Agri-Photovoltaik

Nachhaltige Symbiose von Landwirtschaft und erneuerbarer Energie

Agri-Photovoltaik

Nachhaltige Symbiose von Landwirtschaft und erneuerbarer Energie

Agri-Photovoltaik

Nachhaltige Symbiose von Landwirtschaft und erneuerbarer Energie

Chancen und Potenziale
Forschungsprojekt
Key facts
Drei Konzepte
Wichtige Aspekte und Vorteile
Herausforderungen

Innovative Verbindung von Landwirtschaft und erneuerbarer Energie erforschen

Die Landwirtschaft steht weltweit vor der Herausforderung, sich den Anforderungen einer nachhaltigeren Nahrungsmittelproduktion anzupassen. Gleichzeitig gewinnt die Produktion erneuerbarer Energie an Bedeutung, um den Klimawandel einzudämmen und die Energiewende voranzutreiben. Hierfür werden zahlreiche Flächen - auch landwirtschaftliche Flächen - benötigt. Eine innovative Lösung, die diese beiden Ziele miteinander verknüpft, ist Agri-Photovoltaik (Agri-PV).

Agri-PV-Anlagen sind Solaranlagen, die auf landwirtschaftlich genutzten Flächen installiert werden. Sie kombinieren die Produktion von sauberer Solarenergie mit landwirtschaftlicher Nutzung und schaffen somit eine nachhaltige Symbiose.

Solarstrom und Landwirtschaft auf demselben Acker – wie das am besten funktionieren kann, untersucht RWE in einer Demonstrationsanlage in Deutschland im Rheinischen Revier – am Rande des Tagebaus Garzweiler bei Bedburg. Wissenschaftlich begleitet wird das Projekt durch das Institut für Pflanzenwissenschaften am Forschungszentrum Jülich und das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme. Gefördert wird das Forschungsvorhaben vom Bundesland Nordrhein-Westfalen über das Programm progres.nrw für Klimaschutz und Energiewende.

Chancen und Potenziale einer Agri-PV-Anlage

Die Demonstrationsanlage wird RWE dabei unterstützen, Chancen zu erkennen und im Zuge ihrer Weiterentwicklung das Beste aus der Technologie herauszuholen. RWE möchte mit dem Forschungsprojekt grundlegende Fragen klären, wie die nach geeigneten Kulturen oder der optimalen Auslegung der zugehörigen PV-Anlagen. Es soll aber auch konkret um mögliche Kooperationskonzepte mit den Landwirten gehen. Nur durch eine gute Grundlage kann das volle Potenzial der Agri-PV identifiziert werden.

Effiziente Nutzung knapper Böden ist wichtig.

  • RWE Image

Agri-PV ermöglicht doppelte Nutzung: Solarstrom und Landwirtschaft.

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Synergien beim Flächenausbau sind besonders wertvoll.

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Gefördertes Forschungsprojekt mit viel Know-how

Im September 2023 stellte RWE das Projekt in Deutschland im Beisein von Frank Rock, Landrat des Rhein-Erft-Kreises, Sascha Solbach, Bürgermeister der Stadt Bedburg, und Prof. Ulrich Schurr, Direktor des Instituts für Pflanzenwissenschaften am Forschungszentrum Jülich, erstmals offiziell vor.

Nach nur rund fünf Monaten Bauzeit hat die Agri-PV-Anlage von RWE im Rheinischen Revier erstmals Ökostrom ins Netz eingespeist. Im Frühjahr 2024 wurden die ersten Kulturen gepflanzt und gesät. Im Herbst 2024 starteten die mindestens fünf Jahre laufenden Forschungsaktivitäten. Die Demonstrationsanlage verfügt über eine Kapazität von 3,2 Megawatt peak (etwa 2,5 MWac) und besteht aus drei unterschiedlichen Agri-PV-Konzepten, die sowohl eine acker- als auch gartenbauliche Nutzung der Flächen ermöglichen.

Fünf Personen in Sicherheitswesten und Helmen präsentieren ein Info-Plakat über Agri-Photovoltaik in einem Sonnenfeld.
RWE-Projektleiter Andreas Schulz, Landrat Frank Rock, Prof. Ulrich Schurr, Katja Wünschel, Dr. Lars Kulik, Bürgermeister Sascha Solbach
Diagramm einer Demonstrationsanlage für Agri-Photovoltaik mit drei technischen Konzepten und zentralen Vorteilen für die Flächennutzung.

Keyfacts zur Demonstrationsanlage

00 Hektar

Flächengröße

00 MWpeak

Kapazität

00 verschiedene

Konzepte

ca. 00 Stück

Modulanzahl

00 Jahre

Dauer des Forschungsprojekts

00

Start der Forschungsaktivitäten

Drei Konzepte - eine Fläche

Bei dem Forschungsprojekt wurden drei unterschiedliche Agri-PV-Konzepte umgesetzt, die sowohl eine acker- als auch gartenbauliche Nutzung der Fläche ermöglichen. Auf den ersten beiden Flächen (Variante 1 und 2) wurden im ersten Versuchsjahr Luzerne und eine Klee-Gras-Mischung ausgesäht. Diese Pflanzen bereiten den Boden vor für den Anbau von Getreide, Hackfrüchten und Gemüse in den Folgejahren. Auf der dritten Fläche (Variante 3) wachsen Himbeeren als Topfkulturen.

Variante 1: Senkrechte Module mit Bewirtschaftung zwischen den Modulreihen

Variante 1: Senkrechte Module mit Bewirtschaftung zwischen den Modulreihen

Die Solarmodule sind fest und in senkrechter Ausrichtung auf dem Ständerwerk montiert. Zwischen den Modulreihen ist ausreichend Platz für Erntemaschinen, sodass auch die ackerbauliche Nutzung erprobt werden kann.

Illustration eines bodennahen Sonnensystems mit Trackern über verschiedenen Kulturen.

Variante 2: Bewegliche Module – dem Sonnenlauf folgend – mit Bewirtschaftung zwischen den Modulreihen

Die Solarmodule sind ebenfalls in Reihen angeordnet, aber auf einer beweglichen Achse montiert und folgen dem Sonnenlauf von Osten nach Westen. Dadurch sollen der Ertrag der PV-Anlage optimiert und gleichzeitig Flächen für die Landwirtschaft zur Verfügung gestellt werden.

Variante 3: Feste Module mit Bewirtschaftung unter den Modulen

Variante 3: Feste Module mit Bewirtschaftung unter den Modulen

Die Solarmodule sind erhöht auf einer Pergola-ähnlichen Unterkonstruktion angebracht. Darunter könnten Sonderkulturen wie Himbeeren wachsen.

Wichtige Aspekte und Vorteile von Agri-PV-Anlagen

  • Viele Länder verfügen heutzutage über begrenzte Flächenressourcen, und die Konkurrenz um die Nutzung von Land zwischen Landwirtschaft und erneuerbarer Energieerzeugung kann problematisch sein. Agri-PV-Anlagen nutzen vorhandene landwirtschaftliche Flächen effizient, indem Solarmodule auf derselben Fläche installiert werden, auf der auch Pflanzen angebaut oder Nutztiere gehalten werden.

  • Landwirte können durch die parallele Nutzung ihrer Flächen für Agri-PV-Anlagen zusätzliche Einnahmen erzielen. Diese Diversifizierung der Einnahmequellen kann dazu beitragen, die Landwirtschaft langfristig finanziell stabiler zu gestalten und die Abhängigkeit von traditionellen landwirtschaftlichen Erträgen zu verringern. Neben der Pacht und den Ernteerträgen können zusätzliche Einnahmen generiert werden, wenn sich der Landwirt um die Grünpflege und die Reinigung der PV-Module kümmert.

    • Verringerung von Ernteausfällen: Insbesondere bei Anlagen, welche mit aufgeständerten Modulen gebaut sind, kann die Überdachung der Fläche Tiere und Pflanzen schützen. Vor allem bei Extremwetterereignissen können so Ernteausfälle oder Ertragsminderungen verringert oder sogar ganz vermieden werden.
    • Wassereinsparung: Die Solarmodule spenden Schatten und können so die Bodenoberfläche vor intensiver Sonneneinstrahlung schützen und die Verdunstung von Wasser aus dem Boden reduzieren. Außerdem können Agri-PV-Anlagen so gestaltet sein, dass sie Regenwasser auffangen und speichern. Das gesammelte Regenwasser kann dann zur Bewässerung der landwirtschaftlichen Kulturen verwendet werden. Dies verringert die Abhängigkeit von externen Wasserquellen.
    • Schutz vor Bodenerosion: Agri-PV Anlagen bieten eine physische Barriere, die den Boden vor direktem Kontakt mit Regen und Wind schützt. Dadurch wird die Bodenstruktur gestärkt und vor Erosion bewahrt.
    • Reduktion des Pflanzenschutzmitteleinsatzes: Agri-PV kann dazu beitragen, den Krankheitsbefall in landwirtschaftlichen Kulturen zu minimieren, wenn das System die Blätter und Früchte der Pflanzen vor direktem Regen schützt. Dies minimiert das Risiko von Krankheiten, wodurch der Einsatz von Pflanzenschutzmitteln reduziert werden kann.

  • Europa ist wegweisend in der Entwicklung von Agri-PV-Konzepten sowie der Schaffung von regulatorischen Rahmenbedingungen. Forschungsinstitute und Unternehmen arbeiten daran, die Effizienz und Integration von Agri-PV-Anlagen weiter zu verbessern.

  • Die erzeugte Energie trägt dazu bei, den Ausstoß von Treibhausgasen zu reduzieren, da sie auf sauberer Sonnenenergie basiert. Dies unterstützt die Bemühungen, die Klimaziele zu erreichen und die CO2-Emissionen zu verringern.

  • Agri-PV-Anlagen tragen zur dezentralen Energieerzeugung bei und fördern die regionale Energiewende. Sie ermöglichen eine verstärkte Nutzung erneuerbarer Energiequellen in ländlichen Gebieten.

Herausforderungen der Agri-PV mitgestalten

Trotz der vielen Vorteile von Agri-PV-Anlagen gibt es auch Herausforderungen, wie die Symbiose von Landwirtschaft und erneuerbarer Energieproduktion projektspezifisch umgesetzt werden kann. Eine Agri-PV Anlage ist im Durchschnitt teurer als eine Freiflächenanlage – die Mehrkosten hängen von der jeweils verwendeten Systemlösung ab. Dennoch zeigt die steigende Anzahl von Agri-PV-Projekten weltweit, dass diese innovative Lösung das Potenzial hat, einen wichtigen Beitrag zur nachhaltigen Entwicklung und zur Umsetzung der Energiewende im Land zu leisten.

Insgesamt können Agri-PV-Anlagen als ein vielversprechendes Beispiel für die Verbindung von Landwirtschaft und erneuerbarer Energieerzeugung dienen, um die drängenden Herausforderungen des 21. Jahrhunderts anzugehen: Klimawandel, Energieversorgung und nachhaltige Landnutzung.

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