Hohe Temperaturen, wenig Niederschläge: Um dem Klimawandel zu begegnen, sind neue Ideen gefragt. Eine solche könnte die Agri-Photovoltaik sein – sie verbindet Solarstromproduktion und Landwirtschaft auf ein und derselben Fläche. „Eine spannende Sache für besonders trockene Gebiete“, sagt Simon Gruber vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE. „Gerade auch für Franken.“

Dass Photovoltaikelemente dicht an dicht auf Grünflächen angeordnet sind, ist ein gewohntes Bild. Sie stehen auf Äckern, die nicht mehr für den Anbau genutzt werden. Dass es aber nicht ein „Entweder-Oder“ sein muss, sondern durchaus auch ein Miteinander von Landwirtschaft und Solarstromgewinnung auf der gleichen Fläche geben kann, macht ein Forschungsprojekt in der Bodenseeregion deutlich. Simon Gruber, Agrarwissenschaftler am Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme ISE, stellte das Projekt kürzlich im Rahmen des Umweltbildungsprogramms „Kreisacker“ in Kitzingen vor.

„Agrophotovoltaik: Beitrag zur ressourceneffizienten Landnutzung (APV-RESOLA)“ ist das Forschungsprojekt überschrieben, das 2016 in einem Demeter-Betrieb am Bodensee gestartet wurde und vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert wird. „Es geht um die Doppelnutzung von Flächen“, erklärt Simon Gruber. Insgesamt umfasste die Ackerfläche rund 2,5 Hektar, ein Teil davon, nämlich 0,34 Hektar, wurde mit einer Solaranlage ausgestattet: In fünf Meter Höhe wurden Solarmodule mit einer Leistung von 194 Kilowatt installiert. Darunter baut der Betrieb Winterweizen, Kartoffeln, Kleegras und Sellerie an – Weizen, weil er die größte Anbaufläche in Deutschland einnimmt. Kartoffeln, weil das Nachtschattengewächs mit etwas weniger Licht auskommt als beispielsweise Weizen. Der Versuch habe gezeigt, dass die Bewirtschaftung technisch kein Problem sei, der Landwirt konnte unter den Modulen selbst mit dem Mähdrescher problemlos arbeiten, so Gruber.

Forschung auch im Obstanbau

Dass die Landnutzungseffizienz höher liegt, wenn eine Fläche zweifach genutzt wird, ist wenig überraschend. Doch wie entwickelt sich der landwirtschaftliche Ertrag? Steigt die Erntemenge, wenn die Fläche durch die Solarmodule beschattet wird oder fällt sie geringer aus, weil womöglich Licht fehlt? Wie sieht es mit der Qualität der Ernteprodukte aus? Wie entwickelt sich das Mikroklima unter und neben der Forschungsanlage? Trocknet der Boden weniger aus, wenn die Sonne nicht direkt darauf scheint? Diese Fragen verfolgten sowohl die Mitglieder des anbauenden Verbundbetriebs als auch die Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts und der Universität Hohenheim mit Spannung, zumal die beiden Versuchsjahre 2017 und 2018 völlig unterschiedliche Rahmenbedingungen boten. „2017 war ein relativ normales Jahr mit gewöhnlichem Niederschlag, 2018 ein Trockenjahr“, blickt Simon Gruber zurück.

In beiden Jahren lag die Landnutzungseffizienz hoch, 2017 bei 160 Prozent für den Weizenanbau, 2018 in Kombination mit Kartoffeln sogar bei 186 Prozent. Denn im Hitzesommer wurde nicht nur wegen der stärkeren Sonneneinstrahlung mehr Solarstrom produziert, die Teilverschattung der Fläche führte zudem bei drei der vier angebauten Kulturen zu einem höheren Ertrag als auf einer Referenzfläche ohne Solarmodule. „Das ist ein super spannendes Ergebnis“, so Simon Gruber. Er hofft darauf, dass weiterhin Erfahrungen gesammelt werden können, auch mit anderen Kulturen, auch in anderen Gebieten. Seit diesem Jahr beleuchtet ein weiteres Forschungsprojekt in Rheinland-Pfalz die Agri-Photovoltaik im Apfelanbau. „Gerade im Obstbau sehen wir ein großes Synergiepotenzial“, erklärt Gruber. Die Solarmodule könnten dabei die Funktion der Hagelschutznetze übernehmen, die dadurch überflüssig werden. Die auf den Feldern gewonnene Energie wurde im Forschungsprojekt am Bodensee von der landwirtschaftlichen Hofgemeinschaft vor Ort gespeichert und selbst genutzt, so dass sich die Energiekosten für die Landwirte minimieren. „Das ist natürlich ideal“, so Gruber.

Wirtschaftlich seien Agri-Photovoltaik-Anlagen aufgrund der erhöhten Kosten für die Unterkonstruktion derzeit noch nicht konkurrenzfähig zu üblichen Freiflächenanlagen, gibt der Agrarwissenschaftler vom Fraunhofer-Institut zu. Sie seien teurer als Freiflächenanlagen, zugleich aber bereits günstiger als kleine Photovoltaikanlagen auf Dächern. Das Institut arbeite mit Hochdruck daran, mehr Pilotanlagen zu installieren, um Erfahrungen zu sammeln. Zumal es verschiedene Systemansätze gibt – sie können beispielsweise auch vertikal angebracht werden. „Diese Module stehen dann ziemlich nah am Boden, aufrecht, wie ein Zaun“, erklärt Simon Gruber.

Erste Überlegungen bei der LWG

Die große Herausforderung in der Agri-Photovoltaik sei „der regulatorische Rahmen“. Da geht es um Förderprogramme und um Genehmigungen für derartige Anlagen. Gruber rät Landwirten, die entsprechende Projekte umsetzen wollen, nicht einfach nur ein Genehmigungsverfahren zu starten. „Man sollte auf jeden Fall die Bürger von Anfang an mit ins Boot zu nehmen“, also erklären, was da warum entstehe. „Der gesellschaftliche Aspekt ist wichtig.“

Innovative Projekte vorstellen und die Diskussion darüber anregen – das war das Ziel, das sich das BNE-Team am Landratsamt mit diesem und anderen Vorträgen gesetzt hatte. Etwa 30 Bürger waren zu der Veranstaltung gekommen, darunter auch Landwirte und Gärtner. „Es gab Teilnehmer, die grundsätzlich Interesse gezeigt haben“, berichtet Verena Volkamer vom BNE-Team, einige hätten sich schon mit ähnlichen Systemen / Landnutzungsformen auseinandergesetzt.

Auch der Hüttenheimer Hermann Willfarth findet die Kombination von Energiegewinnung und landwirtschaftlichem Anbau auf einer Fläche sehr spannend. Schon beruflich setzt er sich viel mit dem Thema Energie in der Landwirtschaft auseinander, ist beim Amt für Landwirtschaft Uffenheim für die Beratung der Landwirte zur Energieeinsparung und Energieeffizienz zuständig.

Doch auch privat, als Winzer im Weinparadies, hat er großes Interesse am Thema und sogar schon darüber nachgedacht, eine Pilotanlage zu errichten. Es sei interessant zu erkunden, wie diese Anlagen sich zum Beispiel bei frühen Sorten wie dem Bacchus auswirken, deren Früchte bei starker Sonneneinstrahlung leicht verbrennen.

Die Landesanstalt für Wein- und Gartenbau ist laut dem Leiter der Abteilung Weinbau, Georg Bätz, bezüglich Agri-Photovoltaik derzeit „im allerersten Überlegungsstadium“. Energetisch seien derartige Anlagen interessant, doch wenn Weinberge damit einfach überdacht würden, wirke sich das aufs Landschaftbild aus. Derzeit würden Informationen über die verschiedenen Systemkombinationen gesammelt und überlegt, wo ein Modell installiert werden könnte. Man müsse die Problematik der Beschattung und der Trockenheit mit berücksichtigen. „Im Moment schauen und sichten wir und dann überlegen wir, wie wir weiterverfahren.“