Solarenergie vom Acker

Kaum einer hat so viel Erfahrung mit grünem Strom vom Acker wie Florian Reyer. „Seit 2015 bin ich mit der Agri-Photovoltaik befasst“, sagt der Gemüsegärtner und Landwirtschaftsmeister der Hofgemeinschaft Heggelbach. Auf dem Demeter-Betrieb nördlich von Überlingen am Bodensee entstand im Jahr 2016 Deutschlands erste große Agri-PV-Forschungsanlage des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme (ISE) aus Freiburg. Ein Konzept, das der ISE-Gründer Adolf Goetzberger schon lange im Sinn hatte; bereits im Jahr 1981 publizierte er Entwürfe zur Agri-PV.
Der Grundgedanke ist schnell erzählt: Solarmodule werden auf landwirtschaftlich genutzten Flächen derart montiert, dass eine doppelte Ernte möglich wird – Früchte und Energie. Theoretisch ließen sich auf diese Weise nach Berechnungen des ISE enorme Photovoltaik-Kapazitäten aufbauen: Auf rund 1700 Gigawatt schätzte das Institut das technische Potenzial der Agri-PV in Deutschland schon vor einigen Jahren – genug um den gesamten deutschen Strombedarf in der Jahresbilanz mehr als zweifach zu decken, wenngleich natürlich nicht immer zur passenden Zeit.

Vor 15 Jahren kam das Thema erstmals in der Praxis an: 2011 gab es erste Vorversuche am Institut für Gartenbau der Hochschule Weihenstephan-Triesdorf. In nennenswerte Dimensionen jedoch stieß erst im Jahr 2016 das ISE mit der Anlage Heggelbach vor. Diese erreicht eine installierte Leistung von 194 Kilowatt auf einer Fläche von 0,3 Hektar. Dafür baute man Tragstrukturen auf, die mit einer Durchfahrtshöhe von fünf Metern den üblichen Ackerbau mit großen Landmaschinen ermöglichen. Aus dem Projekt hat man einiges gelernt. Heute würde man eine solche Konstruktion nicht mehr wählen, sagt Landwirt Reyer: „Da wurde zu viel Stahl verbaut.“ Hinzu kommt, dass der Zusatznutzen für die Landwirtschaft nicht durchweg gegeben war. Man baute Winterweizen an, Kartoffeln, Sellerie und Kleegras. Fruchtfolge ist immer etwas heikel, weil nicht alle Kulturen gleichermaßen mit der Agri-PV harmonieren: „Das Vorzeichen der Erträge wechselt je nach Kultur und Witterung“, sagt der Landwirt. Befürworter der Agri-PV kommunizierten gerne alleine die Mehrerträge, aber die andere Seite gebe es eben auch.

Alleine für die Stromerzeugung, ohne einen Nutzen für die Landwirtschaft, sei die Kombination von Photovoltaik und Agrarwirtschaft ohnehin nicht sinnvoll, sagt Reyer: „Wir haben doch genug versiegelte Flächen, die sich für die Stromerzeugung anbieten.“ Etwa auf Dächern oder über Verkehrsflächen. Aber es gebe Einsatzbereiche, in denen die Synergie gelinge: „Bei der Beweidung von Flächen können Schattenareale den Tieren zugutekommen“, sagt der Landwirt, „auch im Hühnerauslauf sind Module attraktiv.“ Ebenso könnten vertikale Anlagen, die den Zweck eines Zauns erfüllen, sehr sinnvoll sein. Und beim Anbau von Äpfeln und Beeren biete sich Agri-PV als Schutz der Kulturen an.

Das bestätigt auch Christian Nachtwey vom Bio-Obsthof Nachtwey im rheinland-pfälzischen Gelsdorf, der seit einigen Jahren eine Agri-PV-Anlage betreibt. Seine Erfahrungen sind gut: „Die Module bieten fast 100 Prozent Schutz gegen Sonnenbrand, sie schützen vor Regen, zum Teil vor Hagel und reduzieren die Gefahr durch Spätfrost deutlich.“ Acht verschiedene Apfelsorten habe der Hof unter PV-Modulen. Weniger sinnvoll seien die Solar-Kollektoren bei den frühen Apfelsorten: „Die Äpfel reifen dadurch zehn Tage später – bei Frühsorten ist das natürlich nachteilig.“ Auch für Obstbauer Nachtwey ist „das primäre Ziel der Agri-PV der Kulturschutz“.

So deutet sich an, dass die Agri-PV dort, wo die Module einen Mehrwert für die Landwirtschaft bringen, ihren Weg gehen wird. Wo genau die Agri-PV sinnvoll ist und wo eher nicht, das wird man im Detail oft noch austesten müssen, denn es spielen viele Aspekte mit hinein. Die Wirkung der Verschattung auf die Kulturen hat nämlich viele Facetten, wie auch Andreas Schweiger, Junior-Professor am Institut für Landschafts- und Pflanzenökologie in Hohenheim sagt: „Morgens können die Pflanzen das Licht besser nutzen, mittags kann die Sonne stressig wirken.“ Diesen Aspekt müsse man idealerweise berücksichtigen, wenn man eine Verschattung durch Solarmodule plant, die im Mittel bei etwa 30 Prozent liegt. Manche Auswirkungen der Solaranlagen werden sich aber erst beim Test in der Praxis zeigen, denn die Ökosysteme sind oft so komplex, dass kaum alle Aspekte in der Theorie erfassbar sind. Ein Beispiel nennt Matthias Meier-Grüll vom Forschungszentrum Jülich: „Im Weinbau stellte man plötzlich fest, dass es seither zwischen den Reben mehr Mäuse gibt, weil die Greifvögel die Jagd zwischen den Modulen scheuen.“ Eine solche Anlage – in diesem Fall Vino-PV genannt – gibt es seit 2023 im Freiburger Stadtteil Munzingen. Aber auch hier bringe der Schutz vor Umwelteinflüssen einen echten Mehrwert, heißt es; zum Beispiel Einsparungen bei Pflanzenschutzmitteln.

Wo der Mehrwert für die Landwirtschaft fehlt, zeigt sich auch das Thünen-Institut in Braunschweig nach einer aktuellen Studie skeptisch gegenüber der Agri-PV – vor allem aus Kostengründen. „Durch die kombinierte Nutzung landwirtschaftlicher Flächen wird die Stromerzeugung deutlich teurer“, bilanzierte jüngst die Fachbehörde des Bundeslandwirtschaftsministeriums. Denn die Konstruktionen sind oft aufwendiger als bei anderen Solaranlagen, zugleich werde der Mehraufwand durch den Nutzen für die Landwirtschaft oft nicht aufgewogen. Angesichts dieser Erkenntnisse müsse „die Sinnhaftigkeit der finanziellen Unterstützung für die Agri-PV“, wie sie in Deutschland derzeit besteht, „in Frage gestellt werden“.

Manche Landwirte rückten daher nach Prüfung der Technik auch schon von der Umsetzung ab. Jochen Gerden, Bio-Landwirt in Düren, hatte sich viel mit dem Forschungszentrum Jülich ausgetauscht, das in Morschenich-Alt seit 2023 eine Agri-PV-Forschungsanlage betreibt. Er überlegte, solche Anlagen über einzelnen Anbauflächen aufzubauen, entschied sich aber gegen das Konzept, denn es wäre zu teuer geworden. „Wir haben schon zwei große Photovoltaikanlagen auf Hallendächern, deren Strom dient zur Kühlung unseres Gemüses“, erklärt der Landwirt – die räumliche Trennung von Landwirtschaft und Stromerzeugung war hier einfach die bessere Option. Somit erweist sich die Agri-PV am Ende zwar als interessanter Baustein der Energiewende, aber eben nur dann, wenn sie auch zu dem landwirtschaftlichen Betrieb passt.