Wie Agri-PV die Landwirtschaft und Solarenergie revolutioniert

Einer der größten Nachteile von Solarparks besteht darin, dass sie nutzbare Fläche beanspruchen. Bei einer stetig wachsenden Weltbevölkerung werden wir mehr Nahrung und mehr (nachhaltige) Energie benötigen. Wie wäre es mit der Nutzung von Solarenergie und dem Anbau von Obst und Gemüse? Das ist, was Agri-PV (AV) auf den Punkt gebracht bedeutet. Dies scheint die ideale Lösung zu sein, um Nahrungsmittelproduktion und grüne Energie zu kombinieren. Zumindest in einigen Fällen.

Was ist Agrar-PV-Energie?

Unter Agri-PV versteht man den Anbau von Feldfrüchten unter Sonnenkollektoren. Wissenschaftliche Studien zeigen, dass manche Nutzpflanzen bei diesem Anbau gedeihen. Eine solche Verdoppelung der Landnutzung könnte dazu beitragen, die wachsende Weltbevölkerung zu ernähren und gleichzeitig nachhaltige Energie bereitzustellen. Es wird manchmal auch als Agri-PV, Dual-Purpose-Solar oder Low-Impact-Solar bezeichnet.

Was sind die Vorteile der Agrar-PV-Energie?

Studien haben gezeigt, dass dieser Ansatz kombinierte Vorteile bieten kann, wie z. B. den Schutz von Pflanzen vor übermäßiger Hitze, Kälte und ultravioletten (UV-)Strahlen und eine Steigerung des Ertrags bestimmter Nutzpflanzen. Sonnenkollektoren können auch dazu beitragen, die Frischwasserversorgung zu schonen, indem sie die Verdunstung von Pflanzen und Boden reduzieren. Die unter den Modulen auftretende Verdunstung hat den zusätzlichen Vorteil, dass die PVs gekühlt und somit ihre Stromproduktion gesteigert werden, da ihre optimale Betriebstemperatur zwischen 20 °C und 25 °C liegt.

Was sind die Nachteile der Agrar-PV-Energie?

Nicht alle Pflanzen gedeihen gut unter Sonnenkollektoren. Zudem ist die Gesamtkapazität geringer, da im Vergleich zu herkömmlichen Solarparks weniger Module pro Hektar Land passen. Der Hauptnachteil von Agri-PV-Anlagen sind die hohen Anlaufkosten. Im Vergleich zu herkömmlichen PV-Dachanlagen erfordern Dual-Use-Anlagen ein größeres und komplexeres Montagesystem, das bis zu dreimal so viel kosten kann wie die Installation von PV auf Flachdächern.

Wie funktioniert eine Agri-PV-Anlage?

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, audiovisuelle Systeme zu implementieren. Am häufigsten werden Paneele über den Pflanzen angebracht. Solarmodule werden in der Regel zwei bis drei Meter über dem Boden platziert, mit einem Zwischenraum zwischen ihnen, durch den Licht zu den Pflanzen gelangen kann. Die Installationen können je nach Art der PV – bifazial oder lichtdurchlässig – und ihrer Platzierung variieren. In einigen Fällen sind die Paneele feststehend, in anderen Fällen neigen sie sich je nach Sonneneinstrahlung.

Es geht jedoch nicht nur um die Landwirtschaft. AV-Installationen können auf Weiden installiert werden, auf denen Nutztiere – in der Regel Schafe – das Gras abgrasen, wobei Paneele etwa einen Meter über dem Boden angebracht sind, damit sich die Tiere hinter ihnen bewegen können. Ein weiteres häufiges Beispiel ist der Einsatz automatisierter Anhänger, die Felder überqueren.

Was sind die Vorteile der Agrar-PV-Energie?

  • Es wird weniger Wasser verbraucht. Die Panels begrenzen die Verdunstung von Wasser von der Erdoberfläche in die Atmosphäre – ein Prozess, der als Evapotranspiration bekannt ist. Dadurch können Landwirte weniger Wasser verbrauchen und Pflanzen können Dürreperioden besser überstehen.
  • Die Panels bleiben kühler. Es kommt immer noch zur Verdunstung, aber das Wasser erreicht die Platten, wodurch sie kühler bleiben und eine bessere Leistung erbringen. Zu viel Wärme kann die Leistungsabgabe von Solarmodulen drastisch reduzieren, und die meisten haben ein Temperaturfenster von 15 °C bis 35 °C. Im Sommer können die Panels Temperaturen von bis zu 65°C erreichen.
  • Die Paneele schützen die Pflanzen. Robuste Module schützen die Pflanzen vor starken Regenschauern, Hagel und übermäßiger Sonneneinstrahlung. Zu viel Sonne kann für bestimmte Kulturen – wie zum Beispiel Beeren – schädlich sein und letztendlich die Qualität und Quantität der Produktion beeinträchtigen.
  • Vermeiden Sie Plastikfolie. Um Obstgärten vor schlechtem Wetter zu schützen, verwenden Landwirte häufig Kunststofffolien. Diese können aus zwei Gründen ärgerlich sein. Erstens erfordert das Anbringen und Entfernen viel Zeit und Mühe. Zweitens schützt Folie die Pflanzen möglicherweise nicht, wenn der Wind oder der Hagel zu stark ist.
  • Eine zusätzliche Einnahmequelle. Die Stromerzeugung bietet den Landwirten eine zusätzliche Einnahmequelle, da sie den Strom in das Stromnetz zurückverkaufen können.

Was sind die Nachteile von Agri-PV?

  • Nicht alle Pflanzen gedeihen gut unter den Paneelen. Aus Forschung von der University of Massachusetts fanden heraus, dass Paprika und Brokkoli unter Panelen 40 % weniger Ertrag brachten als in voller Sonne. von einem lernen vom Fraunhofer-Institut zeigten, dass der Ertrag von Winterweizen, Kartoffeln und Klee unter AV sinken kann.
  • Die Gesamtleistung ist geringer. Im Vergleich zu einem normalen Solarpark passen weniger Module auf die gleiche Fläche. Da die Module Platz lassen müssen, um etwas Licht hereinzulassen, wird nicht der gesamte Raum abgedeckt.
  • AV schränkt den Betrieb von Maschinen ein. Eine über dem Feld errichtete Struktur kann den Manövrierraum für darunter liegende Maschinen und Geräte einschränken.
  • Der größte Nachteil sind jedoch die Kosten.

Wie viel kostet eine Agrovoltaikanlage?

In einem Analyse des Deutschen Zentrums für Technologie und Förderung wurden die Anschaffungskosten verschiedener Arten von Agro-Voltaik-Anlagen mit denen herkömmlicher, auf dem Boden installierter Solarparks verglichen. Während die Preise für elektronische Komponenten wie Kabel und Konverter gleich bleiben, steigen die Kosten für AV-Installationen aufgrund von Trackern – den Strukturen, in denen sie untergebracht sind – dramatisch an. Dies kann zu höheren Kosten im Genehmigungsprozess führen – einer tiefergehenden Analyse und Berichterstattung. Ein weiterer Faktor, der die Installationskosten von Agro-Voltaik-Kraftwerken in die Höhe treibt, sind die teureren bifazialen oder transparenten Solarmodule.

Die Kosten variieren je nach Installation und verwendeter Struktur und Paneelen. Im selben Dokument wurde ein Vergleich zwischen verschiedenen Optionen durchgeführt. Die Forscher verwiesen auf eine 850-kW-Anlage auf dem Boden, die durchschnittlich 572 €/kW kostet, was einer Investition von 486.200 € pro Hektar entspricht. Umgekehrt kostet ein vertikales Agri-PV-Projekt mit einer Leistung von 345,8 kW 688 €/kW und erfordert eine Investition von 237.760 € pro Hektar. Für ein Agri-PV-Projekt mit erhöhtem Modul und einer Leistung von 650 kW wurden die Gesamtkosten auf 1.234 €/KW geschätzt, bei einem Betrag von 802.100 € pro Hektar.

Was können wir von der Agri-PV-Technologie erwarten?

VA kann eine gute Lösung sein, damit eine effiziente Pflanzen- und Energieproduktion nebeneinander bestehen kann. Allerdings ist es nicht für alle Kulturen geeignet. Aufgrund der hohen Anlaufkosten ist AV kaum im großen Maßstab einsetzbar. Wie bei vielen anderen Technologien wird erwartet, dass die Preise in den kommenden Jahren sinken, was zu mehr Investitionen in diese Technologie führen wird.

Helfried Beck

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