieriger und weniger rentabel sein. Daher ist Agri-PV am besten für kleinere, spezialisierte landwirtschaftliche Betriebe geeignet, wo sie zur Energieeffizienz, zum Umweltschutz und zur Verbesserung der landwirtschaftlichen Produktion beitragen kann.
Eine detaillierte Studie, die auch Ihre anderen Anmerkungen adressiert, ist in Planung und wird nach Fertigstellung ebenfalls über das PV magazine kommuniziert werden.
LG
Ich sehe noch viele Punkte, die in den ganzen Präsentationen noch nicht beschrieben worden sind. Aus Sicht der Betriebsführung und des Service sind es zum Bespiel folgende:
1. Wie sollen Service- und Wartungsarbeiten oberhalb der Pflanzen ausgeführt werden?
2. Welche Anforderungen der Berufsgenossenschaften in Hinblick auf den Arbeitsschutz sind zu erfüllen? Die Höhe der Solaranlage ist in den meisten Fällen größer 3 m und ein sicheres Arbeiten muss gewährleistet werden.
3. Welchen Interessen wiegen im Sommer stärker? Die des Landwirtes oder die des Eigentümers der Solaranlage? Im schlechtesten Falls sind es 2 unterschiedliche Akteure.
4. Wie können Servicetechniker Arbeiten an der Solaranlage ausführen, ohne die Pflanzen zu beschädigen? Der verfügbare Platz wird häufig als sehr begrenzt dargestellt.
Die ganzen schönen Animationen geben darüber keine Auskunft. Mein Empfinden ist, dass die Landwirte die großen Profiteure sein sollen. Aus Sicht der Pflanzen macht eine Überdachung bestimmt auch Sinn. Aus Sicht der PV- Anlage stören jedoch die Pflanzen, weil es die Arbeit während der Betriebsphase komplexer und damit zwangsläufig auch teurer macht. Dieser Punkt wird aus meiner Sicht unzureichend betrachtet.
Wenn es sich für den Eigentümer der Solaranlage wirtschaftlich nicht lohnt, diese profitabel zu betreiben, wird sich Agri-PV nicht durchsetzen, egal wie gut der Ansatz ist.
Als Agrarwissenschaflter, Landwirt und Projektmanager für Solarparks bin ich erstaunt, wie wenig die Forschenden der RWTH-Aachen wissen und wie wenig sie rechnen können. Ich picke mir mal ein Argument aus dem Artikel heraus: „Durch die Doppelnutzung des Landes wird die Flächeneffizienz gesteigert“. Das ist sehr fragwürdig, denn wenn ich die Solarleistung nur um 2 Prozent wegen einer landwirtschaftlichen Produktion reduziere, verliere ich unter dem Strich. Photovoltaik ist nämlich ca. 50 mal effizienter und lukrativer als Pflanzenanbau (also normaler Pflanzenanbau und nicht Drogenanbau). Normalerweise ist die mindestnotwendige Reduzierung der maximal möglichen PV-Leistung jedoch erheblich größer als 2 %, so dass die Flächeneffizienz einer Agri-PV-Anlage gegenüber der reinen PV-Anlage sehr wahrscheinlich um 30-40 % niedriger ist.
Nun möge mir die RWTH-Aachen ihre Berechnungen geben, dann gebe ich denen meine und wir können streiten. Bis dahin warte ich mal ab, was hier noch diskutiert wird.
Es ist aufgrund Ihres beruflichen Hintergrunds sehr interessant, mit Ihnen in den Dialog zu treten. Die reine Mathematik bildet eine Seite ab, das Verständnis der Aufgabenstellung die andere.
Die Frage lautet, wie man Flächeneffizienz definiert. Wenn der Fokus auf die wirtschaftliche Profitabilität gelegt wird, könnte jeder Acker in eine reine PV-Stromproduktionsfläche umgewandelt werden und wir müssten uns zukünftig von solarer Energie ernähren. Um genau dies zu verhindern, ist es wichtig zu betonen, dass diese ‚Effizienz‘ nicht nur finanziell ist. Ich weiß nicht, ob Sie schon Mal versucht haben eine Solarzelle zu verstoffwechseln. These: Klappt nicht so gut. Ein Apfel mag zwar im Verkauf weniger profitbringend sein, aber nicht weniger wertvoll (den können wir nämlich anders als eine Solarzelle verstoffwechseln). Das Fraunhofer ISE untersucht neben seinen Agri-PV-Anlagen auch Referenzflächen, die herkömmliche freie Agrarflächen repräsentieren. Hier wird untersucht, wie viel Ernte im Vergleich dazu eingefahren werden kann und wie hoch dieses Verhältnis ist. Dies gehört zur „Effizienz“.
Der von Ihnen angesprochene Punkt ist äußerst wichtig. Wie Sie richtig festhalten, ist Photovoltaik etwa 50 Mal lukrativer als Pflanzenanbau. Daher ist es entscheidend, klare Regeln festzulegen. Wenn es Bauern, Investoren und Projektentwicklern nur um Geld ginge, hätten wir schnell nur noch PV-Anlagen auf den Feldern. Aus diesem Grund haben das Fraunhofer ISE und die Universität Hohenheim frühzeitig mit einem Konsortium aus Wissenschafts- und Praxispartnern sowie dem Deutschen Institut für Normung die DIN-Spezifikation DIN SPEC 91434 entwickelt. Nach dem Bau der Agri-PV-Anlage muss der landwirtschaftliche Ertrag mindestens 66 Prozent des Referenzertrags betragen.
Die installierte PV-Nennleistung variiert je nach Agrarkultur und Region. Es ist wichtig zu betonen, dass nicht nur die installierte PV-Leistung [kWp] betrachtet wird, sondern auch die tatsächlich im Jahr generierte Energie [kWh]. Durch die großen Zwischenräume der Elemente und die beträchtliche Höhe gelangt mehr Licht auf die Unterseite der bifazialen Module, was zu einer höheren Effizienz im Vergleich zu herkömmlichen Freiflächen-PV-Anlagen führt. Im Jahr 2018 betrug der Durchschnittswert der Agri-PV-Anlage in Hegelbach 1285,3 kWh/kWp, während der deutsche Durchschnitt für herkömmliche FFPV-Anlagen nur bei 572 kWh/kWp lag.
Abschließend betone ich erneut, wie wichtig es ist, dass es sich bei der besprochenen Agrarfläche weiterhin um eine solche handelt. Die PV-Module sollten idealerweise so gestaltet werden, dass sie den Pflanzen Schutz bieten und den Ernteertrag erhöhen. Die zusätzlich installierte PV-Leistung ist dabei ein zusätzlicher Bonus und sollte auch als solcher in mathematischen Berechnungen berücksichtigt werden.
@Eva-Maria Stollenwerk
Vielen Dank für die ausführliche Replik. Die greife ich gerne auf, um meine Sichtweise zu schärfen. Ich fange mal ganz platt an: „Landwirte tun das, was sich lohnt!“ Will sagen, wenn es nur ums Geld ginge, dann könnte man Angst davor haben, dass wir bald keine Landwirtschaftsflächen mehr hätten. Es gibt aber Physik, Baurecht, EEG, Netzanschluss, Naturschutz und anderes, damit nur das geschieht, was demokratisch und juristisch gewollt und gewünscht wird und auch technisch-physikalisch sinnvoll ist. Knapp 2 % des Agralandes für Solarparks sind notwendig, um im klugen Verbund mit Windkraft, die Energiebedürfnisse einer 100 % fossil-freien Gesellschaft in Deutschland zu befriedigen. 2% sind für mich kein Argument, um mit dem Argument der Flächenkonkurrenz die kompliziertere, teurere, umständlichere Agri-PV zu rechtfertigen.
Apfel oder Solarzellen verstoffwechseln? Auf den ersten Blick ein sonnenklares Argument, das sich mittels „Solarfood“ in ein Argument pro Solarpark verändert. Auf einem zehntel der Fläche und mit einem hundertstel des Wasserbedarfes ist das – gerade angesichts der immer weiter fortschreitenden Klimakatastrophe – vermutlich ein sehr kluger Weg, um letztendlich Menschen zu ernähren. (https://www.uni-goettingen.de/de/3240.html?id=6353 und meine Website mir viel mehr Infos zu dem Thema Solarfood https://www.gemeinsameinfachmachen.de/sun-for-future/ausblick-2050/)
Ihre Rechenformel zu gesteigerten Flächeneffizienz möchte ich immer noch kennenlernen. Vielen Dank.