Was versteht man unter Agrophotovoltaik?

Die Agrophotovoltaik verbindet die Erzeugung von Strom- und Lebensmitteln. Die Entwicklung steht in Deutschland noch am Anfang.

Agrophotovoltaik verbindet die Stromerzeugung mit Solaranlagen und die landwirtschaftliche Nutzung von Flächen. Dafür werden über Äckern, Wiesen, Obst- oder Weinbauflächen halbdurchlässige Solarmodule installiert, während die Fläche darunter ganz normal bewirtschaftet wird.

Durch diese Doppelnutzung können Flächen gleichzeitig zur Erzeugung von Lebensmitteln und Strom genutzt werden. In Versuchsanlagen konnte damit die sogenannte Landnutzungseffizienz auf bis zu 186 Prozent gesteigert werden. Dabei setzte man die Erlöse von doppeltgenutzten Flächen mit Kontrollflächen ins Verhältnis, auf denen nur Solaranlagen oder Nutzpflanzen standen.

Potenzial für Energieversorgung

Für landwirtschaftliche Betriebe kann die Agrophotovoltaik deshalb eine interessante zusätzliche Einkommensquelle sein. Zudem bietet sie auch großes Potenzial für die Energieversorgung in Deutschland. Berechnungen des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE zufolge müssten hierzulande auf rund vier Prozent der Agrarflächen Agrophotovoltaik-Anlagen installiert werden, um den aktuellen Strombedarf Deutschlands decken zu können. Ein vergleichsweise kleiner Anteil, doch vor dem Hintergrund der Tatsache, dass fast die Hälfte der Fläche Deutschlands landwirtschaftlich genutzt wird, entspräche das einer Fläche von der zweieinhalbfachen Größe des Saarlands.

Allerdings befindet sich die Agrophotovoltaik in Deutschland noch überwiegend in der Erprobungsphase. Dagegen gibt es zum Beispiel in Japan bereits über 3.000 installierte Anlagen in der Praxis.

Anlage muss zur Kultur passen

Je nach Nutzungsart der Fläche gibt es unterschiedliche Anlagen-Typen. Auf Grünland genügen bodennahe Module, unter denen zum Beispiel Rinder oder Schafe weiden können. Auf Ackerflächen sind hochaufgeständerte Anlagen mit mehreren Metern Höhe notwendig, damit auch große Maschinen wie Traktoren oder Mähdrescher eingesetzt werden können. Für den Obst- und Weinbau gibt es bereits Anlagen, die gleichzeitig als Schutz vor Hagel und schweren Niederschlägen dienen.

Beschattung kann Erträge vermindern

Die Solarmodule führen allerdings zu einer stärkeren Beschattung der darunter liegenden Flächen, auf die einige Kulturen mit Ertragseinbußen reagieren. Vor allem bei Mais, Soja und Kartoffeln können die Erträge deutlich zurückgehen. Deshalb besteht beim Bau einer Anlage die größte Herausforderung darin, einen guten Kompromiss zwischen Stromerzeugung, Kultur und Pflanzenwachstum zu finden, zum Beispiel, indem der Abstand zwischen den Modulen vergrößert wird oder durch die Wahl beschattungstoleranter Pflanzen.

Manchmal wachsen Pflanzen besser

Andere Kulturen wie Obst und Wein profitieren sogar von einer gewissen Beschattung und erreichen höhere Erträge unter Solarmodulen. Auch bei Kulturen wie Getreide oder Kartoffeln sind Ertragsvorteile zu beobachten, wenn nur 30 Prozent der Fläche beschattet wird und die Witterung besonders heiß und trocken ist. Denn der Schatten verringert die Wasserverluste und sorgt für niedrigere Bodentemperaturen.

Deshalb sehen Fachleute das größte Potenzial für Agrophotovoltaikanlagen in sommertrockenen Gebieten. In Anbetracht des Klimawandels können Solarmodule also nicht nur regenerative Energie erzeugen, sondern auch Pflanzen vor Hitze und Trockenheit schützen.

Niederschläge werden schlechter verteilt

Neben der Strahlung beeinflussen die Solarmodule auch die Verteilung des Niederschlags auf den Flächen. Auch das muss bei der Planung der Anlage berücksichtigt werden, etwa bei der Anordnung, der Neigung und der Größe der einzelnen Module. Auch Anlangen zur Gewinnung und Verteilung von Regenwasser können sinnvoll sein.

Für landwirtschaftliche Betriebe ist der Aufbau einer Agrophotovoltaikanlage mit großen Investitionen verbunden. Denn anders als bei Anlagen auf Freiflächen ohne landwirtschaftliche Nutzung müssen zum Teil aufwändige Fundamente und Tragekonstruktionen gebaut werden. Auch die halbdurchlässigen Solarmodule sind teurer in der Anschaffung als Standardmodule für Dächer und Freiflächenanlagen. Zudem erfordert der Aufbau eine gute Planung, weil die Anlage auf die angebauten Kulturen zugeschnitten sein muss.

Stromnutzung auf Betrieb bringt Vorteile

Die Wirtschaftlichkeit einer Agrophotovoltaik-Anlage hängt vor allem vom Stromertrag ab. Für den Bau einer Anlage erhalten Betriebe nach dem aktuellen Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) eine Förderung. Grundsätzlich gelten die gleichen Einspeisevergütungen wie bei normalen Photovoltaikanlagen auf Dächern.

Nur bei aufgeständerten Anlagen ist ein zusätzlicher Aufschlag von 1,2 Cent pro Kilowattstunde vorgesehen, um die Mehrkosten für die Konstruktion zu berücksichtigen. Durch die gestiegenen Strompreise wird es für Betriebe auch zunehmend interessanter, den Strom selbst zu nutzen, etwa für Melkanlagen oder zum Aufladen von Elektrofahrzeugen auf dem Hof.

Hinzu kommen die Fortschritte in der Effizienz von Solaranlagen. Während die heutigen Module etwa einen Hektar Fläche pro Megawattstunde benötigen, werden nach Schätzungen des Umweltbundesamtes für die gleiche Strommenge im Jahr 2030 nur noch 0,7 Hektar benötigt.

Letzte Aktualisierung: 8. Juli 2024

Weitere Informationen

Fraunhofer-Institut: Agri-Photovoltaik als Chance für Landwirtschaft und Energiewende

Versuchsergebnisse des Fraunhofer-Instituts zur Agrophotovoltaik

Ökolandbau.de: Agrophotovoltaik - Acker und Solarenergie optimal kombinieren