Die die Agrophotovoltaik (APV) könnte ein großes Hindernis der Energiewende überwinden: den Flächenmangel für die Erzeugung grünen Stroms. Denn die Flaute bei der Windenergie droht auch der Solarenergie. Nutzungskonflikte und Sorgen um das Landschaftsbild könnten den Ausbau der Photovoltaik ebenfalls behindern.

Einen Ausweg verspricht eine Versuchsanlage des Freiburger Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE, die Land für Stromerzeugung und Ackerbau gleichzeitig nutzt. In der Nähe des Bodensees haben die Forscher auf 2500 Quadratmeter Fläche eine Photovoltaik-Anlage errichtet – mit überraschenden Ergebnissen. Obwohl die Abstände zwischen den Modulreihen größer sind, erzeugt die APV-Anlage rund 83 Prozent des Stroms einer konventionellen Freianlage und trotz der Bodenverschattung teilweise über 100 Prozent der Ernteerträge normaler Felder.

Module sechs Meter über den Feldern

Die APV-Module auf dem Demeter-Hof Heggelbach stehen sechs Meter über den Feldern auf Ständern, damit auch große Traktoren und Mähdrescher sie befahren können. Die Solarzellen sind halbtransparent und können beidseitig Licht absorbieren, was den Stromertrag um acht Prozent steigert. Am erstaunlichsten aber sind die landwirtschaftlichen Erträge, obwohl die Sonnenstrahlung rund ein Drittel geringer ist als auf Freiflächen. Bei den meisten Kulturpflanzen erzielten die Biobauern 2018 unter der APV-Anlage bessere Ergebnisse als auf den Vergleichsflächen daneben: Bei Sellerie lagen sie um zwölf Prozent, bei Kartoffeln und Winterweizen um je drei Prozent höher, nur bei Klee gab es ein Minus von acht Prozent. Schattenliebende Pflanzen profitieren am meisten, aber geringere Verdunstung und niedrigere Bodentemperaturen kommen allen Gewächsen zugute.

„Rechnet man Stromerzeugung und Agrarerträge zusammen, dann erreichen wir eine Landnutzungseffizienz von 186 Prozent“, resümiert ISE-Forscher Farnung. Weitere Vorteile einer APV-Anlage: Mit ihrer Hilfe lässt sich Regenwasser für trockene Perioden sammeln, auch die Versicherungsprämien gegen unwetterbedingte Ernteausfälle sind niedriger. Zudem lassen sich die Konstruktionen auch für den Pflanzenschutz nutzen, etwa um Schädlingsbefall oder Frost- und Hagelschäden zu mindern.

Bauern müssen selbst verbrauchen oder vermarkten

„APV überzeugt viele Landwirte, weshalb die Nachfrage riesig ist“, sagt Farnung im Gespräch mit bizz energy. Doch obwohl die Versuchsanlage auf dem Hof Heggelbach seit Herbst 2016 steht, arbeiten die ISE-Forscher derzeit nur an zwei Nachfolgeprojekten: eines in Rheinland-Pfalz, wo eine Himbeer-Pflanzung mit Solarmodulen überdacht, und eines in Hessen, wo ein Weinberg mit einer APV-Anlage überbaut werden soll. Plantagen eignen sich besonders, weil die Solarpaneele niedriger installiert werden können als auf Ackerflächen. Weitere Vorhaben des ISE, etwa in einem Hopfenanbaugebiet in Bayern, stecken dagegen in der Planungsphase fest.

Die Gründe für den Projektstau sind hauptsächlich bürokratische Vorgaben. Denn an APV interessierte Bauern erleiden an anderer Stelle massive Einnahmenverluste. Da mit einer Solaranlage überbaute Felder nicht mehr als landwirtschaftliche Nutzfläche, sondern als Sondergebiet gelten, verlieren sie jeden Anspruch auf Agrarsubventionen aus EU-Töpfen. Zudem sieht das deutsche Erneuerbare Energien Gesetz (EEG) keine Förderung von APV-Strom vor. Die Bauern müssen ihn also selbst verbrauchen oder vermarkten. Deshalb wünscht sich Farnung von der Politik „eine Art 1000-Äcker-Programm – vergleichbar mit dem 1000-Dächer-Programm, mit dem Bund und Länder in den 90-er Jahren den Ausbau der Photovoltaik in Gang gebracht haben“. 

Durchbruch auch in Deutschland erwartet

Andere Länder sind da schon weiter: In Frankreich, wo es vergleichbare Hürden wie in Deutschland nicht gibt, erzeugen Dutzende Solaranlagen Strom über Agrarflächen. Auch asiatische Länder mit großer Bevölkerungsdichte wie Japan und Südkorea fördern den Ausbau der Agrophotovoltaik. Und das ISE exportiert die Technik in Entwicklungsländer, wo das politische Interesse häufig größer ist als hierzulande. In Indien, Vietnam und auf den Fidji-Insel planen die Freiburger Forscher zusammen mit der Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ) PV-Anlagen über Ackerflächen und Aquakulturen. Beim Einsatz von APV in Indien rechnet das ISE mit 40 Prozent höheren Erträgen bei Tomaten und Baumwolle. „Im konkreten Fall gehen wir von einer Verdoppelung der Landnutzungseffizienz aus“, betont Projektleiter Max Trommsdorff.

Doch auch für Deutschland erwartet Farnung über kurz oder lang einen Durchbruch der Agrophotovoltaik. Seinen Optimismus begründet er mit dem Flächenbedarf, falls Solaranlagen einen Großteil des künftigen Stromverbrauchs decken sollen. „Die installierte Kapazität von derzeit knapp 50 Gigawatt Solarstrom müsste sich verzehnfachen, wenn Deutschland seinen Strombedarf überwiegend CO2-frei decken will“, rechnet der ISE-Forscher vor. Da PV-Anlagen derzeit knapp 0,1 Prozent der landwirtschaftlichen Fläche bedecken, wären es in der Endausbaustufe rund ein Prozent. Das würden die Bundesbürger vermutlich schwer akzeptieren, wie der Widerstand gegen die Windenergie zeigt.

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Die Agrophotovoltaik-Anlage in Heggelbach am Bodensee. (Foto: BayWa r.e.)