AgriPV – wer hat’s erfunden?

1981 wurde das Konzept Agri-PhotoVoltaik (AgriPV) von Prof. Dr. Adolf Goetzberger, Gründer des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE, und Dr. Armin Zastrow erstmals vorgestellt. Sie erkannten die Synergie-Effekte einer doppelten Land-Nutzung. In ihrer Forschung untersuchten sie, wie herkömmliche PV-Anlagen angepasst werden sollten, um parallel zur Solar-Strom-Erzeugung ein homogenes Pflanzen-Wachstum zu ermöglichen.

Leider vergingen zwanzig Jahre bis 2004 in Deutschland die erste Pilot-Anlage umgesetzt werden konnte. 2011 folgten dann Projekte in Frankreich und Italien, 2013 in Japan, 2015 in China, 2018 in den USA. Seit 2020 findet jährlich eine Konferenz “AgriVoltaics” statt und es kommt Schwung in die Sache.

Heute gibt es mindestens 78 AgriPV-Anlagen in Deutschland mit einer Kapazität von 293,533 Mega Watt Peak (MWp) auf einer landwirtschaftlichen Fläche von 566,5 Hektar (ha). Sie ergänzen Ackerbau, Gartenbau, Grünland, Weinbau und Forst-Wirtschaft.

Da die AgriPV-Anlage von Veringenstadt noch nicht auf der Karte erscheint, können wir getrost davon ausgehen, dass die Zahlen auf der Karte eher am unteren Ende liegen. Ich wünschte zudem, dass die Angaben vollständiger wären. Die offenen Daten weisen doch einige Lücken auf. Seisdrum, anderes Thema.

Funktionsweisen & Typen von AgriPV

AgriPV erzeugt Strom auf dieselbe Art und Weise wie konventionelle Photo-Voltaik-Anlagen auf Freiflächen (ohne landwirtschaftliche Nutzung) und Dächern. Indes stellen sie zusätzliche Ansprüche an die technischen Komponenten – sowohl hinsichtlich der Solar-Module, Wechsel-Richter, Aufständerung und Sicherung der Anlagen. Schließlich sind sie nicht nur den Elementen, sondern auch den land-wirtschaftlichen Arbeiten ausgesetzt bzw. sollen diese nicht behindern. Die genauen Kriterien und Anforderungen für AgriPV regeln seit 2021 die DIN SPEC 91434 für land-wirtschaftliche und die DIN SPEC 91492 für Anwendungen der Tier-Haltung.

Um dieser Vielfalt flexibel zu begegnen, entwickelten die Forscher:innen optimierte Lösungen. Das Fraunhofer ISE unterscheidet zunächst in offene und geschlossene Systeme:

Geschlossene AgriPV-Systeme

Geschlossene AgriPV-Anlagen sind spezielle Gewächs-Häuser, bei denen Photovoltaik in die Dach- und / oder Fassaden-Konstruktion integriert wird. Laut Bau-Gesetz-Buch handelt es sich bei PV-Gewächs-Häusern um ein Gebäude. Das vereinfacht den Genehmigungs-Prozess.

Landwirtschaftliche Glas- oder Folien-Häuser bieten von sich aus Schutz vor Schädlingen und Krankheiten, Temperatur-Schwankungen, Verdunstungen sowie Niederschlägen. Land-Wirtinnen und Land-Wirte steigern darunter ihren Ertrag. Ferner können in Gewächs-Häusern Wasser- und Pestizid-Kreisläufe umgesetzt werden, wodurch sich deren Verbrauch und Umwelt-Wirkungen drastisch reduzieren lassen. Im Kommen ist überdies Automatisierung, um die oftmals händische Arbeit zu erleichtern. Doch Digitalisierung und Steuerung der Anlagen bedarf zusätzlicher Energie. Gewächs-Häuser – wie auch Kühl-Häuser und Ställe – zählen in der Agrar-Wirtschaft zu den energie-intensivsten Gebäuden.

Mit Photovoltaik können Land-Wirt:innen nicht nur die benötigte Energie für diese Häuser produzieren, sie können das Klima für ihre Pflanzen weiter optimieren. Es gibt Lösungen, die viel und Lösungen die weniger Licht ins Gewächs-Haus lassen. Idealerweise kombinieren sie Photovoltaik mit Speicher-Technologien.

Offene AgriPV-Systeme

Offene Agri-PV-Anlagen unterteilen die Forscher:innen vom Fraunhofer ISE wiederum in

• hoch aufgeständerte Systeme: Bewirtschaftung unter den Modulen und
• boden-nahe Systeme: Bewirtschaftung zwischen den Modulen.

Was uns zurück nach Veringenstadt bringt:

Bei der AgriPV-Anlage im Süd-Osten von Veringenstadt handelt es sich um hoch aufgeständerte Systeme. Das Besondere: Die Solar-Paneele folgen voll-automatisch der Sonne mit speziellen Trackern.

Der nördliche Teil der Anlage (im Foto links) ist für den Bio-Bauern so optimiert, dass er eine möglichst lange Bahn fahren kann. Das hatte er sich ausdrücklich so gewünscht. Die Module können sich von Nord nach Süd drehen. Ferner werden zwar größere Solar-Module verwendet, jedoch pro Tisch nur eines in der Höhe. Dadurch wirken sie im Vergleich zum südlichen Teil “kleiner”.

Ich interessiere mich mehr für den südlichen Teil der Anlage. Dabei handelt es sich um ein hoch aufgeständertes System mit Ost-West-Ausrichtung. Um die Fläche zu vergrößern wurden zwei Solar-Module übereinander montiert.

Im vorliegenden Fall wurden bi-faziale Glas-Glas-Module verbaut – also Module, die auch die von der Erde reflektierten Sonnen-Strahlen an der Unterseite einfangen und nutzen können. Das erhöht die Leistung der AgriPV-Anlage noch einmal. Das ist vor allem in den dunklen Monaten oder während auf der Alb Schnee liegt für die Energie-Erzeugung ein weiterer Plus-Punkt.

Apropos Schnee: Das Nachführen der Solar-Module mindert ferner Abtropf-Kanten von Niederschlägen, die sich negativ auf die angebauten Pflanzen auswirken würden. Eine Wetter-Station vor Ort überwacht die aktuelle Lage. Das betrifft sowohl Niederschläge – Regen, Hagel, Schnee – als auch Wind. Die großen Solar-Tische können ungewollt zur Segel-Fläche werden. Bei starkem Wind dreht sich die Anlage daher ins Lee.

Voll-automatisch reguliert sich die Anlage weitestgehend selbst. Den Status der Energie-Erzeugung und Ertrag der Sonnen-Ernte können die Betreiber jederzeit auf ihrem Steuer-Pult ablesen.

Unabhängig voneinander erzählen mir Christoph und sein Kollege Ruben Schenk, wie wichtig der wertschätzende und persönliche Austausch aller Beteiligten für eine erfolgreiche Kooperation ist. Beim Projekt in Veringenstadt rufen die Bäuer:innen heute noch kurz bei wpd an, sobald sie auf die Anlage fahren. Rein technisch wäre das nicht nötig. Die Landwirt:innen können den Bewirtschaftungs-Modus selbst mit einem Schlüssel aktivieren.

Die Menschen indes legen Wert darauf und halten persönlichen Kontakt. Das ist eine gute Basis, um als Partner:innen über die anvisierten zwei Jahr-Zehnte (mindestens) gut zusammenzuarbeiten – und das auch in Krisen-Zeiten, wenn Kompromisse gefunden oder unverzüglich gehandelt werden muss, um Schaden an der Ernte oder der Technik zu vermeiden. Obendrein minimiert es den Aufwand von regelmäßig stattfindenden Inspektionen und Wartung. Damit meine ich nicht nur den erleichterten Arbeitsaufwand – weniger Logistik ist notwendig und das kommt der Natur zugute.