Agri-Photovoltaik (Agri-PV)

Der fortschreitende Klimawandel bedroht die landwirtschaftliche Produktion von Gütern, denn die Durchschnittstemperaturen steigen weltweit an, Klimazonen verschieben sich und Extremwetterereignisse kommen immer öfter vor (Deutsche Akademie der Naturforscher Leopoldina 2021). Ob es sich dabei um Hitzewellen, starke Niederschläge oder Dürren handelt, alle haben gravierende Auswirkungen auf Mensch und Natur. Gerade die Landwirtschaft leidet häufig unter diesen Bedingungen, da sowohl lange Trockenzeiten als auch heftige Niederschläge zu Ertragseinbußen führen und somit die Existenzgrundlage bedrohen. Neben den direkten Folgen von Extremwetterereignissen und trocken-heißen Jahren begünstigt der Klimawandel ebenfalls die vermehrte Ausbreitung von Krankheiten und Schädlingen, was seinerseits für Einbußen in der Ernte sorgt (Leopoldina 2021).

Unter diesen Bedingungen verspricht das Konzept der Agri-Photovoltaik Abhilfe. Zuerst beschrieben wurde die Idee der doppelten Landnutzung für Landwirtschaft und Stromproduktion von Goetzberger und Zastrow im Jahr 1981 (Goetzberger und Zastrow 1981), dem Konzept wurde jedoch erst viele Jahre später die nötige Aufmerksamkeit geschenkt. Definiert wird Agri-PV als Kombination aus Energiegewinnung durch Solarstrahlung und Landwirtschaft auf derselben Fläche, wobei die landwirtschaftliche Nutzung durch die Photovoltaik-Anlage nicht stark eingeschränkt ist, da die Module sich nicht direkt in Bodennähe befinden wie bei üblichen PV-Freiflächenanlagen (Weselek et al. 2019). Heute sind in weltweit mindestens 14 GWp installiert und alleine für Deutschland wird das Potential für Agri-PV auf etwa 1700 GWp Leistung geschätzt  (Fraunhofer-Institut für solare Energiesysteme (ISE) 2022).

Das Konzept der Agri-PV bietet einerseits einen Verdunstungsschutz in trocken-heißen Jahren, indem die Feldfrüchte und der Boden teils beschattet werden und so der Bodenwassergehalt im Vergleich mit Flächen ohne Beschattung deutlich erhöht bleibt (Fraunhofer ISE 2022; Hassanpour Adeh et al. 2018). Andererseits können Schutzsysteme für Sonderkulturen, z.B. Hagelschutznetze, Folientunnel oder Gewächshäuser, gut in die Aufständerung der PV-Module integriert oder sogar durch diese ersetzt werden (Fraunhofer ISE 2022). Gerade in den zunehmend häufiger auftretenden trocken-heißen Jahren kann ein solches System je nach Feldfrucht zu Ertragssteigerungen führen (Weselek et al. 2021), dadurch erweisen sich diese Systeme als wirkliche Zukunftsinvestition. In noch „normalen“ regenreichen Jahren muss aber durch die erhöhte Beschattung auch ebenso mit Ertragseinbußen gerechnet werden.

Zu den Synergieeffekten zwischen Agri-PV und Landwirtschaft zählen laut Fraunhofer ISE (2022) u.a.:

• Die Reduktion des Bewässerungsbedarfs
• Die Möglichkeiten der Regenwassernutzung
• Verminderung der Winderosion
• Witterungsschutz der Kulturen

Literatur:

Deutsche Akademie der Naturforscher Leopoldina (2021): Klimawandel: Ursachen, Folgen und Handlungsmöglichkeiten. Unter Mitarbeit von MyCoRe Community. Online verfügbar unter https://levana.leopoldina.org/servlets/MCRFileNodeServlet/leopoldina_derivate_00173/2021_Leopoldina_Factsheet_Klimawandel_de.pdf, zuletzt geprüft am 12.04.2022.

Fraunhofer-Institut für solare Energiesysteme (ISE) (2022): Agri-Photovoltaik: Chance für Landwirtschaft und Energiewende. Ein Leitfaden für Deutschland. Freiburg. Online verfügbar unter https://www.ise.fraunhofer.de/content/dam/ise/de/documents/publications/studies/APV-Leitfaden.pdf, zuletzt geprüft am 10.04.2022.

GOETZBERGER, A.; ZASTROW, A. (1981): Kartoffeln unter dem Kollektor. Online verfügbar unter https://produktdatenbank.innovationsgruppen-landmanagement.de/upload/products/user/16/5f9ff520117421604318496.pdf, zuletzt geprüft am 13.04.2022.

Hassanpour Adeh, Elnaz; Selker, John S.; Higgins, Chad W. (2018): Remarkable agrivoltaic influence on soil moisture, micrometeorology and water-use efficiency. In: PloS one 13 (11), e0203256. DOI: 10.1371/journal.pone.0203256.

Weselek, Axel; Ehmann, Andrea; Zikeli, Sabine; Lewandowski, Iris; Schindele, Stephan; Högy, Petra (2019): Agrophotovoltaic systems: applications, challenges, and opportunities. A review. In: Agron. Sustain. Dev. 39 (4). DOI: 10.1007/s13593-019-0581-3.