Die Machbarkeit von Agrophotovoltaik wird demonstriert

Agrarwirtschaftliche Perspektive

Bereits 2011 führte Fraunhofer ISE im Rahmen eines Eigenforschungsprojekts Strahlungssimulationen durch, die Aufschluss über die Lichtverfügbarkeit unter einer APV-Anlage geben. Es wurden unterschiedliche Variationen hinsichtlich Anordnungen der PV-Module, Neigungswinkel, installierter Höhe und Reihenabstände modelliert. Die Ergebnisse ermöglichen, einen optimalen Gesamtoutput (also Photosynthese- plus PV-Erträge) zu erzielen.

Durch die Kombination von PV und Ackerbau wird die verfügbare Lichtmenge besser genutzt und ähnlich wie bei einem Agroforstsystem ermöglicht die höhere Landnutzungseffizienz eine schonendere Nutzung der Ressource Boden. Die Simulationen ergaben drei wesentlich Erkenntnisse:

  1. Bei einer APV-Freiflächenanlage ist ein größerer Reihenabstand der PV-Module notwendig, damit die Pflanzen ausreichend Licht zur Verfügung haben. Durch den ca. 1,4fach höheren Reihenabstand kann ungefähr 30% weniger PV-Leistung pro Flächeneinheit installiert werden im Vergleich zu PV-FFA.
  2. Um eine homogene Strahlungsverteilung auf der Erdoberfläche sicherzustellen, sollten die PV-Module nicht wie bei herkömmlichen PV-Freiflächenanlagen nach Süden ausgerichtet sein, sondern in Richtung Südwesten oder Südosten. Besonders für Ackerkulturen ist eine gleichmäßige Einstrahlung essentiell, da sie großen Einfluss auf Wachstum und Reifen und somit die Erntequalität hat.
  3. Detaillierte Recherchen zur Abschätzung der Auswirkung reduzierter Sonneneinstrahlung auf das Wachstum der bedeutendsten Nutzpflanzen in unseren Breiten ergaben, dass sich die Ackerkulturen in drei Kategorien einteilen lassen:
  • Kategorie Minus: Pflanzen mit hohem Lichtbedarf, z.B. Mais, die schon bei geringer Beschattung mit Ertragsreduktion reagieren und für den Anbau unterhalb einer APV-Anlage deshalb weniger geeignet sind. 
  • Kategorie Null: Bei anderen Kulturarten, wie bspw. Raps, wirkt sich eine mäßige Beschattung kaum auf die Erträge aus.
  • Kategorie Plus: Schließlich gibt es Kulturen, für die eine Beschattung positive Auswirkungen auf die quantitativen Erträge hat (z.B. Kartoffel).

Klassifikation der wichtigsten Ackerkulturen in Deutschland. Quelle: Fraunhofer ISE

Klassifikation der wichtigsten Ackerkulturen, gültig für den Standort Deutschland. Quelle: Fraunhofer ISE

Basierend auf diesen vielversprechenden Ergebnissen wurde im Rahmen des Fraunhofer ISE Eigenforschungsprojekt 2012 eine Patent eingereicht, das heute in Europa und Japan eingetragen ist: „Verfahren zur simultanen Kultivierung von Nutzpflanzen und energetischen Nutzung von Sonnenlicht“. Abgesehen von den beschriebenen theoretischen Vorarbeiten liegen auch erste praktische Erfahrungen vor, bspw. aus Weihenstephan oder aus Frankreich. Allerdings gibt es bislang nur wenige experimentelle Daten zur Ertragsentwicklung. Diese Fragen sollen in dem APV-RESOLA Forschungsprojekt in Heggelbach, Herdwangen-Schönach, bearbeitet werden. Als Ackerfrüchte werden im ersten Jahr Kleegras, Sellerie, Kartoffeln und Weizen untersucht.