^{Max Trommsdorff, Vorsitzender des IMP Ilumni der Universität Freiburg und Gruppenleiter im Team
Agrophotovoltaik beim Fraunhofer ISE}

Ackerflächen sind in Deutschland ein hohes Gut und wir sollten sorgfältig mit ihnen umgehen und alle Möglichkeiten ausschöpfen, um sie rentabel zu nutzen. Die Landwirtschaft freut sich über die verstärkte Nachfrage und natürlich auch über die Förderungen im Rahmen des Erneuerbare-Energie-Gesetzes beim Einsatz von Freiflächen-Photovoltaikanlagen. Die Agri-Photovoltaik (Agri-PV) erlaubt eine gleichzeitige Nutzung von Flächen für die landwirtschaftliche Pflanzenproduktion (Photosynthese) und die PV-Stromproduktion (Photovoltaik). Die Forschung in diesem Bereich läuft auf Hochtouren und setzt immer neue Maßstäbe, wie ein Blick auf die Arbeit des Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (kurz Fraunhofer ISE) in Freiburg im Breisgau zeigt. „Die Agri-PV-Technologie hat sich in den letzten Jahren sehr dynamisch entwickelt und in fast allen Regionen der Welt verbreitet“, schreibt das Fraunhofer ISE. „Die installierte Agri-PV-Leistung stieg exponentiell von ca. 5 MWp im Jahr 2012 und ca. 2,9 GWp (2018) auf mehr als 14 GWp im Jahr 2020, mit staatlichen Förderprogrammen in Japan (seit 2013), China (ca. 2014), Frankreich (seit 2017), den USA (seit 2018) und zuletzt Korea.“

Dabei wurde ein breites Spektrum in der Intensität und Art der landwirtschaftlichen Nutzung und im Mehraufwand für den PV-Anlagenbau abgedeckt. „Dieses Spektrum reicht vom Anbau von Sonderkulturen und intensiven Ackerkulturen mit speziellen PV-Montagesystemen bis zu extensiver Beweidung mit marginalen Anpassungen auf der PV-Seite“, so das Fraunhofer ISE. „Damit steigert Agri-PV die Flächeneffizienz und ermöglicht den Ausbau der PV-Leistung bei gleichzeitigem Erhalt fruchtbarer Ackerflächen für die Landwirtschaft oder in Verbindung mit der Schaffung artenreicher Biotope.“

Die Vorteile für die Energiewirtschaft, die Landwirtschaftsbetriebe und den Ausbau erneuerbarer Energien liegen auf der Hand. Mithilfe der Agri-Photovoltaik kann ein riesiges Flächenpotenzial erschlossen werden und die Installation ist am Ende weit günstiger als bei kleinen PV-Dachanlagen. Für die Landwirte ergibt sich durch die raffinierten neuen Anlagen ein Zusatznutzen auch mit Blick auf Schutz vor Hagel-, Frost- und Dürreschäden. Und sie verdienen u. a. an einer Einspeisevergütung nach dem Erneuerbare-Energie-Gesetz speziell auch für Agri-Photovoltaik-Systeme. „Auch die angepasste Verordnung zu den GAP-Direktzahlungen gehört dazu“, äußert das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft. „So ermöglichen wir Betrieben, die Agri-Photovoltaik installieren, weiter 85 Prozent der Prämien für die landwirtschaftliche Nutzung der Fläche zu beziehen.“

Natürlich sind bei der Agri-PV noch viele Fragen offen, die bei der Vielfalt der landwirtschaftlichen Anbautechniken und auch der Nutzung durch Tierhaltung geklärt werden müssen. Für den Obstanbau und für Gewächshäuser gelten andere Bedingungen als auf Ackerflächen. Solche offenen Fragen hat auch unser Landwirtschaftsminister Cem Özdemir im Blick: „Lassen sich Agri-Photovoltaik-Anlagen auch gut mit dem Anbau von Sonderkulturen wie Beerenobst kombinieren? Gibt es Lösungen für Gewächshäuser? Und wie schaffen wir eine breite Akzeptanz bei der Bevölkerung? Ein zentrales Forschungsvorhaben des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE und seiner Partner startet dazu Mitte 2022.“

Ein ganz aktuelles Forschungsthema am Fraunhofer ISE trägt den vielsagenden Namen WATERMED4.0. Wir haben Max Trommsdorff, der Vorsitzender des IMP Ilumni der Universität Freiburg und Gruppenleiter im Team Agrophotovoltaik beim Fraunhofer ISE ist, befragt, was sich dahinter verbirgt. „Hier untersuchen wir Möglichkeiten, neben der Produktion von Strom und Lebensmittel eine dritte Ernte in Agri-PV-Systeme zu integrieren: Wasser. Das funktioniert in unserem Prototypen im Norden Algeriens über eine V-Anordnung der PV-Modulreihen, über die Regenwasser in den feuchten Wintermonaten aufgefangen und in einem Wassertank gespeichert wird. In den trockenen Sommermonaten kann das Wasser für ein effiziente Tröpfchenbewässerung der Pflanzen unter den PV-Modulen genutzt werden.“

Ein weiteres Thema ist auch die Aqua-PV. Trommsdorff erklärt: „Aufgrund der Ergebnisse von ISE-Studien wird erwartet, dass Aqua-PV die Landnutzungsrate im Vergleich zu einer reinen Freiflächen-Photovoltaikanlage annähernd verdoppelt. Derzeit sind zwei Forschungsanlagen in Vietnam geplant. Eine der geplanten Anlagen mit 1 MW Leistung wird mit integrierten Solarmodulen in einem Glastunnel ausgestattet. Der PV-Glastunnel verbessert die Arbeitsbedingungen durch die Verschattung, bietet Schutz vor Raubfang und sorgt für eine stabile und niedrigere Wassertemperatur, die das Shrimp-Wachstum begünstigt. Den ersten Analysen zufolge kann die Pilotanlage voraussichtlich etwa 15.000 Tonnen CO₂-Emissionen jährlich einsparen.“

Landwirtschaftliche Flächen sind eine begrenzte und wertvolle Ressource. Die Agri-Photovoltaik (Agri-PV) bietet hier Chancen, indem sie Lebensmittel- und Stromproduktion auf derselben Fläche ermöglicht. Die Anforderungen für verschiedene Nutzungen sind aber hoch. Lösungen werden am Fraunhofer ISE erforscht.