Erneuerbare Energien Mit Solarzellen auf den Äckern gegen die Energiekrise?

Die Bundesregierung will den Ausbau der erneuerbaren Energien rasch vorantreiben. Unter anderem soll der Anteil von Wind-, Solar- und Wasserkraft bis 2030 auf 80 Prozent des Stromverbrauchs steigen. Zuletzt lag er bei knapp der Hälfte. Ein entsprechendes Gesetzespaket hat der Bundestag beschlossen. Es sieht auch den großflächigen Ausbau von Solarparks auf oder über landwirtschaftlichen Nutzflächen vor. In der Praxis gibt es schon einige Beispiele solcher Agri-Photovoltaik-Anlagen.

Solaranlage und Obstanbau in Gelsdorf
Fünf Meter über den Anbauflächen erzeugen die Solarmodule Strom auf der Agri-Photovoltaikanlage in Gelsdorf und dienen zugleich aus Schutz. Bildrechte: MITTELDEUTSCHER RUNDFUNK

Stromgewinnung und gleichzeitig Wetterschutz

Dass sich Landwirtschaft gut mit Energiegewinnung aus der Sonne verbinden lässt, zeigt eine Solaranlage auf einem Bio-Obsthof im rheinland-pfälzischen Gelsdorf. Auf den Feldern erzeugen Solarmodule aus Glas in etwa fünf Meter Höhe Strom, während unter ihnen die Pflanzen gedeihen. Die Module halten gleichzeitig extremes Wetter ab, wie Hof-Eigentümer Johannes Nachtwey erklärt: "Wir haben Schutz vor Hagel, Starkregen, vor zu intensiver Sonneneinstrahlung, die zu Sonnenbrand bei den Äpfeln führen kann, und wir haben natürlich die Erzeugung von grünem Strom."

Die Energieerzeugung hätte laut Nachtwey noch weitere Vorteile: Die Bewässerung der Pflanzen könne zum Beispiel elektrifiziert und automatisiert werden. "Da bieten sich unglaublich viele Möglichkeiten", so der Bio-Obstbauer. Acht Apfelsorten werden unter den Solarmodulen angebaut. In den nächsten fünf Jahren wird das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme die Methode aus Gelsdorf wissenschaftlich begleiten. Untersucht werden soll zum Beispiel, ob der Wetterschutz wirkt und ob trotzdem genug Licht für die Apfelbäume durchkommt. Das Projekt wird von Land und Bund gefördert.

Smartphone-App steuert Bewässerung

Im ostwestfälischen Büren bilden Solarmodule ein komplettes Gewächshaus: Wie ein Dach stehen die Module über den Anbauflächen, wo Äpfel und Beeren wachsen. In dieser Agri-Photovoltaikanlage liefern die Solarmodule auch den Strom für die vollautomatische Lüftung und Klimatisierung.

Solaranlage und Obstanbau in Büren
Das Dach aus Solarmodulen liefert die Energie für Lüftung, Klimatisierung und Bewässerung auf der Anlage in Büren. Bildrechte: Umschau

Ebenfalls mit der Solarenergie gespeist wird die Bewässerung der Anlage. Landwirt Fabian Karthaus spricht hier von einer Kreislaufwirtschaft: "Das heißt, der Regen, der vom Dach tropft, ist hier mittig in der Drainage aufgefangen, aufbereitet und wird dann über die Tröpfchenbewässerung der Pflanze wieder zugeführt. Und zwar nicht nur dann wenn es regnet, sondern smart, per App."

Eine Wetterstation, die Fabian Karthaus und seine Mitarbeiter in der Anlage aufgebaut haben, ist mit der App verbunden: "Scheint viel Sonne, ist es windig, bewässern wir etwas länger. Scheint wenig Sonne und es regnet vielleicht, ist die Bewässerung ganz aus." Die smarte Lösung ermöglicht so den Obstanbau auch in Regionen, die klimatisch dafür nicht so gut geeignet sind.

Optimale Energieausbeute dank moderner Technik

In Lüptitz im Landkreis Leipzig betreibt die Solverde-Energiesolargenossenschaft eine Agri-Photovoltaikanlage. Das Betreibermodell macht es jedem möglich, sich finanziell zu beteiligen und so die Zukunft des Projektes mitzugestalten. Die 2.500 Solarpanele auf dem Acker dieses Bürgerkraftwerks können täglich bis zu 9.000 Kilowattstunden Strom erzeugen und so 2.200 vierköpfige Haushalte versorgen.

Eine technische Besonderheit der Anlage sind die sogenannten bifacialen Module, wie der Solverde-Geschäftsführer Nicolai Zwosta erklärt: "Bifaciale Module sind ganz einfach Solarmodule, die sowohl auf der Vorderseite als auch auf der Rückseite Strom erzeugen können. Das heißt, bei diesen Modulen ist es fast egal, von welcher Seite das Licht kommt."

Traktoren können zwischen Anlagen hindurchfahren

Eine weitere Besonderheit ist, dass die Module schwenkbar sind und so dem Lauf der Sonne folgen können, was eine hohe Energieausbeute ermöglicht. Über Lichtsensoren wird die Stärke und Richtung der Sonnenstrahlung erfasst, die Motoren die sogenannten Tracker richten daraufhin die Module aus. Der Prozess der Solarenergieerzeugung lässt sich aus der Ferne steuern und überwachen.

Ein Traktor auf einer Agri-Photovoltaikanlage in Lüptitz
Auf der Agri-Photovoltaikanlage in Lüptitz kann ein Traktor mit Gerät problemlos durch die Reihen der Solarmodule fahren. Bildrechte: MITTELDEUTSCHER RUNDFUNK

Mit der Agri-Photovoltaikanlage wird nicht nur Strom geerntet, sondern künftig auch Getreide oder Obst und Gemüse. Zwischen den Reihen mit den Solarmodulen ist ausreichend Platz, damit maschinell gepflanzt und geerntet werden kann. Und wenn ein Traktor mit breitem Gerät zwischen den Reihen entlangfährt, können die Module laut der Genossenschaft auch weggedreht werden, um den nötigen Platz zu schaffen.

Anlagen-Typ hat Vorteile aber auch Nachteile

Damit Betriebe mit Agri-Photovoltaikanlagen künftig die Energiewende und die Nahrungsmittelproduktion gleichzeitig effizient sicherstellen können, forscht die Dresdner Hochschule für Technik und Wirtschaft schon seit mehreren Jahren an der Wechselwirkung zwischen Umwelteinflüssen und Agri-Photovoltaik.

Ingenieurhydrologin Ulrike Feistel und ihr Team untersuchen zum Beispiel die Wasserverteilung unter den Solarmodulen, den Schatten, der durch die Module entsteht und die Verdunstung auf Agri-Photovoltaikflächen und ihre Auswirkungen auf die Pflanzen. Dafür gibt es ein Versuchsfeld in Pillnitz aber auch eine Vergleichanlage in Kenia. In dem ostafrikanischen Land sorgen Solaranlagen zuverlässig für Strom auch in entlegenen Gegenden. Schnell zeigte sich auf dem Versuchsfeld, dass der Schatten der Solarmodule eine schnelle Verdunstung des Wassers verhindert.

Agri-Photovoltaik-Forschungsanlage in Pillnitz
Auf einem Versuchsfeld bei Pillnitz forschen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler an der Wechselwirkung zwischen Umwelteinflüssen und Agri-Photovoltaik. Bildrechte: MITTELDEUTSCHER RUNDFUNK

Doch der Anlagentyp hat auch Nachteile, wie Feistel deutlich macht: "Das Wasser wird für die Pflanzen eher ungünstig verteilt, insofern, dass wir Bereiche unter den Modulen haben, wo gar kein Wasser hinkommt und an der Abtropfkante es praktisch zu einem konzentrierten Ablauf kommt." Deshalb müsse die klassische dachartige, hoch aufgeständerte Photovoltaikanlage weiterentwickelt werden. Geplant ist nun, gefördert vom Freistaat Sachsen, der komplette Neubau einer Forschungsanlage in Pillnitz mit senkrecht aufgestellten Solarmodulen. So soll das Wasser optimal abfließen und die Pflanzen darunter versorgen können.

Forscher: Vereinfachtes Genehmigungsverfahren nötig

Feistels Kollege, Agrarwirtschaftler Guido Lux, sieht den Vorteil der Agri-Photovoltaikanlagen eher im kleinräumigen Bereich: "Die Investitionssumme ist deutlich geringer und ich habe den Vorteil, dass der Landwirt ein zusätzliches Einkommen generieren kann."

Aus der Sicht von Max Trommdorf vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesystem in Freiburg brauche es hierfür aber bessere Rahmenbedingungen. "Eine konkrete Hürde, die wir aktuell sehen, sind die Genehmigungsverfahren. Dort sehen wir die Möglichkeit, dass man durch vereinfachte Genehmigungsverfahren gerade bei kleinen Anlagen unter zwei Hektar beispielsweise oder auch im Gartenbau den Ausbau voranbringen kann."

Nach Trommdorfs Berechnung lohnt sich der Ausbau der Agri-Photovoltaikanlagen: Bereits vier Prozent der landwirtschaftlichen Fläche Deutschlands würden demnach ausreichen, um das Land mit Strom zu versorgen.

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Dieses Thema im Programm: MDR FERNSEHEN | MDR UMSCHAU | 24. Mai 2022 | 20:15 Uhr