Ein neues Feld der Photovoltaik

Bislang erbrachte das Versuchsfeld aber weniger Ertrag als die Bohnen auf dem herkömmlichen Acker nebenan. Für die Landwirte könnte sich der Deal dennoch lohnen. Denn mit dem auf den Feldern selbst erzeugten Solarstrom könnten sie etwa ihre stromfressenden Bewässerungsanlagen betreiben – und würden sich so unabhängiger von den steigenden Energiepreisen machen. Schon dieses Beispiel zeigt, wie komplex die wirtschaftlichen Rahmenbedingungen der Agri-Photovoltaik sind.

In hiesigen Regionen hängt der Erfolg auch von den Pflanzen ab, die angebaut werden. Je besser sie Schatten vertragen, desto höher werden die Erfolgschancen. Die ersten Feldversuche an der bayrischen Hochschule Weihenstephan experimentierten 2011 bis 2015 vor allem mit Chinakohl und Salat: Wurden die Felder zu dicht mit Solaranlagen überzogen, halbierte sich die Kohlernte. Ab einem Abstand von 66 Zentimetern zwischen den Modulen erreichten die Kohlköpfe 71 Prozent des Gewichtes der Exemplare einer freien Fläche. Salat erwies sich als weniger anfällig. Bei der Salatsorte „Lollo Rosso“ fiel der Ertrag höchstens 15 Prozent geringer aus als der von Pflanzen ohne Verschattung durch Agri-Photovoltaik. Dabei setzten die Konstrukteure allerdings andere Solarmodule ein: Statt breiter Flächenmodule verwendeten sie röhrenförmige Elemente, die mehr Licht durchließen.

Die Frage nach der Geometrie und den Eigenschaften der Solarmodule beschäftigt die Wissenschaft noch immer. Einige Forschungsprojekte verwenden Photovoltaik-Module, die lichtdurchlässiger sind. Eine Alternative sind bewegliche Module, die beispielsweise nach dem Sonnenstand geführt werden und durch eine höhere Stromausbeute wirtschaftlicher werden. Diese Module können aber auch dem Bedarf der Pflanze angepasst werden und an manchen Tagen mehr Licht zum Boden lassen. Andererseits bedeutet dieses Konzept aber auch mehr Investitionskosten für die Landwirte und die Anlagen müssen häufiger gewartet werden.

Bei anderen klimatischen Bedingungen bietet der Schattenwurf sogar Vorteile. Das ISE kooperiert bei drei Projekten in Chile, bei denen Solarpanele die Pflanzen vor dem Austrocknen und Sonnenbrand schützen sollen. Der Strom einer Brokkoli- und Blumenkohlfarm versorgt dort die Verpackungsmaschinen und einen Teil der Kühlhäuser mit Energie. In abgelegenen Gegenden sichert die Technologie die Stromversorgung eines Dorfes.

Eine Studie der Universität Hohenheim hat ergeben, dass eine Beschattung der Flächen in Regionen mit ausreichend Wasserzufuhr oft die Ernteerträge senkt, sie aber andererseits bei Dürre sogar zu Ertragssteigerungen führen kann. Bei Wasserknappheit profitieren die Pflanzen nämlich von der geringeren Verdunstung und damit vom geringeren Wasserverlust im Vergleich zu unbeschatteten Flächen. Die Forscher sehen deshalb ein großes Potential in Ländern mit ausgeprägten Dürreperioden wie etwa im östlichen und südlichen Afrika, auf der arabischen Halbinsel, im Nahen Osten, in Indien und Australien.

Umfassende Forschungsphasen

Die ersten europäischen Landwirte haben sich schon zum flächendeckenden Einsatz der Photovoltaik entschlossen. In den Niederlanden lässt Obstbauer Marten van Hoff seine gesamte Himbeerplantage mit Solarmodulen überbauen. Mit 24 206 Sonnenkollektoren entsteht in der Nähe von Veghel und Eindhoven die nach Angaben des Herstellers GroenLeven größte Agri-Photovoltaik-Anlage Europas, die Strom für etwa 2700 Haushalte erzeugen kann. Beim Obstbauern ersetzt die Photovoltaik die großen Plastikfolien, die bisher die empfindlichen Beeren vor zu viel Regen und Hagel schützten und nach Verwendung in den Müll wanderten. Die Anlage sorge zudem für ein stabiles Klima, das dem Wachstum der Früchte zugutekomme, so van Hoff.

In Deutschland laufen eine Reihe ähnlicher Versuche mit Himbeeren, Heidelbeeren, Johannisbeeren, Erdbeeren, Stachelbeeren, Brombeeren und in Apfelplantagen. In der Hallertau in Oberbayern können Hopfenpflanzen die Stahlpfeiler der Photovoltaik-Anlage gleichzeitig als Rankhilfe nutzen. Drei Jahre lang untersucht das bayerische Landesamt für Landwirtschaft, wie das Solardach die Qualität und Menge der Ernte der Zutat fürs Bier beeinflusst.

Diese langen Forschungsphasen werden die Entwickler brauchen, denn nicht nur das Wechselspiel zwischen Pflanzen und Sonnenkollektoren beeinflusst den Erfolg der neuen Technologie. In Deutschland ist es vor allem die Bürokratie, die immer wieder für Schwierigkeiten sorgt. Die Photovoltaikanlagen benötigen nämlich eine Baugenehmigung, die in landwirtschaftlich geprägten Bereichen oft nur als sogenanntes „privilegiertes Vorhaben“ erteilt werden kann. Für Großinvestoren ist es eher möglich, eine solche Genehmigung zu bekommen, als wenn örtliche Unternehmer als Bürgerenergiegesellschaft bauen wollen. Viele Kommunen müssen erst den Flächennutzungsplan ändern und dann einen Bebauungsplan erlassen, damit die Sonnenbauern ihre Projekte verwirklichen können.

Ein Teil der Landwirte steht den Sonnenkollektoren aus einem anderen Grund skeptisch gegenüber. Die Stahlkonstruktionen für das Solardach stehen den großen Landmaschinen im Weg, die vielfach für die Bewirtschaftung der Felder eingesetzt werden. Getreide- und Maisfelder werden deshalb vorerst weiter ohne Photovoltaik bleiben.