Doppelt ernten mit Agrophotovoltaik

Immer mehr Menschen ernähren und gleichzeitig klimafreundlich Energie produzieren - der Boden dafür wird knapp. "Flächenressourcen stehen nicht unbegrenzt zur Verfügung", erklärt Prof. Petra Högy vom Fachbereich Pflanzenökologie an der Universität Hohenheim. "Es ist daher sinnvoll, Flächen doppelt zu nutzen, also für die Nahrungsmittel- und für die Energieproduktion."

In einem Pilotprojekt am Bodensee wollen Forscher verschiedener Institute jetzt prüfen, welche Möglichkeiten und Vorteile die doppelte Nutzung von Flächen bietet. Wie lassen sich Photovoltaikanlagen und Ackerbau gut miteinander kombinieren?

Weizen, Kartoffeln und Sellerie

Auf einer Ackerfläche von insgesamt 2,5 Hektar eines Biobetriebs wachsen Weizen, Kleegras, Kartoffeln und Sellerie - ein Teil davon unter Photovoltaikmodulen, die in fünf Meter Höhe montiert sind. Zum Vergleich wird ein anderer Teil der Ackerfläche ganz normal ohne Abschattung durch Solarmodule bewirtschaftet.

Der Vergleich soll zeigen, welche Gemüsearten oder Feldfrüchte für Agrophotovoltaik besonderes geeignet sind. "Nach den bisherigen Simulationen gehen wir davon aus, dass Kartoffeln unter den Modulen sogar etwas besser wachsen, Weizen dagegen etwas schlechter", erklärt Högy der DW.

Mit Sensoren und Bodenproben messen die Agrarwissenschaftler in den nächsten drei Jahren die Unterschiede, prüfen Veränderungen in der Biodiversität und werten die Ernteerträge aus. Das Bundesforschungsministerium finanziert das Projekt.

Welche Anlagen sind optimal?

Anlagen der Agrophotovoltaik gibt es bereits in Frankreich, Italien und vor allem in Japan: "Grundsätzlich funktioniert der Anbau. Die Erfahrungen zeigen, dass es kaum oder wenig Ertragseinbußen in der Landwirtschaft gibt", erklärt Projektleiter Stephan Schindele vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE. Systematische Forschung über die optimale Kombination mit Anbaukulturen und das entsprechende Anlagendesign gibt es bisher aber noch nicht.

Für die Pilotanlage simulierten die Forscher zuvor mit Computerprogrammen Verschattungen und entwickelten auf dem Papier eine möglichst optimale Anlage für die kombinierte Lebensmittel- und Stromproduktion. So lassen sich die betonlosen Fundamente rückstandslos vom Feld wieder demontieren, für die Feldbearbeitung mit großen Maschinen bleibt genügend Platz und ein größerer Abstand zwischen den Modulreihen "sorgt für optimale Verteilung der Sonneneinstrahlung auf der landwirtschaftlichen Nutzfläche", sagt Schindele.

Billiger als Offshore-Windenergie

Da die Unterkonstruktion für die Module mehr kostet, ist auch die Stromerzeugung entsprechend etwas teurer. "Die Erzeugungskosten für diesen Strom aus der Pilotanlage liegen bei 11,3 Cent pro Kilowattstunde", erklärt Schindele. Werden mehr Anlagen dieser Art gebaut, würden sie günstiger, fügt er hinzu. Mit einer Vergütung von 10 Cent pro Kilowattstunde würden sich diese Anlagen laut Schindele in Deutschland auch für die Landwirte rentieren.

Die Kosten dieser Stromerzeugung lägen damit unter der von Windenenergie auf dem Meer. Das Potenzial für Agrophotovoltaik in Deutschland liegt laut Schindele bei 25 bis 50 Gigawatt - bis zu acht Prozent des Strombedarfs könnten so gedeckt werden.

Felder in Katars Wüsten

Schindele sieht in der Agrophotovoltaik ein weltweites Potenzial - vor allem in den sonnenreichen Regionen. Dort ist die Stromerzeugung mit Solarstrom besonders günstig und könnte auch die Dieselgeneratoren für die landwirtschaftlichen Wasserpumpen ersetzen.

Zum anderen "gibt es dort unter dem Schatten von Modulen in Kombination mit besserer Wassertechnik ganz neue Möglichkeiten für die landwirtschaftliche Produktion". Als Beispiel nennt Schindele das Emirat Katar, das vom Fraunhofer-Institut beraten wird. Derzeit produziert das Land nur zwei Prozent seiner Lebensmittel, der Rest wird teuer importiert. "Jetzt verfolgt man dort die Idee, 20 bis 30 Prozent der Lebensmittel in begrünten Wüsten selbst zu produzieren." Schattenspendende Photovoltaikanlagen und darunter Landwirtschaft in Verbindung mit Meerwasserentsalzung wären nach Ansicht von Schindele die ideale Kombination.