Gleichzeitige Strom- und Nahrungsmittelproduktion
Die Agri-Photovoltaik (Agri-PV) ermöglicht die gleichzeitige Erzeugung von Nahrungsmitteln und Solarstrom auf landwirtschaftlichen Flächen. Eine Studie der Universität Hohenheim und des Thünen-Instituts zeigt, dass zehn Prozent der landwirtschaftlichen Betriebe in Deutschland, die über besonders geeignete Voraussetzungen verfügen, rund neun Prozent des bundesweiten Strombedarfs decken könnten. Dies entspräche einer jährlichen Strommenge von 51 Terawattstunden.
Nach Berechnungen der Wissenschaftler könnte diese Strommenge rechnerisch drei Atomkraftwerke ersetzen. Für die Erzeugung dieser Energiemenge wären lediglich 0,7 Prozent der deutschen Ackerfläche, etwa 8.500 Hektar, erforderlich. Bei Agri-PV-Anlagen werden Solarmodule auf hohen Stelzen montiert, sodass die landwirtschaftliche Nutzung der Fläche darunter und daneben weiterhin möglich ist.
Wirtschaftliche Aspekte und Mehrkosten
Obwohl Agri-PV eine zusätzliche Einnahmequelle für Agrarbetriebe darstellen kann, sind die Stromentstehungskosten höher als bei herkömmlichen Photovoltaik-Freiflächenanlagen. Eine Vergütung von 8,3 Cent pro Kilowattstunde wäre notwendig, damit sich die Anlagen rentieren. Die Studie weist auf volkswirtschaftliche Mehrkosten von jährlich 1,2 Milliarden Euro im Vergleich zu konventionellen Freiflächenanlagen hin. Diese Mehrkosten entstehen durch die aufwendigere Installation der Solarpaneele auf Stelzen sowie durch mögliche Ertragseinbußen und andere Kosten bei der gemeinsamen Bewirtschaftung der Flächen.
Dr. Alexander Gocht vom Thünen-Institut betont, dass der Bau von Freiflächenanlagen zur Erzeugung derselben Strommenge den landwirtschaftlichen Flächen 6.500 Hektar Ackerland entziehen würde. Die Agri-PV-Technologie vermeidet diesen Flächenverlust.
Einflussfaktoren und regionale Unterschiede
Die Wirtschaftlichkeit einer Agri-PV-Anlage wird maßgeblich von der jährlichen Sonneneinstrahlung und den Investitionskosten beeinflusst. Die Wissenschaftler nutzten für ihre Schätzung einen repräsentativen Datensatz, der standort- und betriebsspezifische Gegebenheiten berücksichtigte.
Betriebe mit großen Ackerflächen, wie sie häufig in Ostdeutschland bei spezialisierten Ackerbaubetrieben zu finden sind, profitieren von Größenvorteilen. Hier fallen die Kosten für Bau, Wartung und Instandhaltung der Agri-PV-Anlagen vergleichsweise gering aus. In südlichen und westlichen Regionen Deutschlands, wo kleinere Betriebsgrößen dominieren, führen kleinere Agri-PV-Systeme zu höheren Investitions- und Wartungskosten. Diese Betriebe profitieren jedoch von einer höheren jährlichen Sonneneinstrahlung.
Auswirkungen auf die Pflanzenproduktion
Die Solarpaneele über den Anbauflächen reduzieren die Sonneneinstrahlung für die Pflanzen. Dies kann je nach Kultur unterschiedliche Folgen haben. Tristan Herrmann von der Universität Hohenheim erklärt, dass die Beschattung durch Agri-PV-Systeme in trockenen Jahren mit extremer Hitze sogar zu einer höheren Ertragsstabilität führen kann. Im Durchschnitt gingen die Ernteerträge unter Agri-PV-Anlagen jedoch um etwa 40 Prozent zurück.
Diese Ertragseinbußen haben laut Studie jedoch nur einen geringen Einfluss auf die Gesamtwirtschaftlichkeit des Betriebes. Insbesondere größere Betriebe können einen Rückgang des Deckungsbeitrags aus der Landwirtschaft durch geringere Investitions- und Instandhaltungskosten der Photovoltaikanlagen kompensieren.
Politische Rahmenbedingungen und Zukunftsperspektiven
Langfristig könnte die breite Einführung von Agri-PV in Deutschland jährlich zwischen 169 und 189 Terawattstunden Strom liefern. Sebastian Neuenfeldt vom Thünen-Institut schätzt, dass Agri-PV rechnerisch rund 30 Prozent des gesamten Strombedarfs in Deutschland decken könnte. Dafür wären etwa 30.000 Hektar Ackerfläche, oder rund drei Prozent der Anbaufläche, notwendig, auf denen sowohl Strom als auch landwirtschaftliche Erzeugnisse produziert werden könnten.
Die tatsächliche Umsetzung hängt maßgeblich von der finanziellen Unterstützung durch die Politik ab, um Investitionsanreize zu schaffen. Da Photovoltaikstrom nur begrenzt grundlastfähig ist, sind Speichertechnologien erforderlich. Agri-PV-Systeme könnten jedoch eine höhere gesellschaftliche Akzeptanz erfahren als Freiflächenanlagen, da keine Agrarfläche verloren geht und bei hochgeständerten Systemen oft auf eine Einzäunung verzichtet werden kann.
Jun.-Prof. Dr. Arndt Feuerbacher warnt jedoch vor der Gefahr, dass Landwirte die Bewirtschaftung der Flächen unter Agri-PV-Anlagen aufgeben könnten, wenn der landwirtschaftliche Deckungsbeitrag zu niedrig oder negativ wird. Er betont die Notwendigkeit angemessener politischer Konzepte, da Agri-PV einen wesentlichen Beitrag zu einem sauberen Energiesystem leisten und gleichzeitig den Verlust landwirtschaftlicher Fläche minimieren kann.
Hintergrund: Agri-Photovoltaik in Hohenheim
Die Universität Hohenheim ist Teil einer Arbeitsgruppe Agri-Photovoltaik, die durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz gefördert wird. In diesem Netzwerk tauschen sich Experten aus Forschung, Industrie und Politik über den Einsatz regenerativer Energien aus.