Agrophotovoltaik

Ressourceneffiziente Landnutzung zur Entschärfung des Flächennutzungskonflikts zwischen Energie- und Landwirtschaft

Modell einer APV-Anlage, unter der der Einsatz von landwirtschaftlichen Maschinen möglich ist - Bild © Fraunhofer ISE[note Modell einer APV-Anlage, unter der der Einsatz von landwirtschaftlichen Maschinen möglich ist ©Fraunhofer ISE]PV-Freiflächenanlagen haben in der Vergangenheit und werden in naher Zukunft – bei Erreichen der echten Netzparität – wieder vermehrt mit landwirtschaftlicher Nutzung um dieselben Flächen konkurrieren. Ein Lösungsansatz für den Flächennutzungskonflikt besteht in der gleichzeitigen Nutzung einer Fläche mittels Agrophotovoltaik (APV)-System.

Die Gleichmäßigkeit der für Pflanzen verfügbaren Strahlung unter den PV-Modulen wird maßgeblich durch deren Ausrichtung beeinflusst. Eine herkömmliche Modulausrichtung nach Süden bedingt eine heterogene Strahlungsverteilung am Boden, was zur Folge hat, daß Biomasseerträge unter ungleichmäßiger Strahlungsexposition (dies äußert sich z.B. in ungleichmäßigem Reifen) leiden. Eine – aus Perspektive der Pflanzen – optimierte  Ausrichtung nach Südwesten oder -osten gewährleistet dagegen eine gleichmäßigere Verteilung der Einstrahlung.  Die durch die Ausrichtung nach SW/SO gegenüber einer Südausrichtung entstehenden elektrischen Mindererträge sind vernachlässigbar.

Nutzpflanzen können in drei Kategorien eingeteilt werden:

  • Kulturen, die von Beschattung profitieren
  • Kulturen, die nicht stark beeinflusst werden durch mäßige Beschattung
  • Kulturen, die auf maximale Einstrahlung angewiesen sind und deshalb wenig geeignet sind

Eignung von Pflanzen für Agro-PV - Grafik © Fraunhofer ISE

Die Potentialabschätzung basiert auf einem Reihenabstand, der das 3,5-fache der Modulbreite beträgt. Dies ergibt eine APV-Leistung von 430 kWp/ha.
Das umsetzbare Potential von ca. 53 GWp entspricht der Leistung, die gemäß der Bundesregierung bis 2020 installiert werden soll. APV könnte dazu beitragen, dass diese Zielvorgabe möglichst kostengünstig erreicht wird.
Im Februar 2014 wurde ein Forschungsantrag beim BMBF eingereicht, in dessen Rahmen zwei APV-Forschungsanlagen installiert werden sollen. Thematische Schwerpunkte des geplanten Forschungsprojekts werden sein:

  • Entwicklung und Optimierung einer Unterkonstruktion, die eine Beeinträchtigung der landwirtschaftlichen Nutzung minimiert und optimale Wachstumsbedingungen für die Ackerkulturen gewährleistet.
  • Verifizierung der Nutzpflanzen-Klassifikation, Quantifizierung der Auswirkungen auf die Pflanzenerträge (qualitativer und quantitativer Art) sowie der Auswirkungen auf biotische und abiotische Umweltfaktoren (z.B. Bodenfeuchte, Temperatur, Windbedingungen, Biodiversität, Bodenerosion, Schädlingsbefall).
  • Weiterführende sozio-ökonomische Analysen (z.B. betriebs- und volkswirtschaftliche Aspekte, Governance-Strukturen)
  • Analyse der Folgen der Einführung der APV-Systemtechnologie mit Fokus auf gesellschaftlicher Akzeptanz.
  • Blick über die Grenzen Europas hinaus: APV-Potential in (semi)ariden Regionen wird untersucht, wo vielerorts kein Zugang zu elektrischer Energie existiert und kultivierte Pflanzen voraussichtlich sehr viel stärker von Beschattung profitieren als in Deutschland.

->Quelle: ise.fraunhofer.de/agrophotovoltaik