Die Pilotanlage für Agrophotovoltaik © Fraunhofer ISE

26.11.20 Gelbe Rüben, grüner Strom: Das doppelte Versprechen der Agro-Photovoltaik Andreas Steinhüser • 8 min.

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Andreas Steinhüser, Fraunhofer-Institut

Seit der Ausbau der Windkraft etwas ins Stocken gerät, setzt man in Deutschland und Europa wieder mehr Hoffnung in die Solarenergie. Auch hier stellt sich jedoch die Frage, wo die Anlagen am besten gebaut werden sollten. Die Agro-Photovoltaik beruht nun auf der verlockenden Idee, landwirtschaftliche Flächen als Solar-Anlagen zweitzunutzen. Dieser platzsparende Ansatz könnte Bauern nicht nur als zusätzliches finanzielles Standbein dienen, sondern auch ganz nebenbei die Ernteerträge steigern. Ein Gespräch mit Dipl.-Ing. Andreas Steinhüser vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE.

Die Photovoltaik hat ein Platzproblem. Mehr als bei anderen Arten der Energiegewinnung hängt die Leistung von Solaranlagen sehr direkt mit der Fläche zusammen, die sie einnehmen. In einem kleinen Land wie etwa Deutschland ist „Fläche einnehmen“ jedoch fast grundsätzlich gleichbedeutend mit „Fläche wegnehmen“: der Landwirtschaft, den Bauunternehmen, der Natur. Bevor also die Photovoltaik deutlich mehr zum deutschen Strommix beitragen kann als ihre aktuellen neun Prozent, muss zuerst eine Frage geklärt werden: Wohin mit den neuen Solaranlagen?

Bei der Lösung dieses Problems hilft, das sich Solar-Zellen vergleichsweise einfach in unterschiedlichste Kontexte integrieren lässt. Sie passen genauso auf Parkschein-Automaten wie aufs Dach des Mars Rovers. Still und weitgehend unsichtbar tun sie ihren Dienst auf deutschen Hausdächern, während darunter das Leben ungestört weitergeht. Wie auch immer die Zukunft der Photovoltaik aussehen mag, so scheint die Logik der „Doppelnutzung“ schlüssig.

Womit wir bei der sogenannten Agro-Photovoltaik wären. Bei diesem Ansatz werden landwirtschaftliche Flächen so umgerüstet, dass sie zusätzlich als Solarfarmen dienen können. Während Agro-Photovoltaik in einigen fernöstlichen Ländern schon recht intensiv genutzt wird, ging das erste nennenswerte Projekt bei uns erst vor Kurzem an den Start: In der baden-württembergischen Demeter-Hofgemeinschaft Heggelbach wurde 2017 etwa ein Drittel Hektar Ackerfläche mit Solarmodulen ausgestattet – zu Forschungszwecken.

Initiiert wurde das Projekt damals vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE. Nach drei Jahren Forschung ist man dort inzwischen so sehr vom Potenzial der „Agri-PV“ – wie die Technologie intern genannt wird, um „Aggro“-Assoziationen vorzubeugen – überzeugt, dass ein zwanzigköpfiges Team auf das Thema angesetzt wurde.

Der stellvertretende Leiter dieses Teams, Dipl.-Ing. Andreas Steinhüser, spricht mit Debate.Energy über große Pläne und kleine Schritte in die richtige Richtung.

Herr Steinhüser, eine Doppelnutzung landwirtschaftlicher Flächen klingt natürlich reizvoll. Aber lässt sich das wirklich so umsetzen, dass die Solaranlagen den Bauern am Ende nicht im Weg sind?

Andreas Steinhüser vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesystem

Andreas Steinhüser vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme

Absolut. Wir achten darauf, dass die Landwirtschaft bei der Agri-PV grundsätzlich an erster Stelle steht. Für die Bauern soll sich möglichst wenig ändern, außer dass sie eine zusätzliche Einkommensquelle bekommen. Darum wird die Solartechnik so in die bestehende Infrastruktur integriert, dass sie die Arbeit nicht behindert. Im besten Fall kann sie sogar einen positiven Effekt auf die Ernte haben.

Können Sie das mit einem konkreten Beispiel veranschaulichen?

Vor kurzem haben wir ein Projekt auf den Weg gebracht, bei dem es um Obstbau geht. Unser Ansatz besteht darin, die Hagelnetze, die hierzulande fast grundsätzlich über Obstfelder gespannt sind, durch Photovoltaik zu ersetzen. Die Solarmodule bilden dabei lange, schmale Dächer über den Apfelbaum-Reihen. So schützen wir das Obst weiterhin vor Hagelschäden, erzeugen obendrein grünen Strom und das, ohne einen großen Eingriff ins Landschaftsbild in Kauf nehmen zu müssen.

Kriegen die Bäume unter so einem Dach denn noch genug Sonne ab?

Tatsächlich ist es sogar so, dass Apfelbäume durch den Klimawandel immer häufiger zu viel Sonne abbekommen. Die Früchte kriegen also ganz wörtlich Sonnenbrand. Auch heute schon haben die Hagelnetze darum die zusätzliche Funktion, zwanzig Prozent des Lichtes abzuschirmen. Genau das Gleiche machen die Solarzellen auch, nur dass wir den Effekt besser aussteuern können. Außerdem arbeiten wir gerade an beweglichen Modulen, die sich der jeweiligen Wetterlage anpassen.

Das heißt, die Doppelnutzung kann die Qualität der Ernte sogar steigern?

Auf jeden Fall. In Heggelbach haben wir das schon gesehen. Dort wuchsen die meisten der angebauten Pflanzen unter den Modulen besser als unter freiem Himmel. Langfristig geht die Entwicklung außerdem dahin, die Technik individuell auf verschiedene Kontexte anzupassen. Man wird sich anschauen: Für welche Pflanzen brauche ich wie viel Licht und wie kann das Modul so gebaut sein, dass genau die richtige Menge an Sonne durchkommt? Wir sind heute schon dabei, Spezialmodule zu konstruieren, bei denen nur ein Teil der Fläche aktive Solarzellen enthält und der Rest einfach aus Glas besteht. Damit bieten sie den Pflanzen besseren Schutz vor Unwettern und lassen dabei genau die richtige Menge Licht durch.

Das klingt vielversprechend. Heißt das, dass wir solche Anlagen bald vermehrt auf deutschen Feldern sehen werden?

Rein technisch ließe sich das jedenfalls ohne Weiteres umsetzen. Ob und wann das allerdings passiert, hängt davon ab, dass die Politik den richtigen Rahmen bereitstellt. Im Moment ist so eine Doppelnutzung, wie wir sie betreiben, in den Gesetzen nicht vorgesehen. In der Praxis wird sie sogar eher bestraft. Denn sobald ich meine Felder mit Solarmodulen ausstatte, fällt die normale landwirtschaftliche Förderung weg. Für Bauern macht es heute also noch keinen finanziellen Sinn, in solche Anlagen zu investieren. In den Neuverhandlungen des EEG, die momentan laufen, sind diesbezüglich bereits Vorschläge eingebracht worden – bis hin zu einer eigenen Ausschreibung für Agri-PV, mit der die Anlagen aktiv gefördert werden könnten. Wenn das so durchkommt, ist das schon mal ein Schritt in die richtige Richtung.

Was müsste sich Ihrer Meinung außerdem ändern, damit Agri-PV ihr volles Potenzial entfalten kann?

Wir haben bei unseren Projekten häufig Probleme, zeitnah die nötigen Baugenehmigungen zu bekommen. Es gibt im Baugesetz die Möglichkeit, Bauvorhaben zu privilegieren und also den Genehmigungs-Prozess zu vereinfachen. Da fällt alles Mögliche drunter, die Photovoltaik aber nicht. Das würden wir gerne geändert sehen. Denn, um noch mal auf das Obstbauprojekt zurückzukommen: Wenn wir Pech haben, kann es dort zwei Jahre dauern, bis wir die nötige Genehmigung kriegen. So ein Aufschub ist auch im Normalfall schwierig, bei so einem Forschungsprojekt mit begrenzter Laufzeit geht das überhaupt nicht. Wenn das Projekt vier Jahre läuft und ich kann erst nach zwei Jahren bauen, sehe ich bei den Äpfeln den Effekt ja gar nicht mehr. Solche juristischen Unwägbarkeiten hemmen die Agri-PV also schon im Stadium der Forschung und Entwicklung.

Angenommen, all diese Hürden werden genommen: Wie groß schätzen Sie das Potential der Agri-PV in Deutschland?

Wir haben das mal durchgerechnet: Wenn wir alle Flächen nutzen würden, die rein theoretisch geeignet sind, könnten wir damit in Deutschland rund 1700GW Leistung installieren. Soweit wird es natürlich nicht kommen. Aber von all den neuen PV-Technologien – integrierte Anlagen an Lärmschutzwänden, an Gebäuden, auf Baggerseen – ist das die, die aus unserer Sicht am meisten Verbreitung finden kann. Wenn man das dann auf die gesamte Energieerzeugung hochrechnet, liegt der Anteil zwar immer noch im einstelligen Prozent-Bereich. Einen wichtigen Beitrag zur Energiewende leistet die Agri-PV damit aber allemal.

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