Agrophotovoltaik

Agrophotovoltaik

Schematik einer Agrophotovoltaik-Anlage.

Agrophotovoltaik

Zwischen den Solarmodulreihen kann Landwirtschaft betrieben werden.

100% Erneuerbare Energien

100% Wind und Solar

Eine nachhaltige und kostengünstige Energieversorgung Deutschlands aus 100% Erneuerbaren Energien wird voraussichtlich hauptsächlich aus Windenergie und Solarenergie realisiert. Wird z.b. 70% der jährlich nötigen 2500 TWh Endenergie (Strom, Transport, Wärme) durch Windturbinen (Onshorepotential ca. 2400 TWh) geliefert, wird zur Deckung der restlichen 30% ca. 750 GWp Photovoltaik benötigt.

Flächenbedarf PV

Würde dies ausschließlich durch Freiflächenanlagen gedeckt, wäre ca. 4.5% der Landfläche Deutschland dafür nötig (bei ca. 0.5 MWp/ha). Dies ist weniger, als die Fläche, die zurzeit für den Anbau von Energiepflanzen verwendet wird (6%). Photovoltaik hat im Vergleich zu diesen eine mehr als 20fache höhere Energieausbeute pro Fläche und erhöht zudem deutlich die Artenvielfalt.

Der tatsächliche Flächenbedarf wird deutlich niedriger liegen. Zum einen ist durch die Elektrifizierung des Wärme- und Transportsektors sowie besserer Wärmedämmung und anderen Effizienzmaßnahmen mit weniger als 2500 TWh Strombedarf zu rechnen. Zum anderen kann ein Teil des Solarstroms auch von Photovoltaikanlagen auf Gebäuden (Potential ca. 200 GWp) und überdachten Parkplätzen, Bahnschienen und Straßen produziert werden.

Überdachte Agrophotovoltaik

Eine Möglichkeit den Flächenbedarf für Photovoltaik weiter zu senken ist, die gleiche Fläche sowohl für die Stromproduktion als auch für die Nahrungsmittelproduktion zu verwenden. Bei ersten Pilotprojekten dieses sogenannten Agrophotovoltaik Ansatzes wird der Acker mit hoch aufgeständerten Solarmodulreihen überdacht. Es fällt genügend Licht durch die Glas-Glas-Solarmodule (zwischen den einzelnen Solarzellen transparent) und zwischen den einzelnen Modulreihen auf den Boden für die dort angebauten Kulturpflanzen. Der Flächenertrag an Strom und Nahrungsmittel ist hierbei größer als bei separater energetischer und landwirtschaftlicher Nutzung.

Alley-Cropping Agrophotovoltaik

Alley Cropping Agroforstwirtschaft

Eine weitere mögliche Variante ist die Alley-Cropping Agrophotovoltaik. Dies ist an das Alley-Cropping der Agroforstwirtschaft angelehnt bei der zwischen breiten Ackerstreifen Reihen von Bäumen zur Obst-, Nuss- oder Holzgewinnung angebaut werden.

Agrophotovoltaik

Anstelle der Baumreihen können Solarmodulreihen installiert werden. Zwischen den Solarmodulen kann wie bisher Ackerbau betrieben werden. Unter den Modulen kann eine Blühwiese gesäht werden. Da diese Fläche nicht aktiv bewirtschaftet wird, kann sie wertvollen Lebensraum für zahlreiche Pflanzen und Tiere bieten. Dies kann einen wichtigen Beitrag für den Erhalt von Bestäubern und Nützlingen leisten und kann sich so auch nachhaltigen positiv auf die Landwirtschaft auswirken.

Optimale Ausrichtung

Beschattung des Feldes bei Süd- (links) und Südostausrichtung (rechts) einer Agrophotovoltaikanlage im Tagesverlauf

Eine Ausrichtung genau nach Süden erbringt den höchsten Stromertrag. Dadurch wird der Acker direkt hinter der Modulreihe jedoch deutlich schattiger als die weiter entfernte Ackerfläche (kurz vor nächsten Modulreihe). Dadurch wachsen und reifen die Anbaupflanzen unterschiedlich schnell, was eine optimale Ernte der kompletten Ackerfläche erschwert oder sogar unmöglich macht.

Orientiert man die Module jedoch leicht nach Osten oder Westen (Süd-Süd-West/Ost bis Süd-Ost/West) wandert der Schatten im Tagesverlauf über die komplette Ackerfläche. Die durchschnittliche Beleuchtung ist so homogener und das Pflanzenwachstum gleichmäßiger.