Agri-Photovoltaik

Agrarerzeugung unter Dach

Chinakohlanbau in einer Agri-Photovoltaikanlage der Hochschule Weihenstephan-Triesdorf.
HSWT / Michael Beck
Chinakohlanbau in einer Agri-Photovoltaikanlage der Hochschule Weihenstephan-Triesdorf.
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Die Erzeugung erneuerbarer Energie und die Nahrungsmittelproduktion konkurrieren häufig um die gleichen Flächen. Die Agri-Photovoltaik (APV) könnte diesen Konflikt auflösen.

Ein Acker in Bayern, nahe Weihenstephan-Triesdorf: An hohen Gerüsten montierte Solarmodule glänzen in der Sonne, darunter wächst und gedeiht der Chinakohl. Auf dem Testgelände der örtlichen Hochschule (HSWT) wollen die Professoren Bernhard Bauer und Ulrich Bodmer herausfinden, welches Potenzial in der APV steckt – und wie sich die Solarmodule auf Ernteertrag, Produktqualität und Pflanzengesundheit auswirken.

Als Teil des EU-Projekts HyPErFarm (Hydrogen and Photovoltaic Electrification on Farm) kooperieren Bauer und Bodmer dazu mit Forschungsgruppen, Unternehmen und öffentlichen Einrichtungen in Mitteleuropa. In drei Pilotprojekten sollen dabei – neben der technischen Machbarkeit der APV – auch ökologische, ökonomische und rechtliche Aspekte untersucht werden.
HyPErFarm
Das Projekt HyPErFarm („Hydrogen and Photovoltaic Electrification on Farm“) untersucht den Einfluss verschiedener Solarmodule auf die Pflanzenproduktion. Außerdem sollen alternative Nutzungsrichtungen der erzeugten Energie aufgezeigt sowie technische, ökologische, ökonomische und rechtliche Aspekte untersucht werden. 
Dreizehn Partner aus Deutschland, Belgien, Dänemark und den Niederlanden - sowohl Hochschulen und andere öffentliche Einrichtungen als auch Unternehmen aus der freien Wirtschaft - sind an dem Projekt beteiligt. Es hat eine Laufzeit von vier Jahren und endet im September 2024. Die Europäische Union fördert es unter dem Programm HORIZON 2020.

Licht und Schatten

Während ihre dänischen Kollegen in Aarhus Beerenfrüchte im Schatten von Solarmodulen anpflanzen, fokussieren sich die Weihenstephaner auf klassische Ackerkulturen. Ein kompletter Hektar steht ihnen zur Verfügung, der zur Hälfte mit Solarmodulen bestückt ist. „Die gut charakterisierten Kulturpflanzen Weizen und Kartoffel dienen uns dabei quasi als Referenzen“, sagt Bauer. Hinzu kommen dann noch Kohl und Gerste. Letztere ist insbesondere unter dem Aspekt der Pflanzengesundheit spannend. „Die Solarmodule verändern die Verhältnisse des Lichteinfalls und damit von Temperatur und Verdunstung“, erklärt Bauer. „Wir wollen in unseren Pilotprojekten auch untersuchen, wie sich das auf Pflanzenschädlinge wie den Pilz Ramularia auswirkt. Der mag es eher lauwarm und feucht.“

Auch davon abgesehen ist der Schattenwurf der Solarmodule ein zweischneidiges Schwert. Einerseits bekommen die Pflanzen zwar weniger Licht, andererseits sind sie aber auch besser vor Überhitzung und Austrocknung geschützt. Inwiefern sich diese gegenläufigen Effekte die Waage halten, hängt auch stark von der Kulturpflanze ab. „Während die Beschattung bei Mais in der Summe eher kontraproduktiv ist, erwarten wir bei Kartoffeln einen positiven Effekt“, erläutert Bauer.

Wasser und Wetter

Ein weiterer Knackpunkt ist die Wasserverteilung, die durch die Solarmodule verändert wird. Dieser Einfluss kann sich aber je nach Kulturpflanze und Wetterlage durchaus positiv auf den Ernteertrag auswirken. „Insbesondere beim Anbau von Obst, Beeren und Wein können Solarmodule ohnehin notwendige Strukturen wie Regensammler, Hagelschutzsysteme oder Folientunnel ersetzen“, sagt Udo Hemmerling, stellvertretender Generalsekretär des Deutschen Bauernverbands. Er sieht in der APV einen großen Innovationsmarkt. „Bei Grünflächen gibt es bereits vielversprechende Ansätze mit senkrecht aufgestellten, zweiseitigen Solarmodulen.“

In der APV engagieren sich auch Unternehmen wie die Baywa r.e. Solar Energy Systems GmbH. Für Produktmanager Stephan Schindele ist die APV eine wichtige Zukunftstechnologie, die ihr volles Potenzial aber erst noch entfalten muss. „Im Beeren- und Steinobstbau, insbesondere bei Himbeeren und Johannisbeeren, haben wir bislang sehr gute Erfahrungen gemacht. Aber auch bei Apfel- und Birnenbäumen sowie im Weinbau ist APV denkbar.“ Erste Pilotprojekte in den Niederlanden hätten vielversprechende Ergebnisse geliefert. Über 10 000 halbdurchsichtige Solarmodule auf 3,2 Hektar Himbeeranbaufläche liefern dort nun grünen Strom mit einer Nennleistung von 2,67 Megawatt – und schützen gleichzeitig die Pflanzen vor Witterungseinflüssen.

Strom und Kosten

Bleibt noch die Frage: Wohin mit dem produzierten Strom? Ulrich Bodmer von der HSWT hat bereits eine konkrete Vorstellung. „Eine Möglichkeit besteht darin, den erzeugten Strom zur Produktion von Wasserstoff zu nutzen“, schlägt er vor. „Dieser könnte direkt vor Ort als Treibstoff für Maschinen dienen.“ Die Landwirtschaft würde so einen wichtigen Beitrag zur dezentralen Energieversorgung leisten.

Bodmer rät aber vorerst zur Zurückhaltung. „Statt auf das schnelle Geld zu schauen, sollte man sich als APV-interessierter Landwirt vorab genau informieren.“ Denn zum jetzigen Zeitpunkt sei noch nicht absehbar, wie sich Installations-, Wartungs- und eventuelle Rückbaukosten zu den zu erwartenden Gewinnen verhalten. „Man sollte sich in nichts hineindrängen lassen und lieber abwarten, bis sich die APV am Markt etabliert hat.“
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