Anfang Juli 2022 startete das Projekt „SynAgri-PV: Synergetische Integration der Photovoltaik in die Landwirtschaft als Beitrag zu einer erfolgreichen Energiewende – Vernetzung und Begleitung des Markthochlaufs der Agri-PV in Deutschland“. Das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) finanzierte Projekt hat eine Laufzeit von drei Jahren. Unter Koordination des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE sowie des Leibniz-Zentrums für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) arbeiten neun Partner aus Forschung, Praxis und Industrie gemeinsam an der Entwicklung eines Leitbildes für den Einsatz von Agri-PV in Deutschland.

Schutz von Kulturpflanzen

Agri-PV beschreibt die kombinierte Produktion von erneuerbarer Energie und Nahrungsmitteln auf derselben Fläche und stellt somit eine vergleichsweise neue Form der Landnutzung dar. Die Module von Agri-PV-Anlagen können u.a. im Vergleich zu den herkömmlichen Freiland-Photovoltaikanlagen hoch aufgeständert sein und so die Unterfahrt von Landmaschinen ermöglichen. Damit ist es möglich, die PV-Leistung stark auszubauen, und dabei Flächen für die landwirtschaftliche Nutzung zu erhalten.

Über eine teilweise Verschattung durch die PV-Module bietet diese doppelte Landnutzung das Potenzial, neben der Energieerzeugung auch Kulturpflanzen vor intensiver Sonnenstrahlung zu schützen und damit negative Folgen des Klimawandels auf die Landwirtschaft abzumildern. Dank der Verschattung werden zudem auch die Verdunstung von Wasser und das Austrocknen der Böden reduziert.



Schwenkbare Module, sogenannte PV-Tracker, ermöglichen mehr Lichteinfall, den die Pflanzen für ihr Wachstum benötigen und sind damit auch leistungsfähiger als die statischen Freiland-Photovoltaikanlagen. Die PV-Module können zudem eine Schutzfunktion für Pflanzen gegenüber Extremwetterereignissen wie Hagel oder Frühjahrsfrost übernehmen. Inzwischen sind auch Anlagen mit integrierter Bewässerung marktreif. Über Blühstreifen auf den nicht landwirtschaftlich genutzten Flächen können zudem positive Effekte auf die Biodiversität erzielt werden.



Zusätzliches Einkommen

Aktuell sind erste Anlagen in Deutschland insbesondere bei Sonderkulturen im Einsatz, etwa beim Anbau von Obst, wo ein Schutz vor Wettereinflüssen wünschenswert ist. „Damit sind Agri-PV-Systeme für die Landwirtschaft zunehmend attraktiv, weil hiermit eine Möglichkeit gegeben ist, die heimische Landwirtschaft auch gegenüber dem internationalen Markt wettbewerbsfähig zu halten und den Landwirten zusätzliches Einkommen zu ermöglichen“, erklärt Max Trommsdorff, Projektleiter am Fraunhofer ISE. „Gleichzeitig können wir den Ausbau der erneuerbaren Energien vorantreiben, den Druck auf die knappe Fläche Land reduzieren und die Widerstandsfähigkeit gegenüber Wetterextremen und Klimawandel in verschiedenen Anbausystemen erhöhen.“


Noch viele Hürden



Trotz dieser Ausgangslage konnten bisher in Deutschland nur sehr wenige, kleine Projekte realisiert werden. Gründe hierfür liegen insbesondere in den bestehenden rechtlichen Rahmenbedingungen, darunter unzureichende Anreizsysteme und vergleichsweise aufwendige Genehmigungsprozesse. Zudem treten zunehmend Sorgen auf, etwa was die Akzeptanz der jeweils ansässigen Bevölkerung und die Landschaftsattraktivität angeht.



Im Rahmen des Forschungsprojekts soll der wissenschaftliche, rechtliche, wirtschaftliche und gesellschaftliche Stand der Agri-PV für den Standort Deutschland evaluiert werden. Ziel ist, unter Einbezug möglichst aller relevanten Akteure ein gesellschaftliches Leitbild für den Ausbau der Agri-PV in Deutschland zu entwickeln, Handlungsbedarf zu dessen Umsetzung zu benennen, Lösungsansätze zu skizzieren und weiteren Forschungsfelder zu identifizieren.

Dazu werden laufende Pilotanlagen begleitet und vernetzt, Beteiligungsformate geschaffen sowie die gewonnenen Erkenntnisse ausgewertet, aufbereitet und der breiten Öffentlichkeit und Politik zugänglich gemacht. Über möglichst alle relevanten Bereiche aus Praxis, Technologie, Rechtssetzung und Wissenschaft, zum Beispiel Akzeptanzforschung und Agronomie, werden Kontakte hergestellt sowie eine Plattform für den Wissens- und Erfahrungsaustausch im Bereich der doppelten Landnutzung etabliert. 

„Dank des integrierten Ansatzes aus Nahrungs- und Futtermittelproduktion sowie Energiegewinnung können Agri-PV-Systeme mehrere Synergien ermöglichen – nicht nur für den Landwirtschafts- und Energiesektor, sondern auch in Bezug auf das Wassermanagement, den Landschafts- und Naturschutz sowie soziale Innovationsprozesse“, erklärt Prof. Klaus Müller, Projektleiter am ZALF.

Zur optimalen Nutzung der Potenziale für die Energiewende und zur Prävention von Fehlentscheidungen in der Anwendung von Agri-PV sollen im Projekt neben der Vernetzung insbesondere die Begleitung von Praxisbeispielen Perspektive im Vordergrund stehen.

Die Forschungspartner

• Das Fraunhofer ISE (Koordination) bringt seine langjährige Erfahrung im Bereich der Agri-PV-Forschung ein und wird insbesondere ein Monitoringsystem für bestehende Anlagen entwickeln und Prototypenbetriebe technisch und betriebswirtschaftlich evaluieren und begleiten. Zudem sollen wichtige Fragen zu Agri-PV mit Tierhaltung erarbeitet werden. Darunter fällt auch die Frage, welche Anforderungen für die Sicherung einer landwirtschaftlichen Hauptnutzung der Fläche herangezogen werden können. 
www.ise.fraunhofer.de


• Das Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) (Koordination) wird sich insbesondere mit Fragen der Akzeptanz, den Anforderungen verschiedener Akteure aus Politik, Praxis, Natur- und Umweltschutz sowie mit den Themen Nutzungskonflikte und Öffentlichkeitsarbeit befassen und Lösungen zur Konfliktreduktion und Vernetzung entwickeln. Hierzu wird u. a. eine repräsentative Bevölkerungsumfrage durchgeführt.

• Die Universität Hohenheim bringt mehrjährige Projekterfahrungen zum Thema ein und wird sich den spezifischen pflanzenökologischen Aspekten des Nutzungssystems auch mit Untersuchungen an einer Pilotanlage widmen. Im Fokus des Forschungsinteresses steht die Frage nach der Wechselwirkung zwischen Wasser- und Lichtverfügbarkeit der Pflanzen mit dem Ziel, die Wissensbasis für die Ertragsmodellierung in Agri-PV-Systemen zu verbessern.

• Becker Büttner Held Rechtsanwälte sowie die Stiftung Umweltenergierecht bringen die notwendige juristische Expertise ein. Sie werden die Hemmnisse für die Agri-PV im Rechtsrahmen identifizieren und Lösungsansätze für deren Beseitigung entwickeln.
 


• Die Firma Elysium Solar GmbH, als Projektierer und Berater von neuartigen Agri-PV-Anlagen, bringt die Perspektive der Anwendung im industriellen Maßstab und den aktuellen Stand der Anwendungspraxis in der Landwirtschaft mit aktuell rund 150 MW in der Planung in Deutschland ein.

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Die Bosch & Partner GmbH widmet sich dem Thema Umweltverträglichkeit von Agri-PV-Anlagen.
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Die zwei assoziierten Landwirtschaftsbetriebe Fabian Karthaus und die Hofgemeinschaft Heggelbach bringen ihre Erfahrungen aus der praktischen Prototypen-Nutzung in das Projekt ein.