Der Begriff Agriphotovoltaik (auch Agrophotovoltaik oder Agrarphotovoltaik, engl. agrivoltaics) beschreibt die Doppelnutzung einer landwirtschaftlichen Nutzfläche: Neben der Erzeugung von Nahrungs- oder Futtermitteln bzw. nachwachsenden Rohstoffen wird auf der Fläche gleichzeitig Strom mithilfe von Photovoltaikanlagen erzeugt. Die landwirtschaftliche Nutzung der Fläche bleibt jedoch vorrangig.

Ein Mähdrescher bei der Arbeit zwischen vertikalen Solarmodulen.
Mahd zwischen bifacialen Modulen im Solarpark Aasen. Foto: Next2sun

Die Überlegung Ackerflächen, Grün- und Weideland und Flächen von Sonderkulturen auch für die Stromerzeugung zu nutzen ist eine Reaktion auf die zunehmende Flächenkonkurrenz. Hier spielt beispielsweise Flächenverbrauch durch Bebauung und Versiegelung eine Rolle. Aber auch die energetische Nutzung von Flächen, beispielsweise durch den Anbau von Energiepflanzen für die Gewinnung von Biogas oder durch Windkraft- sowie Photovoltaikfreiflächenanlagen wird im Zuge der Energiewende weiter zunehmen. Daneben benötigen Landwirte mit Tierhaltung oder einer Biogasanlage landwirtschaftliche Flächen für die Ausbringung von Wirtschaftsdünger bzw. Gärresten. Die Flächenkonkurrenz wächst also. Die Agriphotovoltaik könnte diesen Flächenkonflikt durch die Doppelnutzung entschärfen und gleichzeitig den Landwirten eine zusätzliche Einkommensmöglichkeit bieten. Durch eine Umnutzung der unmittelbaren Stellflächen der Photovoltaikanlagen innerhalb agriphotovoltaisch genutzter Acker- oder Grünlandflächen, könnten diese Bereiche zur Biodiversität beitragen und somit einen Beitrag zum Naturschutz leisten.

Forschungsanlagen und erste Pilotanlagen

Erste Agriphotovoltaik-Anlagen sind in Deutschland bereits im Betrieb. Zum einen handelt es sich um Forschungsanlagen (z.B. APV-Resola), wie beispielsweise auf einem Biohof in Heggelbach. Zum anderen sind es Anlagen, die zwar zunächst als Freiflächenphotovoltaikanlage (teils mit Hilfe von Crowdfounding) geplant und gebaut worden sind, die aber den Charakter einer Agriphotovoltaikanlage aufweisen, da sowohl Strom als auch Gras als Viehfutter oder Feldfrüchte auf der gleichen Fläche erzeugt werden. In Ländern wie Frankreich (hier wird die Agro-PV gezielt gefördert) oder China gibt es bereits Anlagen, die schon länger in Betrieb sind.

Unter hoch augeständerten Solarmodulen breitet sich eine Grünflcähe mit einem Traktor aus.
Das Fraunhofer ISE untersucht die Agriphotovoltaik in Heggelbach am Bodensee. Foto: Fraunhofer ISE

In Deutschland steckt die Agriphotovoltaik noch in den Kinderschuhen. Allerdings ist der Ruf nach einer politischen Förderung gewachsen. Und mit der Novelle des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG2021) haben Bundestag und Bundesrat im Dezember 2020 erstmals eine reguläre Förderung für Agriphotovoltaik beschlossen. Im Zuge der sogenannten Innovationsausschreibungen wird die Bundesnetzagentur ab 2022 erstmals die Förderung von zunächst 50 Megawatt pro Jahr in Form einer EEG-Marktprämie speziell für Agriphotovoltaik-Projekte und andere “besondere” Solaranlagen aus. Gesonderte Ausschreibungen erscheinen nötig, da die Agriphotovoltaik im Verhältnis zu normalen Photovoltaik-Freiflächenanlagen noch teurer ist.

Spezielle Aufständerung

Für die Agriphotovoltaik haben sich bislang zwei spezifische Formen der Aufständerung der Photovoltaikmodule entwickelt. Zum einen werden die Photovoltaikmodule ähnlich wie in einer Freiflächenanlage aufgebaut – allerdings sind die Ständer, auf denen die Module befestigt sind, viel höher (je nach Kulturart und Maschineneinsatz). Zum anderen können die Module vertikal aufgestellt werden, so dass der Flächenverbrauch vermindert wird.

Speziell bei Vertikalsystemen, aber auch sonst, werden in der Agriphotovoltaik häufig bifaziale Module eingesetzt. Diese nutzen auch Licht, welches direkt oder indirekt auf den Rückseiten der Module einfällt. Dies erhöht die Produktivität der einzelnen Module und die Variationsmöglichkeiten für die Installation. Neben diesen Spezialkonstruktionen kommen in der Agriphotovoltaik allerdings auch die aus üblichen Freiflächenanlagen bekannten Modultische zum Einsatz. Wobei aber die Modulreihen mit so viel Abstand gesetzt werden, dass zwischen ihnen Landwirtschaft möglich bleibt.

Aufgeständerte Solarmodulreihen beschatten eine Agrarfläche, dazwischen fährt ein Traktor.
Eine Agriphotovoltaikanlage mit klassischen Modultischen kann unter bestimmten Voraussetzungen die Ernteerträge sogar verbessern. Foto: Öko-Haus GmbH
Anwendung von Agriphotovoltaik-Systemen

Die Möglichkeit der Integration von Agriphotovoltaik in bestehende landwirtschaftliche oder gartenbauliche Systeme sind vielseitig. Besonders vielversprechend scheint die Überdachung von Sonderkulturen oder mehrjährigen Kulturen zu sein, sofern daraus eine höhere Wertschöpfung pro Fläche resultiert. Hier wäre insbesondere der Anbau von Beeren oder Äpfeln sowie von schattentoleranten Gemüsekulturen zu nennen. Interessant ist der Einsatz von vertikal errichteten bifazialen Modulen auf Acker- oder Grünland. Die Modulreihen sind dabei in Nord-Süd-Richtung ausgerichtet, so dass die Module wechselweise von Osten und von Westen bestrahlt werden. Im Tagesverlauf erzielen sie auf diese Weise einen relativ gleichmäßigen Energieertrag ohne die sonst übliche Mittagsspitze. Dies zeigt bereits ein Projekt in Donaueschingen mit dem Anlagentyp des Anbieters Next2Sun.

Der Einsatz der Agriphotovoltaik in der Landwirtschaft oder im Gartenbau bietet viele Möglichkeiten, die im Einzelnen noch zu erforschen sind. Auch ist eine Anschubförderung dieser neuen Form der Flächen-Nutzung vonnöten, da höhere Kosten im Vergleich zu einer üblichen Photovoltaik-Freiflächen-Anlage anfallen. Im Besonderen sind hier die Kosten für die Unterkonstruktionen der Photovoltaikanlage zu nennen, die je nach Kulturart variieren können. Ob sich eine Agriphotovoltaik-Anlage wirtschaftlich rechnet, hängt von vielen Faktoren ab, die im Einzelfall genau zu prüfen sind. Nach Untersuchung des Fraunhofer Instituts für Solare Energiesysteme zeichnet es sich dabei ab, dass der Strom aus einer Agriphotovoltaik-Anlage am wertvollsten ist, wenn Landwirte ihn für den Eigenverbrauch nutzen und somit den externen Strombezug ihres Betriebes verringern.

Genehmigung und Wirtschaftlichkeit der Anlagen

Ob und in welchem Maße Agriphotovoltaik-Installationen wirtschaftlich zu betreiben sind, ist von rechtliche Rahmenbedingungen abhängig. Diese befinden sich aktuell im Fluss. So ist bislang unklar, ob die doppelt genutzten Flächen weiterhin Direktzahlungen aus dem EU-Agrarhaushalt erhalten werden. Bisher ist das nicht der Fall. Die neueste EU-Agrarreform könnte dies ändern.

Was die Förderung betrifft, so schafft das neue EEG 2021 nun Klarheit. Agri-Photovoltaikanlagen können künftig an der Innovationsauschreibung teilnehmen. Bei den Innovationsausschreibungen ab dem Jahr 2022 wird ein Segment von 50 MW für Parkplatz-, Agri- und Floating-PV Anlagen reserviert. Gebote sind für Anlagen in einer Größe zwischen 100 kW und 2 MW zulässig. Agrophotovoltaikanlagen konkurrieren demnach mit anderen sogeannten “besonderen” Solaranlagen wie Floating PV und Parkplatzüberdachungen um fixe Marktprämien. Wobei ausschließlich Gebote für sogenannte Anlagenkombinationen möglich sind. Eine Agri-PV-Anlage kann an der Ausschreibung also nur zum Beispiel in Verbindung mit einem Speicher oder einer Windenergieanlage, teilnehmen. Genaue Kriterien, die dabei für die einzelnen Anlagentypen gelten sollen, legt die Bundesnetzagentur nach § 15 der Innovations-Ausschreibungs-Verordnung (InnoAusV) bis zum 1. Oktober 2021 fest. Der erste Ausschreibungstermin soll der 1. April 2022 sein.

Landschaftsbild und Akzeptanz

Dass auch die Agriphotovoltaik das Landschaftsbild verändert, ist nicht zu leugnen. Im Gegensatz zu den klassischen Freiflächenphotovoltaikanlagen ist die Bebauung mit Modulen jedoch in einigen Spielarten der Agriphotovoltaik nicht so konzentriert. Zu nennen sind hier der Einsatz von vertikalen Modulen, aber auch eine Integration von klassisch aufgeständerten Modulreihen in große Schläge. Bei Befürwortern der kombinierten Flächennutzung besteht daher die Hoffnung, dass Agriphotovoltaik die Akzeptanz für Freiflächenphotovoltaik in der öffentlichen Meinung stärken könnte.

In der Regel stehen die Menschen einem Erneuerbare-Energien-Projekt positiver gegegenüber, wenn sie bereits in der Planungsphase miteinbezogen werden. Pluspunkte kann eine Agriphotovoltaikanlage auch gewinnen, wenn die Anlage so konzipiert ist, dass zusätzlich auch die Natur davon profitiert. Denkbar ist zum Beispiel, diese Anlagen in Blühstreifen zu integrieren. Da gilt es die entsprechenden Maßnahmen in den Eco-Schemes der Europäischen Union zu verankern, damit EU-Direktzahlungen auch für agriphotovoltaisch genutzte Flächen fließen können.

28.12.2020 | Autorin: Ute Meyer-Heinemann
© Solarthemen Media GmbH

Die Autorin: Ute Meyer-Heinemann ist Agraringenieurin und Buchautorin. Seit vielen Jahren widmet sie sich den erneuerbaren Energien. Sie verantwortet das Marketing der Solarthemen Media GmbH.

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