Agri-Photovoltaik – best of both worlds?

Seit Sommer 2023 wurde die Genehmigung von Agri-PV-Anlagen vereinfacht, solange es sich um kleine Anlagen bis 2,5 ha für den Eigenbedarf handelt. Dafür wurden diese 2,5 ha je Betriebsstätte im Genehmigungsverfahren privilegiert. Entsprechend dieser Regelung  werden wir als Aufwind Tholen ein solches Agri-PV Projekt am Kollweider Hof umsetzen. Welche ökologischen und wirtschaftlichen Aspekte sowie rechtlichen und politischen Rahmenbedingungen wir dabei abgewägt haben, fassen wir hier im Artikel für Sie zusammen.

Als Agri-Photovoltaik (Agri-PV) wird es bezeichnet, wenn auf einer landwirtschaftlich genutzten Fläche zusätzlich Strom gewonnen wird. Dafür werden PV Module über landwirtschaftlichen Flächen angebracht, so dass darunter weiterhin Ackerbau, Tierhaltung etc. stattfinden kann. Die Hoffnung hierbei ist, die Resilienz des landwirtschaftlichen Betriebes zu Erhöhen und gleichzeitig Flächenkonkurrenz zu verringern. [1]

Ökologie

Flächeneffizienz

Flächenkonkurrenz ist die Konkurrenz verschiedener Nutzungsformen um (landwirtschaftliche) Nutzfläche, z.B. die Entscheidung zwischen dem Anbau von Nahrungsmitteln und dem Anbau von Energiepflanzen zur Erzeugung von Bioenergie. [1] Die nationalen Klimaziele legen einen schnelleren Ausbau von Erneuerbaren Energien fest, insbesondere Solar- und Windenergie. Bei Solaranlagen soll die Ausbaurate auf 215 GW bis 2030 erhöht werden. Dafür werden Flächen benötigt, um die jedoch mit anderen Flächennutzungen konkurriert wird. [2] [3] Neben der Stromproduktion werden landwirtschaftliche Flächen auch für Nahrungsmittelproduktion und Naturschutz benötigt. Agri-PV kann Flächenkonkurrenz verringern, indem sie die Stromproduktion mit anderen Nutzungsarten kombiniert und so die Flächeneffizienz im Vergleich zu einer separaten Nutzung erhöht.

Der Wert der Flächeneffizienz stellt den Ertrag aus einer separaten Nutzung dem Ertrag der kombinierten Flächennutzung gegenüber, wie in der Abbildung zu sehen. Die Landnutzungsrate liegt für Agri-PV gewöhnlich über 100 %. [4] Um die Ausbauziele für 2030 zu erreichen, würde es reichen, EU weit einen Anteil von 0,6 % der landwirtschaftlich genutzten Fläche mit Agri-PV Systemen auszustatten. Eine Abdeckung von 1 % entspräche etwa 944 GW elektrischer Leistung, eine Abdeckung von 10 % entspräche 3,2 bis 14,2 TW. [5]

Erhöhung des Humusgehalts

Unterhalb der Module kann ein Pflegestreifen von ca. 10 % der Gesamtfläche nicht landwirtschaftlich genutzt werden. Dort wird mit einer Erhöhung des Humusgehalts auf das Niveau von Dauergrünland gerechnet, die so erhöhte Speicherung von CO2 wirkt sich positiv auf den Klimawandel aus. [4] Für mehr Infos zum Zusammenhang Klima und Humus lesen Sie auch gerne unseren Artikel zum Thema „Humus – die vergessene Seite der Biomasse-Klimabilanz“.

Wasserverfügbarkeit und Verdunstung

Die Beschattung durch Solarmodule verringert die Verdunstung und erhöht die Bodenfeuchtigkeit. [4, 6] In deutschen Breitengraden ist derzeit jedoch meist nicht Wasser der limitierende Faktor beim Pflanzenwachstum, sondern Licht. Oft wird also durch eine Agri-PV-Anlage der landwirtschaftliche Ertrag eher geringer. In besonders heißen Jahren wurde jedoch unter Solarmodulen ein höherer Ertrag beobachtet, der der höheren Bodenfeuchtigkeit zugeschrieben wird. [4] Gerade bei länger werdenden Trockenzeiten aufgrund des Klimawandels ist also durchaus ein positiver Effekt zu erwarten. Wird das Regenwasser von den Modulen aufgefangen und zur Bewässerung gespeichert, kann dieser Effekt sogar noch verstärkt werden. [7]

Wirtschaftlichkeit

Während die Flächeneffizienz bei Agri-PV-Anlagen meist über 100 % liegt, lässt sich dies nicht automatisch auf die Wirtschaftlichkeit übertragen. Die Wirtschaftlichkeit von Agri-PV Anlagen ist derzeit unklar. Invest- und Betriebskosten sind höher als bei Freiflächenanlagen, der Ertrag pro Fläche ist geringer.
Für die höheren Investkosten sind die hohen Aufständerungen verantwortlich, die mehr Material benötigen und bisher meist Sonderanfertigungen statt Serienprodukte sind. Durch den größeren Reihenabstand sind außerdem Kosten für Erschließung und Infrastruktur anteilig höher. Betriebskosten erhöhen sich vor allem im Bereich Arbeitszeit und Kraftstoffverbrauch, wenn Ackerbaumaßnahmen durch die Module erschwert werden. [3] Ggf. können dafür an anderer Stelle Betriebskosten eingespart werden, beispielsweise, wenn die Solarmodule teure Folien als Hagelschutz ersetzen.

Bei einer Berechnung des TFZ wurden für verschiedene PV-Konfigurationen Erlöse geschätzt. Dabei liegen die Erlöse einer Freiflächen-PV-Anlage bei ca. 37.000 € auf 2 ha. Für rein ladwirtschaftliche Nutzung liegen sie bei 1.400 € und für Agri-PV-Anlagen bei 10.700 € pro Jahr. Damit wäre die Freiflächen-Anlage im Vergleich am wirtschaftlichsten. Bei ungebremstem Ausbau würden so allerdings alle landwirtschaftlichen Flächen verloren gehen. Eine EEG-Förderung ist deshalb nur auf streng festgelegten Flächen möglich. Auf Agri-PV-Anlagen kann jedoch die landwirtschaftliche Hauptnutzung erhalten werden, während die Landwirte gleichzeitig attraktive Erlöse erzielen können. Die beiden unabhängigen Einnahmequellen erhöhen die Resilienz des landwirtschaftlichen Betriebes und können helfen, Zeiten schlechter landwirtschaftlicher Erträge zu überbrücken. [3]

Synergieeffekte können die Wirtschaftlichkeit von Agri-PV-Anlagen weiter steigern. Neben den bereits erwähnten Auswirkungen auf die Bodenfeuchtigkeit und möglichen Einsparungen bei Betriebskosten, gibt es weitere mögliche Bereiche für Synergien. Die Strukturen der Module können beispielsweise zusätzlich genutzt werden, um Automatisierungs-Infrastruktur zu befestigen. Auch gibt es vertikale Solaranlagen, die gleichzeitig als Zaun für Hühner oder Kaninchen dienen. In Minnesota (USA) wurde für Honig von Blühflächen unter Solaranlagen das Label „Solarhonig“ entwickelt, welches Vorteile im Marketing bringen kann. [6]

Agri-PV-Anlagen sind effizienter als der Anbau von Energiepflanzen für Biogas. Der Wirkungsgrad der Energieumwandlung ist bei PV Modulen mit 15-23 % deutlich höher als der von Pflanzen durch die Photosynthese mit 1-4 %. [4, 8]

Rechtliche und politische Hindernisse

Während PV-Anlagen derzeit jedoch im Bebauungsplan als Gewerbefläche berücksichtigt werden, gilt der Anbau von Energiepflanzen laut Gesetzgeber eindeutig als Landwirtschaft. Neben der wirtschaftlich unklaren Lage bieten also auch der rechtliche und politische Rahmen Schwierigkeiten für Landwirte, in Agri-PV-Anlagen zu investieren. Denn die Errichtung von Agri-PV-Anlagen kann so dazu führen, dass landwirtschaftliche Flächen im Bebauungsplan zu Gewerbeflächen umgewidmet werden und dieser Status auch nach Abbau der Agri-PV-Anlage bestehen bleibt. [9] Gerade die ungleich höheren monetären Erträge aus der Stromproduktion im Vergleich zur landwirtschaftlichen Produktion können hier dafür sorgen, dass der landwirtschaftliche Status in Frage gestellt wird und Landwirten Profitgier vorgeworfen wird. Bei manchen Landwirten besteht außerdem die Angst, dass Agri-PV-Anlagen nur ein kurzzeitiger politischer Hype sind und die Politik wie bei Biogasanlagen später wieder davon Abstand nimmt, um Landwirte mit Investitionen und potentiellen Imageschäden zurück zu lassen. [10]

Fazit

Agri-PV Anlagen sind aufgrund ihrer erhöhten Flächeneffizienz gut fürs Klima, wenn sinnvolle Anwendungsfälle ausgewählt werden, die beispielsweise zusätzlich von Synergieeffekten profitieren. Die Wirtschaftlichkeit ist derzeit noch unklar bzw. vom Einzelfall und der spezifischen landwirtschaftlichen Nutzungsart abhängig. Ein erfolgsversprechender Anwendungsfall sind zum Beispiel Sonderkulturen. Oft werden zur Beurteilung der Wirtschaftlichkeit Freiflächenanlagen zum Vergleich herbeigezogen. Dies berücksichtigt jedoch nicht ausreichend, dass Freiflächen-PV-Anlagen auf bestimmten Flächen EEG berechtigt sind, während Agri-PV gerade auf nicht für solche Anlagen privilegierten Flächen die landwirtschaftliche Hauptnutzung erhalten soll. 

Um das Potential von Agri-PV auszuschöpfen, dürfen die Rahmenbedingungen den Ausbau also nicht behindern und müssen gleichzeitig eine Verdrängung von Ackerland durch PV-Flächen verhindern. Die Privilegierung von 2,5 ha pro Betriebsstätte ist somit ein guter Weg, Agri-PV niederschwellig zugängig zu machen und das Potential weiter zu untersuchen.