Agrophotovoltaik

Doppelte Ernte

Von Stephan Schindele
 - 09:10
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Auf etwa einem Drittel Hektar der Demeter-Hofgemeinschaft Heggelbach am Bodensee sind in fünf Metern Höhe Solarmodule mit 194 Kilowatt Leistung montiert. Das entspricht dem Strombedarf von 62 Haushalten. Unter den Modulen wachsen Klee, Kartoffeln, Weizen und Sellerie. Landwirt Thomas Schmid pflegt seine Feldfrüchte wie immer mit Traktor und anderen Arbeitsmaschinen. Auch die Photovoltaikanlage funktioniert wie andere Solarkraftwerke, sie wurde nur anders geplant: Mit einem eigens entwickelten und patentierten Verfahren optimierten die Forscher aus Freiburg den Abstand und die Ausrichtung der Module so, dass der Acker gleichmäßig beleuchtet wird und der Solarertrag dennoch hoch ist.

Nimmt man landwirtschaftlichen und Stromertrag zusammen, entsteht auf gleicher Fläche ein Mehrertrag von etwa 60 Prozent. Das erklärt sich ganz einfach: Die Photovoltaikmodule müssen auch bei normaler Nutzung mit Abstand aufgestellt werden, da sie sich sonst gegenseitig abschatten. Und das Wachstum der Pflanzen ist nicht linear von der Lichtmenge abhängig. Es gibt sogar Arten wie die Nachtschattengewächse, die mit weniger Licht besser gedeihen.

Das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderte Projekt wird noch bis Mitte 2019 genauer untersuchen, welche Arten für diese neue Technik geeignet sind. Für die vielen Aspekte sind Partner nötig: Die Universität Hohenheim macht die agrarwissenschaftliche und ökologische Analyse. Das Karlsruher Institut für Technologie ist für Konzeption und Realisierung des „Living Lab“-Ansatzes verantwortlich. Der Energieversorger Elektrizitätswerke Schönau EWS nimmt den überschüssigen Strom ab. Die BayWa übernimmt Bauleitung und Lastmanagement. Die Hofgemeinschaft Heggelbach stellt Ackerflächen für die Pilotanlage zur Verfügung und nutzt den Strom für den Eigenbedarf. Der Regionalverband Bodensee-Oberschwaben unterstützt das Projektvorhaben auf regionaler und kommunaler Ebene.

Nur wenig Raum für Windenergie

Wie wichtig die Rückendeckung durch den Regionalverband war, zeigte sich gleich zu Beginn des Projektes. Photovoltaik außerhalb von Ortschaften ist vom Gesetz her bislang nur als Freiflächenanlage definiert. Im Erneuerbare-Energien-Gesetz ist festgelegt, dass diese nur auf Grünland errichtet werden dürfen. Das war ein Wunsch der Naturschutzverbände, der tatsächlich zu mehr biologischer Artenvielfalt bei Photovoltaik-Freiflächenanlagen (PV) geführt hat. Für die ökologisch sinnvolle Agrophotovoltaik, die es bei der Entstehung des EEG noch nicht gab, bedeutet das eine große Benachteiligung: Sie kann nicht als Freiflächenanlage gefördert werden. Im Genehmigungsverfahren wurde deshalb als neue Kategorie der Landnutzung ein „Sondergebiet Agrophotovoltaik“ ausgewiesen.

In der Region Bodensee-Oberschwaben gibt es einerseits einen hohen Energiebedarf durch die dort etablierte Industrie, andererseits eine sensible Landschaft, die Windenergie wenig Raum bietet. Deshalb beträgt der Anteil erneuerbarer Energien im Strommix hier nur zwölf Prozent – verglichen mit 38 Prozent im Bundesdurchschnitt. Das Potential für PV-Anlagen ist bis vor kurzem auch auf Brachflächen und die Umgebung von Transportwegen begrenzt gewesen. Das Land Baden-Württemberg hat jetzt als erstes Bundesland in einer Verordnung auch benachteiligte Gebiete wie Hanglagen für die Freiflächen geöffnet.

Das bringt zwar etwas mehr Fläche für die erneuerbare Stromerzeugung, beseitigt aber nicht die Benachteiligung für die Agrophotovoltaik. Das ist paradox, denn die Einschränkungen für Freiflächenanlagen sollen die Konkurrenz zwischen Energie- und Nahrungsproduktion entschärfen. Die Agrophotovoltaik vereinigt aber beide Aspekte unter einem Solardach. Die Politik sollte also die Nutzung von Landwirtschaft und Photovoltaik in der Fläche zulassen und in die EEG-Förderung einbeziehen.

Das allein würde nicht ausreichen, um die ökonomischen Hindernisse auszuräumen. Wegen der Aufwendungen für die Aufständerung und den Bodenschutz beim Bau sind die Stromgestehungskosten bei der Agrophotovoltaik (APV) mit derzeit 11,5 Eurocent pro Kilowattstunde rund doppelt so hoch wie bei herkömmlichen Freiflächenanlagen. Zwar kann man bei der APV für die landwirtschaftlichen Erzeugnisse noch etwa 1 bis 1,5 Eurocent pro Kilowattstunde abziehen, aber das hilft nicht, um der neuen Technik bei Ausschreibungen eine Chance gegen Freiflächenanlagen zu geben. In einer gemeinsamen Stellungnahme mit der Universität Hohenheim und dem Wuppertal Institut hat das Fraunhofer ISE deshalb ein Konzept vorgelegt, das bei Photovoltaik- Ausschreibungen einen extra Lostopf für die Agrophotovoltaik vorsieht.

Aus den Berechnungen der Stromgestehungskosten bei Agrophotovoltaik wird ein grundsätzliches Dilemma sichtbar: Für den Landwirt in Deutschland ist die Energieproduktion finanziell rund zehnmal so lohnend wie die Nahrungsmittelerzeugung. Das erklärt auch den Boom beim energetischen Biomasseanbau, der hierzulande 18 Prozent der Ackerflächen mit Energiepflanzen belegt und nur durch einen Förderstopp gebremst werden konnte. Neben der Gefahr von Monokulturen ist der ethische Hintergrund noch schwerwiegender: Wenn wir der Ökonomie freien Lauf lassen, würde Deutschland als Nettoimporteur von Nahrungsmitteln immer noch mehr Ernten aus Entwicklungs- und Schwellenländern einführen müssen. Das könnte dann dazu führen, dass für die Menschen vor Ort zu wenig Nahrung bereitsteht, weil es für die dort ansässigen Landwirte lukrativer ist, nach Deutschland zu exportieren.

Neue Geschäftsmodelle für Landwirte

Diese Zusammenhänge lassen ahnen, dass die Agrophotovoltaik mehr ist als nur eine neue Spielart der Photovoltaik. Sie hebt die Konkurrenz zwischen Nahrungsmittel- und Energieproduktion auf. Sie ermöglicht den Landwirten neue Geschäftsmodelle. Und schließlich stellt sie dringend benötigte Zusatzflächen für die Solarstromproduktion bereit. Schon für die klimapolitisch anvisierte 85-prozentige Kohlendioxidreduktion bis 2050 sind etwa 200 Gigawatt Photovoltaik nötig – heute sind in Deutschland 40 Gigawatt installiert. Will man eines Tages vollständig erneuerbar sein – auch beim Transport und in der Wärmebereitstellung –, geht der Bedarf eher in Richtung 300 Gigawatt. Denkt man das Ganze weiter, so wird aus der Not der Flächensuche eine Tugend für den Agrarsektor: die Fusion von Bioökonomie und Solarökonomie. Heute ist es an der Tagesordnung, dass der Rechner die Futterdiät für jede Milchkuh individuell zusammen- und bereitstellt. Per GPS und automatischen Bodenproben bekommt jeder Quadratmeter Boden genau, was er braucht.

Der Landmaschinenhersteller Fendt entwickelt im Bereich Agrarrobotik kleine, vernetzte und elektrisch betriebene „Mars-Traktoren“, die selbstfahrend die Arbeit erledigen. Und es gibt Arbeitsmaschinen, die autonom Unkraut hacken oder mit Laser Kartoffelkäfer eliminieren – ganz ohne Chemie und Grundwasser- oder Bodenbelastung. Diese Gerätschaften werden mit Strom aus Photovoltaik versorgt. So kann die Landwirtschaft nicht nur durch klimafreundliche Antriebe, sondern auch durch intelligente Technik nachhaltiger werden. Der smarte Bauernhof, der seine Umgebung mit Nahrung und Energie versorgt, scheint möglich. Wichtig wird auch ein intelligentes Energiemanagement, Speicher, um die Maschinen und Kühlhäuser zu versorgen. Insbesondere Obst- und Hopfenanbau können für die Agrophotovoltaik erschlossen werden. So futuristisch das klingt, es gibt bereits eine Ideenskizze für ein Modellprojekt im Obstbau, wieder in der Region Bodensee-Oberschwaben und mit den bewährten Partnern. Hagelnetze etwa können mit organischer Photovoltaik zusätzlichen Strom erzeugen. Die Zukunft beginnt heute – stellen wir jetzt die Weichen.

Der Autor ist Betriebswirt und Projektleiter Agrophotovoltaik am Fraunhofer ISE.

Utopien für die Zukunft des Menschen auf einem lebenswerten Planeten

„Die Zukunft hat schon begonnen – Wissenschaftliche Lösungen, Ideen und Utopien für einen lebenswerten Planeten“ lautet der Titel der Vortragsreihe, die von der Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung in Kooperation mit der Leopoldina – Nationale Akademie der Wissenschaften, der Leibniz-Gemeinschaft und der Gesellschaft Deutscher Chemiker organisiert und von dieser Zeitung unterstützt wird. Die Reihe beschäftigt sich mit der Zukunft des Menschen auf der Erde und beleuchtet bis Februar 2018 global drängende Probleme sowie mögliche Lösungsansätze aus der Wissenschaft. Der Beitrag ist die schriftliche verkürzte Fassung des Vortrags, den der Autor im Rahmen der Reihe in Frankfurt hält. Alle Informationen zur Reihe unter www.senckenberg.de/zukunft.

Quelle: F.A.Z.
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