Agrarwende beschleunigen durch Photovoltaik in der Landwirtschaft

Nahrungsmittelanbau - Naturschutz - Ökologie und Energiewende verbinden

Landwirtschaft und Photovoltaik verbinden Lebensmittelproduktion und Ökostromherstellung
Bifaziale Module in Ost-West-Ausrichtung bei gleichzeitiger Nahrungsproduktion

Eine Doppelnutzung von Photovoltaik auf landwirtschaftlich genutzten Flächen unterstützt die Energiewende, sorgt für mehr Ökologie und hilft, kommunale und nationale Klimaziele früher zu erreichen.
Der Anteil an erneuerbar produziertem Strom steigt, ohne die Landwirtschaft zu stören oder gar zu verhindern. Forschungsergebnisse belegen positive Auswirkungen auf Ernteerträge, Artenschutz und Photovoltaikertrag. Auch technische und artenschutzspezifische Aspekte sowie die Marktwirtschaftlichkeit der Doppelnutzung sind ebenfalls dokumentiert.

Zur Definition von landwirtschaftlichen Photovoltaik-Freiflächenanlagen finden sich in den Fachmedien verschiedene Abkürzungen:

APV  Agrarphotovoltaik
PV-FFA  Photovoltaik-Anlagen auf Freiflächen
Agri-PV für engl. „Agriculture“  Agri-Photovoltaik
Agrar-PV  Agrar-Photovoltaik
Agro-PV für griechisch  „Agrós“ (Feld/Acker)  Agro-Photovoltaik

APV-Potentiale

APV ist ein zentraler Baustein für die deutsche /europäische Energie- und Agrarwende. Die Äcker und deren Ränder werden doppelt genutzt.
In China stehen bereits APV-Anlagen mit einer Gesamtleistung von 1,9 GW (Stand September 2021).

Hauptvorteile

Pflanzen und Tiere haben Schutz vor direkter Sonneneinstrahlung. Die Bodenfeuchte wird im Sommer besser gehalten. Die zusätzliche Verdunstung kühlt auch die Photovoltaik-Module. Diese Effizienzsteigerung wiederum erzeugt mehr Strom pro Modul.
Gerade kleinere landwirtschaftliche Betriebe kämpfen oft um die wirtschaftliche Existenz. Zusätzliche Einnahme aus der dezentralen Photovoltaik und Nutzung von selbst erzeugtem Strom stärken diese Betriebe. Auch Pächter oder Grundstücksbesitzer sowie Kommunen, kämpfen oft um jeden zusätzlichen Euro. Denn Agrarförderungen und Verkaufserlöse sind kein langfristig planbarer Umsatz.
Bürgerenergiegemeinschaften können zusammen mit Raiffeisengenossenschaften größere Anlagen betreiben, was für eine dezentrale Energiewende von beachtlicher Bedeutung ist.
Durch Viehbeweidung, Reduktion von künstlichen Düngemitteln, Schonung der Ressource Wasser, Rückkehr zu einem ökologischen Gleichgewicht und unbehandelten Blühstreifen erholt sich der Boden. Gleichzeitig verbessert sich das Mikroklima, da verschwundene Pflanzen und Tiere wieder zurückkommen.

Technik

Bei der Flächenbefestigung wird unterschieden zwischen Anlagen, die fest auf eine Himmelsrichtung ausgerichtet sind und Systemen, die sich mit Motoren immer zu der optimalen Sonneneinstrahlung hin ausrichten.

Photovoltaikanlagen über dem Acker

Die Module werden so hoch installiert, dass landwirtschaftliche Fahrzeuge unter ihnen hindurch fahren können. Das Verhältnis der Fläche der Module zur Freifläche und durch ihre Materialauswahl legt den Beschattungsgrad der Agrarfläche fest.
Beste Ergebnisse aus den Forschungs- und Pilotanlagen gab es im Himbeeranbau. Besonders für Wein, Obst, Kartoffeln, Winterweizen, Sellerie, Hopfen, Salat und Kleegras liegen belastbare Ergebnisse mit teilweise höheren Ernteerträgen vor. Die Kulturen Gerste, Raps oder Kohl zeigten weniger zusätzliches Wachstum.

Doppelseitige Module (bifazial)

Auf beiden Seiten der Module sind Solarzellen angebracht. Im Gegensatz zu klassischen Modulen mit Südausrichtung erzielen die beidseitig belegten Module in der Summe mehr Solarstrom. Die waagerechte Installation muss dann aber in Ost-West-Ausrichtung erfolgen.
Dies ermöglicht neue Anwendungspotentiale auf bisher nicht nutzbaren Flächen. So werden erste Anlagen als Solarzaun an Feldwegen, als Weidezaun oder als Hühnerauslaufbegrenzung eingesetzt.

APV-Weidezaun - Auslaufbegrenzung für Hühner, Schweine oder andere Stalltiere
Hühnerauslauf im Photovoltaikzaun

Besonders waagerecht aufgestellten Module im Abstand von maximal 25 Meter ermöglichen die Durchfahrt von landwirtschaftlichen Fahrzeugen mit entsprechenden Auslegertechniken. Auch Erntefahrzeuge mit einem parallel fahrenden Ernteaufnahmewagen haben lediglich die Schwierigkeit, den notwendigen Sichtkontakt zum Mähfahrzeug zu halten.

Finanzierung

Für landwirtschaftlichen Betrieben und Liegenschaftsverwaltungen stehen neben eigenen Investitionsmitteln weitere finanzielle Potentiale bereit.
Bürgerenergiegemeinschaften / Raiffeisengenossenschaften agieren entweder als Beteiligungspartner mit Ökostromanbietern oder finanzieren die Anlagen selbst. Gerade in Zeiten von explodierenden Energiepreisen kann die Lösung nur in verstärkter Eigenselbstversorgung der Betriebe liegen.

Bei Dachanlagen werden jetzt schon attraktive Pachtzahlungen gezahlt. Dies geht selbstverständlich auch für Freiflächenanlagen.
Zusätzlich können Anlagen auch über Crowdfunding-Kampagnen oder Leasing finanziert werden. Eventuell kommen auch Kompensationsgeschäfte in Frage, beispielsweise landwirtschaftliche Produkte im Tausch gegen Stromgutschriften.

Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG)
Eine Einspeisevergütung für für Photovoltaik-Anlagen sind nach den EEG-Änderungen neu geregelt. Flächen längs von Autobahnen oder Schienenwegen in einer Entfernung nach der EEG-Novelle über 200 m, sind nach dem EEG förderfähig. Diese Flächen sind meist auch Feldwege, Grünstreifen oder Hecken (auf Hängen). Die genaue Definition muss in einem Bebauungsplan der zuständigen Gemeinde/Kommune festgestellt werden.

Weiterhin besteht eine EEG-Förderungsmöglichkeit, wenn Ackerland und Grünland in einem benachteiligten Gebiet gemäß Richtlinie 86/465/EWG liegen und von den Bundesländern zur PV-Nutzung freigegeben wurden (Stand Dezember 2021).

Förderungen
Eine Einspeisevergütung für PV-Anlagen wird nach dem EEG bis zehn Megawatt gewährt, sofern sie auf einer förderfähigen Freifläche errichtet worden ist. Hierfür haben einige Bundesländer rechtliche Rahmenbedingungen geschaffen. Für gleichzeitiger AVP besteht immer noch ein von der alten Bundesregierung ausgesprochenes Doppelförderverbot.
Durch freie Finanzierungsmodelle (PPA) realisieren Ökostromanbieter Projekte, die ohne EEG auskommen.
Im Leitfaden für AVP vom Fraunhofer-Institut sind die verschiedenen Techniken und Handlungsmöglichkeiten aufgeführt. Dort wird auch beschrieben, dass APV heute schon ohne Änderungen der Gesetze möglich sein kann, wenn man den Behörden die überwiegende landwirtschaftliche Nutzung verdeutlichen kann.

Durch freie Finanzierungsmodelle (PPA) realisieren Ökostromanbieter Projekte, die ohne EEG auskommen.

Politik

Immer noch gehen einige Landwirte, Interessenverbände und der Politik davon aus, dass Photovoltaikmodule nur auf dem Boden installiert werden und damit landwirtschaftliche Flächennutzung nicht möglich ist.
APV ermöglicht aber den gleichzeitigen Betrieb von Photovoltaikanlagen, ohne den landwirtschaftlichen Ertrag zu gefährden.
Die Landwirtschaftsminister der Länder sind aufgerufen, das Doppelförderverbot von EU-Subventionen und APV-Einnahmen aufzuheben.
Das neue Bundes-Landwirtschaftsministerium könnte auch ein Ackerförderprogramm auflegen, welches analog dem 1.000-Dächerprogramm bei der Photovoltaik den großflächigen Einstieg in die APV vorbereitet.
Im Rahmen von einem Sektorkopplungsgesetz mit festen Fördersummen sollten bei Doppelnutzung pro ha und/oder Einführung einer Technologieprämie im EEG die gleichzeitige Nutzung von Landwirtschaft und Photovoltaik berücksichtigt werden. Dies soll höhere Kosten für APV gegenüber „reinen“ Freiflächenanlagen ohne landwirtschaftliche Nutzung ausgleichen.
Die Bundesländer sollten von der Länderöffnungsklausel Gebrauch machen und potentielle Flächen für EEG-Ausschreibungen auf benachteiligte Gebiete erweitern. Idealerweise fallen alle Ausschreibungen unter einem Megawatt Photovoltaik-Leistung. Gleichzeitig müssen Auflagen und Hemmnisse für Projekte ohne staatliche Förderungen fallen, beispielsweise den Stromverkauf an Liegenschaften in der Nachbarschaft.
Diese Anlagen müssen so ausgelegt sein, dass optimale Synergien eintreten. Effizienzgewinne und betriebswirtschaftliche Erfolgsparameter sind gemeinschaftlich zu planen und zu berücksichtigen.

Rechtliche Fragen

APVs unterliegen drei grundsätzlichen Rechtsbereichen:
1. EU-Direktzahlungen/Flächenprämien (GAP, Invekos-VO)
2. Bauordnungsrecht
3. EEG.
Mehrere Urteile belegen, dass EU-Direktzahlungen bei APV gewährt werden können, wenn die Fläche weit überwiegend für landwirtschaftliche Zwecke genutzt wird.
Im Leitfaden für AVP vom Fraunhofer-Institut sind die verschiedenen Techniken und Handlungsmöglichkeiten aufgeführt. Dort wird auch beschrieben, dass APV heute schon ohne Änderungen der Gesetze möglich sein kann, wenn man den Behörden die überwiegende landwirtschaftliche Nutzung verdeutlichen kann.

Energiewende und Klimaziele erreichen

Bisher bestand die Verbindung von Landwirtschaft und Energie lediglich aus dem Anbau von Energiepflanzen, meist Mais. Sollte der Mais oder andere Pflanzen zur Beimischung von Benzin dem Lebensmittelanbau zugeführt werden, kann auf der gleichen Fläche mit Photovoltaik die Energieerträge um den Faktor 25 bis 65 gesteigert werden (siehe auch Wikipedia-Link). Gleichzeitig sinkt die Anbaufläche von Produkten, die nicht der direkten menschlichen Ernährung dienen.
Das bedeutet auch, dass sich die potentiellen Einnahmen für die Fläche mindestens um den Faktor 10 erhöhen. Durch die Eigenstromversorgung der landwirtschaftlichen Betriebe und der umliegenden Liegenschaften sinken deren Energiekosten und der CO2-Ausstoss.
Welcher Unternehmer würde diese einmalige Chance verstreichen lassen, mit einer Umstellung der Produktpalette mindestens eine drastische Umsatzsteigerung zu erreichen – bei gleichzeitiger Senkung der Kosten?
APV steht im Koalitionsvertrag von SPD-GRÜNE-FDP (Bundesregierung-„Ampel“) und hilft die notwendigen Gigawatt-Ausbauquoten von erneuerbaren Energien zu erreichen.
Idealerweise wird APV in erfolgreiche Energiezellenkonzepte integriert, besonders in dezentralen Strukturen. Das Ziel 100 % Erneuerbare Energien in allen Sektoren bis 2030 kommt damit in erreichbare Nähe.

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Über Juergen Eiselt 11 Artikel
Klimaaktivist von Anfang an - erste Demo gegen Kohlekraftwerke schon Anfang der 1980er Jahre - Ausbildung: - Projektmanager für erneuerbare Energien, inklusive Energieberatungsausbildung - Berufserfahrungen: - Photovoltaikplanungen, Vertrieb und Energieberatungen vor Ort - Kommunikation: Energiefachbuchautor / Publizist - Vorträge und Präsentationen rund um Klimaschutz und erneuerbare Energien - Unterstützung von Umwelt- und Klimaschutzverbände