Steigende Flächenkonkurrenz stellt Landwirte vor große Herausforderungen. Mit Agri-PV können Böden doppelt genutzt werden: für Landwirtschaft und Solarenergie. In diesem Blog lernst du, wie Agrophotovoltaik Vorteile bringt.
💡 Zusammenfassung
- Agri-PV kombiniert Landwirtschaft und Solarenergie. Landwirte können Flächen für Nahrung und erneuerbare Energie nutzen. Photovoltaikmodule spenden Schatten und schützen Pflanzen vor Hitze.
- Erste Konzepte entwickelten Goetzberger und Zastrow 1981. 2021 entstand die DIN SPEC 91434 für klare Standards. Länder wie Japan, China und Deutschland setzen auf diese Technik.
- Agri-PV steigert Ernten, besonders bei Trockenheit. Im Projekt APV-RESOLA wuchsen Sellerie-Erträge um 12 %. Wasserverbrauch sank in PV-Gewächshäusern um bis zu 40 %.
- Vertikale Module sichern Erträge und sparen Platz. Systeme wie die in Baden-Württemberg liefern Strom und fördern Artenvielfalt. Agri-PV kann Tierhaltung effizienter machen.
- Förderungen wie das EEG stärken Agri-PV in Deutschland. Forschungsprojekte wie „PilotAgriPV“ untersuchen Potenziale. Klimawandel macht diese Technik zunehmend wichtig.
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Was ist Agri-PV?
Agri-Photovoltaik (Agri-PV) verbindet Landwirtschaft und Stromerzeugung auf einer Fläche. Photovoltaikanlagen werden über Nutzpflanzen oder Weideflächen installiert. Das Konzept wurde 1981 von Adolf Goetzberger und Armin Zastrow am Fraunhofer ISE vorgestellt.
Erste Prototypen baute Akira Nagashima 2004 in Japan.
2021 erschien in Deutschland die DIN SPEC 91434, um Standards für Agri-PV-Anlagen zu setzen. Solarmodule spenden Schatten, reduzieren Bodenerosion und optimieren die Sonneneinstrahlung für Pflanzenwachstum.
Agri-PV-Systeme fördern erneuerbare Energien und steigern gleichzeitig landwirtschaftliche Erträge.
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Vorteile der Agri-PV
Agri-PV bietet Landwirten neue Möglichkeiten zur Nutzung ihrer Flächen. Sie trägt gleichzeitig zur nachhaltigen Energiegewinnung und Klimaschutz bei.
Doppelte Nutzung von Flächen
Landwirtschaftliche Flächen dienen gleichzeitig der Nahrungsmittelproduktion und der solaren Stromerzeugung. Photovoltaikmodule erzeugen Energie, während darunter weiterhin Kartoffeln, Mais oder Maniok wachsen können.
Das verhindert Flächenkonkurrenz. 2021 lag die weltweit installierte Leistung bei über 14 GW. Länder wie Japan und China nutzen diese Technik seit Jahren. Südkorea plant bis 2030 eine Leistung von 10 GW.
Solaranlagen spenden Schatten, was Pflanzen vor zu starkem Sonnenlicht schützt. Das fördert nachhaltiges Wachstum und bringt ökologische Vorteile. Die Fläche bleibt produktiv, ohne zusätzliche Böden zu versiegeln.
Agri-PV-Systeme wie vertikale Module steigern Effizienz und unterstützen die Energiewende. Schafe und andere Tiere können zudem unter Agri-PV-Anlagen grasen.
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Verbesserte Ernteerträge
Agri-PV steigert die Erträge, besonders bei Trockenheit. Im Forschungsprojekt APV-RESOLA in Heggelbach (2016) wuchsen Sellerie-Erträge um 12%, während Kleegras leicht auf -8% sank.
Photovoltaikmodule spendeten Schatten und schützten Pflanzen vor Hitze. Die Produktivität stieg laut Dupraz bis zu 73%. Schattenspendende Solarzellen halfen, Ertragseinbußen zu vermeiden.
Energiepflanzen profitieren durch Agrophotovoltaik von besserer Wassernutzung. Sonnenenergie wird mit erhöhter Effizienz genutzt. Pflanzenschutz und Energieproduktion werden dabei kombiniert.
Das verbessert Nachhaltigkeit und verringert Risiken bei Ernten in Trockenperioden.
Reduzierter Wasserverbrauch
PV-Gewächshäuser senken den Wasserverbrauch deutlich. Sie schützen Pflanzen vor starker Sonne und reduzieren die Verdunstung. Studien aus 2018 zeigen, dass die Verdunstung um bis zu 29% sinkt.
Weniger Wasserverlust spart Ressourcen in der Landwirtschaft.
Die Kombination aus Agri-PV-Anlage und Bewässerungssystemen erhöht die Effizienz. Photovoltaikmodulen bieten Schatten für Böden und Pflanzen. Dadurch werden Böden kühler und trocknen langsamer aus.
Der gezielte Einsatz von Paludikulturen verbessert zusätzlich die Wassernutzung.
Antizyklische Stromproduktion
Agri-PV-Anlagen erzeugen Strom auch bei geringer Nachfrage. An bewölkten Tagen oder im Winter liefern sie Energie, wenn andere Anlagen weniger produzieren. Vertikale Agri-PV erzielt bis zu 20 % mehr Ertrag.
Diese Technik entlastet die Strombörse durch dezentrale Energieerzeugung und verbessert das Lastmanagement.
Der erzeugte Strom kann gespeichert oder direkt genutzt werden. Mit bifacialen Modulen, eingeführt 2019, steigt die Effizienz um bis zu 15 %. Das unterstützt die Ziele des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG 2023) und fördert den Ausbau erneuerbarer Energiequellen.
Ökologische Aufwertung der Flächen
Blühstreifen neben Agri-PV-Anlagen fördern die Artenvielfalt. Sie bieten Lebensraum für Insekten und Vögel. Das Projekt BiWiBi aus 2020 zeigt Synergien zwischen Solaranlagen, Blühstreifen und Ackerbau.
Die Mischung aus Solar-Photovoltaik und Blühflächen schützt Böden vor Erosion.
Die Kombination reduziert den Einsatz von Pestiziden. Sie verbessert den Boden durch natürliche Prozesse. Agri-PV schützt sensible Ökosysteme und verringert landwirtschaftlichen Druck auf Landschaften.
Maßnahmen wie diese stärken das Aktionsprogramm natürlicher Klimaschutz und die Nutzung nachwachsender Rohstoffe.
Agri-PV-Systeme
Agri-PV-Systeme verbinden Landwirtschaft und Solarenergie clever. Sie passen sich den Bedürfnissen von Pflanzen, Tieren und erneuerbaren Energien an.
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Vertikale Agri-PV
Vertikale Agri-PV nutzt bifaciale Module, die beidseitig Sonnenlicht einfangen. Solche Anlagen steigern den Energieertrag um bis zu 20 %.
Der Solarpark Donaueschingen-Aasen von 2020 bedeckt 12 Hektar Fläche mit 11.000 Modulen. Diese Anlage liefert genug Strom für etwa 1.400 Haushalte.
Die Module stehen senkrecht und lassen Platz für Landwirtschaft dazwischen. Diese Bauweise schützt Böden vor Austrocknung. Durch die Schatten spenden die Module den Pflanzen Schutz vor Hitze.
Das spart Wasser und erhöht die Effizienz der Flächennutzung.
Geschlossene Systeme
Geschlossene Systeme in der Agri-PV kombinieren Gewächshäuser mit Solarmodulen. Diese Anlagen reduzieren den Wasserverbrauch um bis zu 40 %. Weniger Pestizide sind nötig, da das geschützte Klima Schädlinge verringert.
Solche PV-Gewächshäuser vereinfachen den Genehmigungsprozess, da sie als Gebäude gelten.
Die Stromproduktion erfolgt direkt am Ort der Landwirtschaft. Solarmodule können die Energie für Bewässerung oder Kühlung bereitstellen. Dies steigert die Energieeffizienz und unterstützt die Speicherung erneuerbarer Energien.
Geschlossene Agri-PV-Systeme sind ideal für empfindliche Pflanzen, die von stabilem Klima profitieren.
Offene Systeme
Offene Systeme in der Agri-PV nutzen hochaufgeständerte Anlagen (mind. 2,1 m hoch). Diese ermöglichen eine maximale Flächenverlustquote von nur 10 %. Landwirte profitieren von einer flexiblen Bewirtschaftung darunterliegender Flächen.
Tiere wie Schafe oder Vieh können problemlos integriert werden. Die Kombination aus Landwirtschaft und Photovoltaik ist effizient.
Die Stromproduktion folgt den Bewegungen der Sonne nachgeführt. Agrophotovoltaik dieser Art bieten Vorteile für Pflanzenwachstum und Tierhaltung. Laut DIN SPEC 91434 gehört diese Technik zur Kategorie I.
Sie verbessert die Nutzungspotenziale durch reduzierte Einschränkungen beim Bewirtschaften.
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Anwendungsfelder der Agri-PV
Agri-PV kann das Pflanzenwachstum fördern und den Flächenverbrauch senken. Entdecken Sie, wie diese Technik Landwirtschaft revolutioniert!
Pflanzenwachstum und Erträge
Schattentolerante Pflanzen wie Gurken, Salat und Beeren profitieren von Agri-PV-Anlagen. Bis zu 30 % weniger Einstrahlung fördern ihr Wachstum. Bei Mais und Klee sind jedoch Ertragsverluste durch Verschattung möglich, da sie mehr Licht benötigen.
Unter den PV-Modulen wächst Biomasse langsamer, bietet jedoch eine höhere Futterqualität. Obst und Beeren können sich bei reduzierter Sonnenstrahlung besser entwickeln. Kombinationen verbessern Ernteerträge und schützen vor extremem Wetter.
Schatten wirkt wie ein Schutzschild gegen Hitze und Trockenheit.
Integration von Tierhaltung
Agri-PV-Anlagen bieten Schatten, der Hitzestress bei Tieren reduziert. Schafe können zwischen den Modulen grasen und zugleich für die Pflege der Vegetation sorgen. Zwischen 1996 und 2001 zeigte sich, dass Futtererträge im Schatten gleich oder sogar höher ausfielen.
Das sorgt für nachhaltige Tierhaltung und bessere Ressourcennutzung.
Mit einer Agri-PV-Anlage wird die Fläche doppelt genutzt. Tierhaltung wird effizienter, da Tiere von der natürlichen Kühlung profitieren. Diese Form der Integration verbessert die ökologische Balance und steigert die Biomasse um bis zu 90 %, wie Studien der Oregon State University zeigen.
Agri-PV in Deutschland
Agri-PV gewinnt in Deutschland durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) und Marktprämien an Bedeutung. Entdecke, wie Pilotanlagen wie in Heggelbach Erfolg haben!
Modellregion Baden-Württemberg
Baden-Württemberg wurde 2022 zur Modellregion für Agri-PV-Anlagen ernannt. Fünf Systeme mit einer Gesamtleistung von bis zu 1.700 kWp sind hier aktiv. Eine Pilotanlage in Heggelbach zeigt, wie effizient die doppelte Flächennutzung funktioniert.
Die Apfelplantage in Kressbronn erstreckt sich über 0,4 Hektar. Sie erzeugte 2022 insgesamt 199.000 kWh Strom. Bis Oktober 2023 stieg die Produktion auf 249.000 kWh an. Der Obsthof Vollmer setzt auf 5 Hektar semitransparente und opake Module ein.
Solche Projekte helfen dem Bundesland, erneuerbare Energien auszubauen und Flächen ökologisch aufzuwerten.
Rechtlicher Rahmen und Förderung
Für Agrophotovoltaik-Anlagen in Deutschland gelten klare Regeln. Eine Bauleitplanung und Baugenehmigung sind Pflicht. Laut DIN SPEC 91434 muss mindestens 66% des landwirtschaftlichen Einkommens erhalten bleiben.
Bebauungspläne bieten oft die Grundlage für solche Projekte. Leitfäden aus 2020 und 2022 helfen bei der Umsetzung. Die Richtlinie 92/43/EWG berücksichtigt Ausgleichsmaßnahmen für betroffene Flächen.
Förderprogramme unterstützen Agrar-Photovoltaik-Projekte, um erneuerbare Energien zu stärken. Solche Regelungen zielen auf Nachhaltigkeit und Schutz nachwachsender Rohstoffe. In Modellregionen wie Baden-Württemberg wird Agri-PV aktiv vorangetrieben.
Organische Photovoltaik könnte hier zukünftig eine wichtige Rolle spielen.
Zukunftsaussichten und Forschungsbedarf
Die Forschung zu Agri-PV steckt noch in den Anfängen. Projekte wie „Konzeption von Agri-Photovoltaik-Anlagen“ und „PilotAgriPV“ untersuchen die Möglichkeiten. Das TFZ testet drei Systeme über drei Jahre.
Ziel ist es, nachhaltige Energie und Landwirtschaft zu verbinden. Organische Photovoltaik könnte in Zukunft eine wichtige Rolle spielen. Sie ist leicht, flexibel und umweltfreundlicher als herkömmliche Solarzellen.
Mehr Förderung für Agri-PV-Anlagen wäre nötig. Ein klarer rechtlicher Rahmen fehlt oft. Das könnte Investitionen bremsen. Außerdem braucht es mehr Studien zu Wasserverbrauch und Ertragssicherheit.
Regionen wie Baden-Württemberg zeigen die Chancen der Integration. Klimawandel und erneuerbare Energien machen Agri-PV unverzichtbar. Der Ausbau könnte auch die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen senken.
Fazit
Agri-PV steigert die Flächeneffizienz durch doppelte Nutzung und unterstützt die Energiewende. Landwirte können gleichzeitig Strom- und Pflanzenproduktion betreiben. Durch reduzierte Wasserverbrauch und geringere Pestizideinsatz wird die Umwelt geschont.
Die Technologie fördert Artenvielfalt und nachhaltige Landwirtschaft.
Investitionen in Agri-PV-Anlagen sind rentabel. Sie bieten höhere Erträge als herkömmliche Photovoltaikanlagen. Spezielle Standards wie DIN SPEC 91434 schaffen klare Regeln für die Nutzung.
Mit Agrophotovoltaik können Deutschland und Europa den erneuerbaren Strom-Ausbau vorantreiben.
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