Sonnenstrom erzeugen und die Fläche gleichzeitig landwirtschaftlich nutzen: Das geht nicht nur in Chile und Vietnam, sondern jetzt auch hierzulande.
Agrar-Photovoltaik: Nicht nur Forscher prognostizieren dieser Kombi eine große Zukunft. ©Unsplash
Im chilenischen El Monte gibt es einen Bauern, der sich von allen anderen unterscheidet. Er baut Brokkoli und Karfiol an. Daneben steht eine Photovoltaik-Anlage. Den Strom, den er daraus gewinnt, nutzt er für Reinigung, Verpackung und Kühlung, also für Veredlungsprozesse seines Gemüses. Ein anderer Landwirt treibt dank Photovoltaik einen Inkubator zum Ausbrüten von Hühnereiern an und ein dritter baut direkt unter einer Anlage Kräuter an. Agro-Photovoltaik – die Kombi aus landwirtschaftlicher Produktion und Solarstromerzeugung (AVP) ist so zukunftsträchtig, dass sich mittlerweile ein ganzer gleichnamiger Forschungszweig damit beschäftigt und probiert, was sich damit so erreichen lässt.
Agro-Photovoltaikanlagen
unterscheiden sich sowohl in der Funktion der Module, als auch in der Positionierung dieser. Die Module können auf der Vorder- und Rückseite Strom erzeugen, sie werden im Gegensatz zu regulären Freiflächen-Anlagen nicht schräg Richtung Süden angebracht. Stattdessen stehen sie senkrecht, wodurch sie das Sonnenlicht auf beiden Seiten aufnehmen können. Die Anordnung erfolgt Richtung Osten bzw. Westen – damit gelingt ein besonders hoher Stromertrag. Die Grundfläche kann durch die Anordnung in Bahnen weiterhin bewirtschaftet werden. Das bringt auch weitere Vorteile mit sich: Agrar-Photovoltaikanlagen dienen den Ackerkulturen als Bodenschutz durch ihren Schattenwurf. Sie reduzieren die direkte Sonneneinstrahlung auf den Boden sowie die UV-Belastung, vermindern den Wasserverbrauch und schützen den Boden vor Austrocknung. Somit können die Erträge erhöht und die regionale Wertschöpfung gesteigert werden.
Nicht nur in Chile übrigens, sondern auch im vietnamesischen Mekong-Delta. Schön und gut, aber profitieren auch Bauern in noch immer weniger heißen Ländern? Angesichts des Klimawandels absolut. Photovoltaik oder Photosynthese, also Stromerzeugung oder Nahrungsmittelproduktion, diese Annahme gilt nämlich auch für Europa nicht mehr. Das deutsche Fraunhofer ISE-Institut hat in einem Versuch am Bodensee nachgewiesen, dass beides zusammen die Landnutzungseffizienz um ganze 60 Prozent steigert. Und die Ernte? Tatsächlich gibt es Ernteverluste. Beim Bodensee-Versuch waren es bei Kleegras fünf Prozent weniger Ertrag, bei Kartoffeln, Weizen und Sellerie sind die Ernteverluste durch die Beschattung rund 18 bis 19 Prozent. Den Verlusten auf Seiten des Ernteertrages stehen aber ordentliche Gewinne beim Stromertrag gegenüber. Mit der auf der Bodensee-Testanlage installierten Photovoltaik-Leistung von 194 Kilowatt könnten 62 Vier-Personen- Haushalte versorgt werden, sagen die Forscher. In den ersten zwölf Monaten sind demnach 1.266 Kilowattstunden Solarstrom pro installiertem Kilowatt Leistung geerntet worden. Daraus resultiert dann auch die gesteigerte Landnutzungseffizienz. Und so sieht das Ganze graphisch aus:
Die Fraunhofer ISG-Forscher sehen jedenfalls eine große Zukunft: „Die Ergebnisse des ersten Projektjahrs sind ein voller Erfolg, da sich die Agro-Photovoltaik-Anlage als praxistauglich erwiesen hat, die Kosten bereits heute mit kleinen Solar-Dachanlagen wettbewerbsfähig sind, die Ernteprodukte ausreichend hoch und wirtschaftlich rentabel vermarktet werden können“, sagt Projektleiter Stephan Schindele.
Und wie weit sind wir in Österreich in der Agro-Photovoltaik?
Hierzulande ist Ende Oktober gerade die erste Pilotanlage in Guntramsdorf in Betrieb genommen worden – mit 60 bifazialen, also doppelseitigen, vertikal montierten Modulen. Hinter dem Pilotprojekt steckt Wien Energie. Und ohne naturverträgliche Photovoltaik-Freiflächen Anlagen wird Österreich künftig auch gar nicht ausommen. Denn wollen wir die Klimaziele erreichen, braucht es bis 2030 einen umfassenden Ausbau der Photovoltaik von bis zu 15 Terawattstunden. Mit Dachflächen-Anlagen alleine lässt sich das nicht erreichen. Guntramsdorf ist Vorreitergemeinde in der Sonnenstromerzeugung. Bereits seit 2015 erzeugt hier eine der größten Photovoltaikanlagen Österreichs Strom für hunderte Haushalte. Bürgermeister Robert Weber gibt sich euphorisch, was das neue Pilotprojekt betrifft: “Die Landwirte profitieren nun nicht nur von der Nahrungsmittel-, sondern auch von der Stromernte.” Wien Energie-Geschäftsführer Karl Gruber stimmt ihm zu: „Die ersten Rückmeldungen sind sehr positiv. Unser Feldversuch wird Nachahmer finden. Wir haben bereits weitere Agrar-Photovoltaikanlagen in Planung, um die Agrar-Solar-Kopplung in Österreich Schritt für Schritt zu etablieren.“ Mit an Bord ist auch die Universität für Bodenkultur (BOKU). Sie wird eine Analyse der neuen Technologie durchführen. Erste Ergebnisse zeigen, dass der CO2-Einsparungseffekt hoch ist, wenn vertikale, zweiseitige Photovoltaik-Module auf einem Kartoffelacker zum Einsatz kommen. Details dazu gibt es im Früjahr 2020.
© Graphik/Bild Kastenelement: Fraunhofer ISE
Photovoltaik-Vorreiter Guntramsdorf
Guntramsdorf ist bereits jetzt Standort einer der größten Freiflächen-Photovoltaik-Anlagen Österreichs. 2019 wurde die Anlage nochmals um 1,3 Megawatt Leistung erweitert. Auf einer Fläche von sieben Fußballfeldern wird nun Ökostrom für rund 1.390 Haushalte produziert. Die neue Agrar-Photovoltaikanlage schließt an diese Erweiterung an. Sie hat eine Leistung von rund 22,5 Kilowattpeak, besteht aus zwei Reihen und 60 Modulen und wird rd. 23.300 Kilowattstunden Sonnenstrom pro Jahr erzeugen. Die Gesamtanlage Guntramsdorf punktet mit 3,39 Megawattpeak Leistung, erzeugt Sonnenstrom für 1.390 Haushalte und spart 1.200 Tonnen CO2 pro Jahr.
