Schon im Vorfeld der Fachmesse Eurotier bekundeten die Landwirte ein starkes Interesse an Photovoltaik. Voraussetzung ist, dass die Fläche weiterhin landwirtschaftlich genutzt werden kann. Das war das Ergebnis einer Umfrage durch die Deutsche Landwirtschafts-Gesellschaft (DLG), die die Messe veranstaltet.
Insgesamt wurden 125 Landwirte befragt. 83 Prozent waren sogenannte Vollerwerbsbetriebe mit 100 bis 200 Hektar. Drei Viertel der befragten Betriebe haben schon Photovoltaik auf ihren Dächern, meistens volleinspeisende Anlagen, die nicht selten kurz vorm Ablauf der Einspeisevergütung stehen.
Großer Andrang in Hannover
In der Umfrage gaben 95 Prozent der befragten Landwirte an, sich für Agri-PV zu interessieren. Sie kombiniert die landwirtschaftliche Nutzung mit Solarstrom, etwa durch hohe Überdachungen oder senkrechte Solarzäune. Über die Hälfte der befragten Landwirte würde in Freiflächenanlagen investieren, die sich vor allem auf minderwertigen Böden mit Bodenzahlen unter 30 oder 25 anbieten.
Entsprechend groß war der Andrang auf der Energy Decentral, der Fachmesse für erneuerbare Energien, die im Rahmen der Eurotier stattfindet. Erstmals war eine ganze Messehalle mit Ausstellern aus der Solarbranche gefüllt. Mehr als 50 Anbieter präsentierten ihre Dienstleistungen und Lösungen für eine aufgeschlossene Kundschaft, die über teilweise große Flächen verfügt.
Fülle der Anwendungen wächst
Erstmals gab es zur Energy Decentral ein PV-Spotlight auf der Bühne, geplant und moderiert von der Redaktion der photovoltaik. Dort trafen Solarexperten mit Landwirten zusammen. An allen vier Messetagen zeigten die Referentinnen und Referenten, was heute schon technisch und wirtschaftlich machbar ist. Die Fülle der Anwendungen und Geschäftsmodelle für Solarstrom in der Landwirtschaft hat sich binnen kurzer Zeit zu einem eigenen Marktsegment innerhalb der Energiewende entwickelt.
Dr. Erich Merkle von Gridparity stellte in seinem Eröffnungsvortrag semitransparente Überdachungen für kleinere Schläge, für Gemüse und Obstanbau vor. Denn semitransparente Solarmodule liefern neben den landwirtschaftlichen Kulturen nicht nur sauberen Strom. Nachweislich erhöhen sie auch die landwirtschaftlichen Erträge, wenn die Lichtverhältnisse unter den Modulen für Beeren oder Sojabohnen optimiert werden.
Photovoltaik stärkt die Pflanzen
Zudem schützen Solarmodule die Pflanzen vor Hagel oder Starkregen. Weil sich mit den solaren Überdachungen auch der Niederschlag gut regulieren lässt, werden feuchte Areale in der Plantage oder im Beet verhindert.
Dadurch werden weniger Fungizide gebraucht. Der Dünger wird vom Regen nicht weggespült, deshalb kommt der Landwirt in der Regel mit weniger Dünger aus. Das bedeutet mitunter erhebliche Einsparungen.
Erfahrungen sammeln
Noch sind solche Lösungen relativ jung. Aber mit jeder neuen Anlage werden weitere Erfahrungen gesammelt, wie sich die Solarisierung auf die Pflanzen auswirkt. Erste Berichte aus dem Sojaanbau in Frankreich oder Apfelplantagen am Bodensee weisen darauf hin, dass die Pflanzen in der Regel gestärkt werden, also gesünder sind – mit deutlich weniger Hilfe durch die Chemie.
Gridparity verwendet semitransparente Doppelglasmodule. Sie haben den Vorteil, dass sich der Lichteinfall durch den Abstand der Solarzellen genau auf die darunter befindlichen Kulturen abstimmen lässt. Im Sommer werden die Pflanzen vor Hitze, zu viel Licht, aber auch Starkregen und Unwetter geschützt.
Bestimmte Kulturen bevorzugen gewisse Verschattung. Weil solare Überdachungen die Temperaturen am Boden absenken, sinkt zudem der Aufwand zur Bewässerung. Die Verluste durch Verdunstung sinken signifikant.
Solarisierung und Elektrifizierung
In seinem Vortrag spann Dr. Merkle den Faden weiter. Faktisch lässt sich jede Fläche eines landwirtschaftlichen Betriebs zur Erzeugung von Sonnenstrom nutzen, ob es sich um Weideland, Äcker oder Gebäude handelt. Auch ungenutzte Brachflächen lassen sich veredeln. Dann steht dem Betrieb so viel Energie zur Verfügung, dass er sich weitgehend selbst versorgt oder Stromhandel betreibt. Als Energiewirt kann sich der Landwirt ein zweites wirtschaftliches Standbein erschließen.
Überschüsse an preiswertem Eigenstrom lassen sich nutzen, um andere – teure – Energieträger zu ersetzen. Dazu gehören Diesel, Erdgas oder Heizöl. „In Schweden fahren vollautomatische E-Traktoren übers Feld“, nannte er ein Beispiel. „Diese Traktoren setzen ihre Geräte per GPS auf den Zentimeter genau ein. Wenn der Strom in den Akkus nachlässt, fahren sie automatisch zur Ladestation, wo sie die Batterien wechseln.“
In der Elektrifizierung der mobilen Betriebsmittel sind enorme Einsparungen bei den Arbeitskosten möglich. Die erwähnten Traktoren haben keine Führerstände mehr. Dort klettert niemand auf den Bock, um das Fahrzeug übers Feld zu lenken. Die Steuerung erfolgt per Laptop, wo der Landwirt die zu bearbeitende Fläche und die Route auswählt, ebenso das Arbeitsprogramm des Geräts.
Vollautomatische E-Traktoren
Einzig ein Techniker wird benötigt, um die gewechselten Akkus bei Bedarf auszutauschen oder aufzuladen. Auch das lässt sich mit Solaranlagen abdecken, sogar netzfern, wenn ein leistungsfähiger Batteriespeicher die Energie puffert. „Solche automatischen Traktoren sind für kleinere Leistungen schon verfügbar“, meinte Merkle. „Bei sehr großen Antriebsleistungen wird die Elektrifizierung sicher noch einige Jahre dauern.“
Mit Sonnenstrom und Biogas wird der Landwirt zum Energiewirt. Er kann Siedlungen oder Gewerbe in der Nachbarschaft seines Hofes beliefern. Solarparks auf schwachen Böden können ganze Kommunen versorgen, über langfristige Lieferverträge zwischen Landwirt und Kommune. Solche PPA-Modelle werden in Zukunft an Bedeutung gewinnen.
Ein anderer Weg ist die Einspeisung des Solarstroms ins Netz. Hofnahe Anlagen bis ein Megawatt erhalten ab 2025 eine Einspeisevergütung von 9,3 Cent je Kilowattstunde, wenn sie weiterhin als landwirtschaftliche Fläche erhalten bleiben. Größere Solarparks müssen in die Ausschreibung oder sich über die erwähnten PPA refinanzieren. Durch Einnahmen aus dem Energiegeschäft kann ein Landwirt seinen Betrieb stärken, die Wirtschaftlichkeit verbessern – und sich gegen die Risiken der Landwirtschaft absichern, etwa schlechte Ernten oder Schädlinge.
Eine sehr elegante Lösung, Ackerflächen oder Weiden für Solarstrom zu nutzen, sind vertikal installierte Solarzäune. Sie segmentieren die Fläche in definierten Abständen.
Mittags der geringste Solarertrag
Richtet man die bifazialen Glas-Glas-Module gen Osten und Westen aus, entsteht durch den Sonnenlauf ein interessantes Ertragsprofil: Wenn die Sonne im Zenit über den Modulen steht, sinkt der Solarertrag aufgrund der Verschattung fast auf null. Die Ertragsspitzen liegen am Vormittag und am Nachmittag.
Deshalb sind solche Anlagen nicht von Abregelung betroffen, wenn nach Süden ausgerichtete Solaranlagen mittags einen Peak erzeugen, der das Stromnetz überlastet. Solche Peaks im Netz führen regelmäßig zu negativen Strompreisen.
Die Solarzäune speisen ihren Sonnenstrom vor allem dann ins Netz ein, wenn der Hunger nach Strom sehr groß ist. Zudem senken sie den Abtrag von wertvoller Bodenkrume durch Wind und Regen. „Senkrecht installierte Solarmodule werden vom Regen sehr gut gereinigt, auch kann sich der Schnee nicht auf ihnen halten“, erläuterte Jana Hilker von Next2Sun. „Wir beobachten auch im Winter nennenswerte Erträge, wenn die Sonne sehr tief steht.“
Einspeisen bei Stromhunger
Next2Sun hat bereits umfangreiche Erfahrungen mit Solarzäunen auf landwirtschaftlichen Flächen, mehrere teilweise große Anlagen wurden damit ausgestattet. Besonders geeignet ist Weideland, weil man dort die Zäune enger stellen kann. Bei Äckern oder Grünland wird der Abstand durch die Breite der Haspeln der Mähdrescher oder die Bearbeitungsbreite der Heuwender definiert.
Wagner Solar stellte in Hannover das neue Zaunsystem Tric PV Fence vor, das spezielle Windfenster offen lässt. „Dadurch senken wir den Winddruck an den Solarmodulen“, erklärte Udo Geisel von Wagner Solar. „Somit brauchen wir weniger Material für die Unterkonstruktion.“ Geschlossene Konstruktionen müssen etwa doppelt so hohe Windlasten abfangen.
Die Module lassen sich einreihig oder zweireihig übereinander montieren, bis zu 3,60 Meter Höhe. Die Windzonen 2 oder 3 seien kein Problem. Bei Anlagen in Windzone 4 – etwa an den Küsten – müsse man die örtlichen Bedingungen genau prüfen. Gegebenenfalls werden die Pfosten tiefer in den Boden gerammt und die Halterungen verstärkt, um höhere Windlasten aufzunehmen.
Hoher spezifischer Ertrag
Udo Geisel rechnete für einen Hektar vor, welcher Solarertrag zu erwarten ist. Stapelt man große Solarmodule (je 600 Watt) in zwei Reihen übereinander und setzt die Reihen in zwölf Metern Abstand (typische Arbeitsbreite eines Heuwenders), lassen sich rund 357 Kilowatt installieren. Der prognostizierte Ertrag erreicht rund 370.000 Kilowattstunden.
Generell liegt der spezifische Solarertrag bei vertikaler Installation auf freier Fläche zwischen 1.080 und 1.250 Kilowattstunden je Kilowatt, liegt also deutlich über dem Ertrag von Dachanlagen. Das ergibt sich aus der Bifazialität. „Die Rückseite der Module liefert bis 80 Prozent des Ertrags der Vorderseite“, rechnete Geisel vor. „Hinzu kommt die bessere Kühlung der Module durch den Wind.“
Zudem lassen sich Solarzäune zügig installieren, die Zaunreihen passen sich dem Bodenprofil an. Wagner Solar testet das neue System derzeit im Feld. Im kommenden Jahr soll Tric PV Fence verfügbar und lieferbar sein.
Große Erfahrungen mit Solaranlagen für die Landwirtschaft und Agri-PV hat die Firma Sunfarming. In Rathenow bei Berlin betreibt sie ein Zentrum zur Entwicklung und zum Test solcher Systeme.
Bisher hat Sunfarming rund 680 Megawatt speziell für Landwirte in Deutschland, Polen und anderen Ländern gebaut. Dazu zählen die Niederlande, Großbritannien, die Türkei, etliche Staaten in Afrika und Brasilien.
Bis 2028 wird eine Projektpipeline von vier Gigawatt entwickelt und realisiert. Die Firma hat ihren Sitz in Erkner bei Berlin und ist bereits seit 2004 im Geschäft mit Solarprojekten tätig. Dabei geht es nicht nur um Freilandanlagen, sondern ebenso um Dächer, um Überdachungen oder vertikale Solarzäune.
Vielfältige Anwendungen unterstützt
Sunfarming geht stets von der landwirtschaftlichen Nutzung der Flächen aus. „Unter bifazialen Glas-Glas-Modulen lassen sich Tiere artgerecht halten. Das Tierwohl steht im Vordergrund“, nannte Firmenchef Peter Schrum ein Beispiel. „Auch der Anbau von Obst und Gemüse ist möglich.“
Generell unterstütze die Photovoltaik ein breites Spektrum an landwirtschaftlichen Nutzungen. „Sie steigert die Biodiversität und die Artenvielfalt auf Dauergrünland“, fuhr der Experte fort. „Die Flächen behalten den Agrarstatus und sind pauschal zu 85 Prozent förderfähig.“ Einen Konflikt von Photovoltaik und Landwirtschaft – Strom statt Lebensmittel – sieht er nicht.
Eine der größten Agri-PV-Anlagen Europas hat die Firma Kronos Solar aus Leipzig entwickelt und gebaut. Auf 255 Hektar wurden im französischen Jametz südlich von Montmedy rund 152 Megawatt errichtet. „Die Solarmodule werden auf hohen, einachsigen Trackern der Sonne nachgeführt“, erklärte Andreas Pfeifer von Kronos Solar. „Solche Großprojekte sind derzeit aufgrund der Regularien in Deutschland nicht möglich.“
Unter den Doppelglasmodulen wachsen unter anderem Sojabohnen. Die Solarmodule schatten die Pflanzen ab, senken den Wasserbedarf und das Risiko eines Totalausfalls durch Sturm und Hagel. „Agri-PV ist die günstigste Erzeugung von Sonnenstrom“, urteilte er. „Und sie bietet Mehrwert auf schlechten oder sehr trockenen Böden.“
Acker bleibt Acker
In Frankreich kämpfen die Landwirte vor allem mit der Hitze im Sommer. Die Sonne dörrt die Krume aus, die Pflanzen verdorren. „Mit Agri-PV bringen diese Böden deutlich höhere landwirtschaftliche Erträge“, resümierte Pfeifer seine Erfahrungen. „Die Anlagen lassen sich ohne Veränderungen im Flächennutzungsplan bauen. Die Flächen werden nicht zu Bauland umgewidmet, was beispielsweise für die Erbschaftssteuer sehr wichtig ist.“
Wird auf die Fläche ein Solarpark gestellt und keine Landwirtschaft mehr betrieben, muss das Areal zu Bauland umgewidmet werden. Erforderlich ist eine Änderung des Flächennutzungsplans und ein entsprechender Beschluss der Gemeinde. Dann gilt das Land als Bauland. Wird es an die nächste Generation vererbt, fallen deutlich höhere Erbschaftssteuern an als für landwirtschaftliche Flächen.
Kronos Solar hat auch in Deutschland bereits große Projekte mit Agri-PV realisiert. In Donaueschingen wurden vier Megawatt mit Solarzäunen installiert, auf insgesamt 14 Hektar. Zwischen den Zäunen werden weiterhin Futtermittel produziert. „Diese Anlage haben wir mit Bürgerbeteiligung finanziert“, erzählte Andreas Pfeifer. „Das erhöhte die Akzeptanz der Anlage deutlich.“
Hofnahe Anlagen bis 2,5 Hektar
Phillip Küpper von PV2Energie hat gleichfalls viel Erfahrung mit Agri-PV, ist seit acht Jahren im Geschäft. Er verwies darauf, dass für hofnahe Anlagen besondere Vereinfachungen gelten. Sie brauchen kein aufwendiges Bauleitverfahren nach Paragraf 35 (Absatz 1, Nummer 9) des Baugesetzbuches (BauGB). Überschreitet die geplante Anlage die Fläche von 2,5 Hektar nicht, kann man den Bauantrag direkt stellen.
Oder die geplanten Anlagen liegen im Randstreifen von Autobahnen beziehungsweise von Bahngleisen, wo sie vereinfachte Genehmigungen bekommen. Dieser Randstreifen ist im EEG mit 200 Metern angegeben. Dort gelten gleichfalls Vereinfachungen nach Paragraf 35 (Absatz 1, Nummer 8) des BauGB.
PV2Energie setzt Agri-PV gern auf Grünland oder Äcker mit schlechten Bodenwerten. „Auf sehr hochwertigen Böden würde ich das nicht machen, dort ist der landwirtschaftliche Ertrag zu hoch und wichtig.“ Durch solare Überdachungen kann PV2Energie die Flächen voll nutzen, holt etwa ein Megawatt vom Hektar.
Flächen jeder Größe sind willkommen. Der Anbieter pachtet die Flächen an und baut die Anlagen schlüsselfertig auf. „Bei uns laufen der Bauantrag, die Prüfung der Netzverträglichkeit und erforderliche Gutachten parallel“, sagte er. „Das verkürzt die Zeit bis zum eigentlichen Baubeginn.“
Regionale Zusammenarbeit stärken
Seit mehr als 40 Jahren ist IBC Solar aus Franken in der Solarbranche tätig, von Beginn an auch mit Anlagen für Landwirte und Winzer. „Unsere Partner aus dem installierenden Handwerk stehen den Landwirten zur Seite, um die Betriebe mit Solartechnik auszustatten und von hohen Energiekosten zu entlasten“, erläuterte Michael Kaufhold von IBC Solar. „Ob es sich um schwierige Böden handelt, um wertvolle Flächen oder um Gebäude: Photovoltaik lässt sich nahezu überall nutzen.“
Weites Netz von Fachpartnern
IBC Solar hat bundesweit rund 1.800 Fachhandwerker, die ihre Komponenten bei IBC Solar einkaufen. Der Test der Komponenten und die Sicherung der Qualität sind wesentliche Voraussetzungen, um langlebige und zuverlässige Anlagen zu bauen. Mehr als 7,5 Gigawatt installierter Anlagen beweisen, dass diese Strategie aufgeht.
Am Firmensitz in Bad Staffelstein unterhält IBC Solar ein eigenes Prüflabor und hat in den zurückliegenden Jahrzehnten bereits etliche Anbieter von Solartechnik oder Speichersystemen qualifiziert. „Bei uns bekommen die Landwirte die Systemlösung aus einer Hand, alle Komponenten sind aufeinander abgestimmt“, sagte Kaufhold. „Viele unserer gewerblichen Kunden bauen nicht nur eine Anlage, sondern mehrere Anlagen im Laufe der Zeit, nicht selten über Jahre hinweg. Sie haben immer den gleichen Ansprechpartner aus ihrer Region.“
Solarspeicher werden wichtiger
IBC Solar war seinerzeit das erste Solarunternehmen in Deutschland, das Batterien für Solarsysteme entwickelt und eingesetzt hat. Bei kleineren Anlagen gehören Speicher mittlerweile zum Standard. Bei kommerziellen Systemen für die Landwirtschaft sind leistungsfähige Gewerbespeicher wichtig, um mehr Sonnenstrom im Betrieb zu nutzen.
Dafür hält der Markt eine Vielzahl von Produkten bereit. „Speziell im C&I-Segment, zu dem die Landwirte gehören, werden Solarspeicher genauso zum Standard wie bei Heimanlagen“, prophezeite Guluma Megersa von Huawei Fusionsolar. „Die Speicher stehen als Outdoor-Schränke oder Containerlösungen anschlussfertig zur Verfügung.“
Whitepaper zur Sicherheit
In seinem Vortrag stellte er verschiedene Anwendungen vor und erläuterte besondere Anforderungen an den Brandschutz. Huawei und der TÜV Rheinland haben ein Whitepaper zur Sicherheit der Speichersysteme veröffentlicht. Außerdem wies er darauf hin, dass Anlagen bis 500 Kilowatt Nennleistung kein Anlagenzertifikat brauchen, wenn sie nur 270 Kilowatt ans Netz bringen. Durch Solarspeicher lässt sich die Einspeiseleistung drosseln und der Eigenverbrauch erhöhen.
Megersa erläuterte die Chancen durch Solarspeicher, die am Stromhandel teilnehmen. Das wird ab nächstem Jahr interessant, wenn dynamische Stromtarife kommen. Dann kann ein Landwirt zusätzlich profitieren, wenn der Speicher preiswerten Netzstrom in Phasen schwacher Netzauslastung aufsaugt. Das verbessert die Wirtschaftlichkeit der Speicher zusätzlich.
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Foto: Verena Popp-Hackner/Wien Energie
Foto: Solarize
Foto: Kostal Solar Electric
Influencerin beim PV-Spotlight
Marie Hoffmann auf der Bühne
Zu den Referentinnen des PV-Spotlights gehörte die Landwirtin Marie Hoffmann, die von ihren Auftritten auf Social Media sehr bekannt ist. Sie stellte ihre Pläne vor, einen Betrieb in Greven mit Sonnenstrom zu versorgen. Aus ihrer persönlichen Sicht referierte sie über Chancen und Hürden, vor allem rechtlicher Natur. Sie will rund acht Hektar mit verschiedenen Anlagen ausstatten.
Weiterhin sollen Ackerbau, Anbau von Obst und Gemüse und die Haltung von Weidetieren möglich sein oder ermöglicht werden. Außerdem sind Maßnahmen geplant, um die Biodiversität zu stärken, beispielsweise Blühstreifen und Hecken. Die aufgeständerten Anlagen sind als starre oder nachgeführte Systeme mit unterschiedlicher Ausrichtung konzipiert. Auch Solarzäune sollen aufgebaut werden.
Ziel ist es, Erfahrungen zu sammeln und die Auswirkungen der Solaranlagen auf Kulturen und Tiere zu erforschen. Die Pläne sind fertig, nun liegt das ambitionierte Projekt zur Genehmigung bei der zuständigen Bezirksverwaltung. Es bleibt zu hoffen, dass die Behörde zügig den Daumen hebt und die Installation beginnen kann.
