Agri-Photovoltaik: Die Technik muss zur landwirtschaftlichen Kultur passen
Die Universität Hohenheim untersucht seit 2016 die Erträge von Kulturpflanzen unter der Agri-PV-Anlage in Heggelbach. Mittlerweile lassen sich eindeutige Trends ableiten.
Die Agri-Photovoltaikanlage in Heggelbach (Baden-Württemberg) war 2016 die erste Pilotanlage in Deutschland. Die Universität Hohenheim wertet dort die Erträge von verschiedenen Kulturpflanzen aus, die unter den Modulen wachsen. Mittlerweile liegen Ergebnisse von vier Vegetationsperioden vor. Wir sprachen mit der Wissenschaftlerin Lisa Pataczek über Trends, die sich bezüglich Pflanzenauswahl, Wassermanagement und Ertragsentwicklung ableiten lassen.
Sie sehen in der Agri-Photovoltaik (Agri-PV) eine Möglichkeit, Trockenstress bei Pflanzen zu vermeiden. Woran machen Sie das fest?
Pataczek: Es gibt bereits Studien aus Frankreich, die gezeigt haben, dass die Wasserabgabe (Evapotranspiration) in einer Agri-PV-Anlage niedriger ist als auf einer benachbarten, unbeschatteten Fläche. Wir haben das auch bei unseren Untersuchungen in Heggelbach festgestellt: In der Agri-PV-Anlage hatten die Pflanzen die Spaltöffnungen länger geöffnet als auf einer unbeschatteten Fläche. Bei Wasserstress schließen die Pflanzen diese, um die Abgabe von Wasserdampf zu vermeiden. Das bedeutet aber auch, dass sie in der Zeit kein CO₂ zum Wachstum aufnehmen können und daher geringere Erträge liefern.
Wie haben sich die Erträge verändert?
Pataczek: Wir hatten Winterweizen, Kleegras, Knollensellerie und Kartoffeln in der Fruchtfolge. Die Ertragsunterschiede hängen von den jeweiligen klimatischen Bedingungen ab. In trockenen, heißen Jahren sind die Erträge unter der Agri-PV-Anlage gleich oder höher, in durchschnittlichen Jahren niedriger als auf der Referenzfläche. Daher ist es wichtig, die Erträge über mehrere Jahre hinweg zu erfassen. Neben den Einflüssen von Sonneneinstrahlung und Feuchtigkeit gibt es auch anlagenspezifische Faktoren, die Einfluss auf den Ertrag haben. Das könnte Bodenerosion sein, die durch Wasser verursacht wird, das von den Modulen abtropft. Bei einem geschlossenen Bestand wie Kleegras ist das weniger hinderlich, aber bei Kartoffeln oder Gemüse wirkt sich das aus. Etwas untergeordnet ist der Einfluss von Unkraut oder von Schädlingen, die sich zwischen der Aufständerung der Anlage entwickeln können. Denn hier findet keine landwirtschaftliche Bearbeitung statt.
Welche Pflanzen profitieren demnach von der Agri-PV, welche nicht?
Pataczek: Das lässt sich so pauschal nicht beantworten und hängt von verschiedenen Faktoren ab wie Jahresklima, Standort, Anlagendesign, Licht- oder Wasserverfügbarkeit. Man könnte meinen, dass Pflanzen, die trockensensitiv und schattentolerant sind, besonders von so einer Anlage profitieren, also Gemüse, Kräuter und Beeren. Aber auch Ackerkultur können in bestimmten Jahren profitieren. Genauso gibt es positive Effekte auf Sonderkulturen wie Obst, die Schutz vor Sonnenbrand oder Hagel benötigen.
Neben einem hochaufgeständerten System wie in Heggelbach gibt es inzwischen viele weitere Systeme, von senkrecht stehenden Zaunsystem mit Windbrechfunktion über Ersatz von Hagelschutznetzen in Dauerkulturen bis zu Trackersystemen, die die Module nach dem Sonnenstand ausrichten. Welche Systeme sind förderlich für die Pflanzen?
Pataczek: Auch hier gibt es keine einfache Antwort. Das Anlagendesign selbst sollte auf die Pflanzen angepasst sein. Denn in der Praxis wird der Landwirt ja seine Fruchtfolge beibehalten wollen und die Agri-PV-Anlage für zusätzliche Erträge passend dazu installieren. Bei der Auswahl spielen neben der Fruchtart auch die Maschinen und deren Arbeitsbreite und -höhe eine Rolle.
Wie werten Sie den Vorteil, dass man bei Agri-PV das Wasser auffangen und über Tröpfchenbewässerung gezielt bewässern kann?
Pataczek: Das Wassermanagement gehört bei der Planung immer mit dazu. Denn wenn man das Wasser nicht auffängt, kommt es unter der Tropfkante zur Verschlämmung. Sammelt man das Wasser gezielt z.B. in unterirdischen Behältern, kann man es zur Bewässerung einsetzen. Das ist aber nur bei Kulturen sinnvoll, die von einer Tröpfchenbewässerung profitieren, also z.B. Gemüse, Blumen usw.
Wo sehen Sie weiteres Potenzial für die Agri-PV in der Landwirtschaft bzw. welche weiteren Funktionen können die Module im Ackerbau bzw. beim Grünland oder in Dauerkulturen übernehmen?
Pataczek: Wie beschrieben kann die Agri-PV-Anlage im Ackerbau Schutz vor Hagel, Starkregen oder Sonnenbrand bieten und die Wasserverfügbarkeit verbessern. Daneben können die Module aber auch für die Tiere eine Schutzfunktion bieten, egal, ob bei Schafen, Rindern oder Hühnern. Dazu wird gerade eine neue Norm als Standard entwickelt, die definiert, unter welchen Voraussetzungen die Kombination mit der Tierhaltung möglich ist und wie man eine echte Agri-PV-Anlage von einem herkömmlichen Solarpark abgrenzt, bei dem ein paar Schafe zwischen den Modulen grasen.
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Die Agri-Photovoltaikanlage in Heggelbach (Baden-Württemberg) war 2016 die erste Pilotanlage in Deutschland. Die Universität Hohenheim wertet dort die Erträge von verschiedenen Kulturpflanzen aus, die unter den Modulen wachsen. Mittlerweile liegen Ergebnisse von vier Vegetationsperioden vor. Wir sprachen mit der Wissenschaftlerin Lisa Pataczek über Trends, die sich bezüglich Pflanzenauswahl, Wassermanagement und Ertragsentwicklung ableiten lassen.
Sie sehen in der Agri-Photovoltaik (Agri-PV) eine Möglichkeit, Trockenstress bei Pflanzen zu vermeiden. Woran machen Sie das fest?
Pataczek: Es gibt bereits Studien aus Frankreich, die gezeigt haben, dass die Wasserabgabe (Evapotranspiration) in einer Agri-PV-Anlage niedriger ist als auf einer benachbarten, unbeschatteten Fläche. Wir haben das auch bei unseren Untersuchungen in Heggelbach festgestellt: In der Agri-PV-Anlage hatten die Pflanzen die Spaltöffnungen länger geöffnet als auf einer unbeschatteten Fläche. Bei Wasserstress schließen die Pflanzen diese, um die Abgabe von Wasserdampf zu vermeiden. Das bedeutet aber auch, dass sie in der Zeit kein CO₂ zum Wachstum aufnehmen können und daher geringere Erträge liefern.
Wie haben sich die Erträge verändert?
Pataczek: Wir hatten Winterweizen, Kleegras, Knollensellerie und Kartoffeln in der Fruchtfolge. Die Ertragsunterschiede hängen von den jeweiligen klimatischen Bedingungen ab. In trockenen, heißen Jahren sind die Erträge unter der Agri-PV-Anlage gleich oder höher, in durchschnittlichen Jahren niedriger als auf der Referenzfläche. Daher ist es wichtig, die Erträge über mehrere Jahre hinweg zu erfassen. Neben den Einflüssen von Sonneneinstrahlung und Feuchtigkeit gibt es auch anlagenspezifische Faktoren, die Einfluss auf den Ertrag haben. Das könnte Bodenerosion sein, die durch Wasser verursacht wird, das von den Modulen abtropft. Bei einem geschlossenen Bestand wie Kleegras ist das weniger hinderlich, aber bei Kartoffeln oder Gemüse wirkt sich das aus. Etwas untergeordnet ist der Einfluss von Unkraut oder von Schädlingen, die sich zwischen der Aufständerung der Anlage entwickeln können. Denn hier findet keine landwirtschaftliche Bearbeitung statt.
Welche Pflanzen profitieren demnach von der Agri-PV, welche nicht?
Pataczek: Das lässt sich so pauschal nicht beantworten und hängt von verschiedenen Faktoren ab wie Jahresklima, Standort, Anlagendesign, Licht- oder Wasserverfügbarkeit. Man könnte meinen, dass Pflanzen, die trockensensitiv und schattentolerant sind, besonders von so einer Anlage profitieren, also Gemüse, Kräuter und Beeren. Aber auch Ackerkultur können in bestimmten Jahren profitieren. Genauso gibt es positive Effekte auf Sonderkulturen wie Obst, die Schutz vor Sonnenbrand oder Hagel benötigen.
Neben einem hochaufgeständerten System wie in Heggelbach gibt es inzwischen viele weitere Systeme, von senkrecht stehenden Zaunsystem mit Windbrechfunktion über Ersatz von Hagelschutznetzen in Dauerkulturen bis zu Trackersystemen, die die Module nach dem Sonnenstand ausrichten. Welche Systeme sind förderlich für die Pflanzen?
Pataczek: Auch hier gibt es keine einfache Antwort. Das Anlagendesign selbst sollte auf die Pflanzen angepasst sein. Denn in der Praxis wird der Landwirt ja seine Fruchtfolge beibehalten wollen und die Agri-PV-Anlage für zusätzliche Erträge passend dazu installieren. Bei der Auswahl spielen neben der Fruchtart auch die Maschinen und deren Arbeitsbreite und -höhe eine Rolle.
Wie werten Sie den Vorteil, dass man bei Agri-PV das Wasser auffangen und über Tröpfchenbewässerung gezielt bewässern kann?
Pataczek: Das Wassermanagement gehört bei der Planung immer mit dazu. Denn wenn man das Wasser nicht auffängt, kommt es unter der Tropfkante zur Verschlämmung. Sammelt man das Wasser gezielt z.B. in unterirdischen Behältern, kann man es zur Bewässerung einsetzen. Das ist aber nur bei Kulturen sinnvoll, die von einer Tröpfchenbewässerung profitieren, also z.B. Gemüse, Blumen usw.
Wo sehen Sie weiteres Potenzial für die Agri-PV in der Landwirtschaft bzw. welche weiteren Funktionen können die Module im Ackerbau bzw. beim Grünland oder in Dauerkulturen übernehmen?
Pataczek: Wie beschrieben kann die Agri-PV-Anlage im Ackerbau Schutz vor Hagel, Starkregen oder Sonnenbrand bieten und die Wasserverfügbarkeit verbessern. Daneben können die Module aber auch für die Tiere eine Schutzfunktion bieten, egal, ob bei Schafen, Rindern oder Hühnern. Dazu wird gerade eine neue Norm als Standard entwickelt, die definiert, unter welchen Voraussetzungen die Kombination mit der Tierhaltung möglich ist und wie man eine echte Agri-PV-Anlage von einem herkömmlichen Solarpark abgrenzt, bei dem ein paar Schafe zwischen den Modulen grasen.
