Was ist der Status Quo?

Regionen mit hoher Sonneneinstrahlung bieten ideale Bedingungen für Photovoltaik-Anlagen (PV). Für viele Landwirte stellen die Stromerlöse mittlerweile einen wichtigen Einkommenszweig dar. Allerdings verschärfen PV-Freiflächenanlagen (PV-FFA) den Flächendruck auf die Landwirtschaft, da sie aus der landwirtschaftlichen Produktionsfläche herausfallen. Eine mögliche Lösung könnte die Agri-Photovoltaik sein. Dabei werden Pflanzenproduktion und Stromerzeugung auf einer Fläche kombiniert und so die Konkurrenzsituation entzerrt.

Agri-Photovoltaik beschreibt die gleichzeitige Nutzung einer Fläche zur landwirtschaftlichen Produktion und Stromerzeugung mittels PV-Modulen. Diese werden in größeren Abständen als bei einer gewöhnlichen PV-FFA aufgebaut, um die Pflanzenproduktion trotz teilweiser Verschattung noch zu ermöglichen. Es gibt es verschiedene Arten der Anbringung und Ausrichtung der Photovoltaik-Module. Zum einen können diese senkrecht aufgeständert in circa acht bis vierzehn Meter voneinander entfernten Streifen angebracht werden. Die landwirtschaftliche Erzeugung findet in diesem Fall zwischen den Modulreihen statt. Oder die PV-Module werden höher, also oberhalb der landwirtschaftlichen Kulturen angebracht. Je nach Kultur sowie den dazu nötigen Maschinen und Geräten zur Pflege und Ernte, wird die Höhe der Aufständerung angepasst. Die Arbeitsbreite wird ebenfalls durch die Aufständerung eingeschränkt. Außerdem können die Module auf nachgeführten Modultischen angebracht werden. Auch bei diesem Anlagentyp findet die Bewirtschaftung nur zwischen den Modulreihen statt.

Weche Vorteile bietet Agri-Photovoltaik?

• In Ländern wie Japan, Südkorea, China oder Frankreich wird das Potenzial der APV bereits genutzt. Dort wirken die APV-Anlagen der Landflucht entgegen, indem sie höhere Einnahmen von den landwirtschaftlichen Flächen bei gleichzeitigem Erhalt der Nahrungsmittelproduktion ermöglichen. In unwirtlichen, besonders trockenen Regionen kann durch die Verschattung der PV-Module zusammen mit dem Auffangen und gezielten Zuleiten der Niederschläge Ackerbau ermöglicht werden.
• APV bietet Landwirt*innen die Möglichkeit, aktiv an der Energiewende teilzuhaben und weiteres Einkommen zu erschließen, ohne dabei ihre wertvollen landwirtschaftlichen Flächen zu versiegeln. Lediglich 5 bis 15 % der landwirtschaftlichen Fläche werden für die Montagesysteme, die Verankerung der Anlagen im Boden sowie das Trafohaus benötigt.
• Hoch aufgeständerte Anlagen wirken wie ein Schutzschild für die darunterliegende Kultur: Sie bieten Schutz vor Starkregen, Hagel oder zu hoher Sonneneinstrahlung. APV könnte zukünftig Hagelnetze und Folientunnel, wie sie im Anbau von Sonderkulturen zum Einsatz kommen, ersetzen.

Welche Nachteile haben Agri-Photovoltaikanlagen?

• Aus wirtschaftlicher Sicht ist APV zum jetzigen Zeitpunkt konventionellen PV-FFA häufig unterlegen. Für einige APV-Systeme fallen noch deutlich höheren Investitionskosten an. Sollten sich die jetzigen Rahmenbedingungen nicht ändern, werfen APV-Anlagen im Vergleich mit konventionellen PV-FFA deutlich weniger Gewinn ab, da sie durch die großen Anstände zwischen den Modulreihen weniger Strom je Flächeneinheit erzeugen. Die Entscheidung zwischen APV und PV-FFA wird unter den jetzigen Bedingungen nur zugunsten der Agri-Photovoltaik ausfallen, wenn die Fläche unbedingt in der Produktion gehalten werden muss, oder wenn wie oben beschrieben sogar ein Vorteil für die Pflanzenproduktion entsteht.
• Ein weiterer Nachteil der APV ist die hohe Diskrepanz zwischen landwirtschaftlichen Deckungsbeiträgen und Stromerlösen. Landwirtschaftliche Deckungsbeiträge gängiger, konventioneller Marktfrüchte machen nur etwa 1 bis 4 % der Gesamterlöse der APV aus, die Stromerlöse überwiegen also bei weitem. Entsprechend „unwichtig“ kann die Pflanzenproduktion werden.
  ABER: Die Kombination von APV mit Kulturen mit hohen Deckungsbeiträgen, wie Sonderkulturen oder Gemüse, kann dieses Ungleichgewicht verringern.
• Bei der Bewirtschaftung der APV-Fläche wird durch die aufgeständerten Module die Arbeitsbreite begrenzt, beispielsweise bei der Ausbringung von Mineraldüngern oder bei Pflanzenschutzspritzen. Die Durchfahrtshöhe der hoch aufgeständerten Module kann der Erntetechnik Grenzen setzen. In allen Fällen wird außerdem vorausgesetzt, dass teure Agrarmaschinen unter bzw. neben der kostenintensiven APV-Anlage eingesetzt werden. Diese räumliche Situation kann das Risiko für Karambolagen deutlich erhöhen und zu wirtschaftlichen Schäden führen.
• Im Vergleich mit herkömmlichen PV-FFA sind hochaufgeständerte Anlagen weithin sichtbar und können auch durch umliegende Hecken nicht verdeckt werden. Dies kann negative Auswirkungen auf das Landschaftsbild und die gesellschaftliche Akzeptanz der Energiewende haben.

Was sagt die Landnutzungseffizienz einer Agri-Photovoltaikanlage aus?

Die Landnutzungseffizienz wird oft als Argument für die APV angeführt. Sie ist eine rechnerische Größe, welche dabei hilft, die Erträge aus der Doppelnutzung mit den Erträgen aus der Einzelnutzung zu vergleichen.

Als Beispiel: Die mit der Pflanzenproduktion auf einer Fläche erzeugten Erträge betragen 100 %. Unter einer APV-Fläche werden durch Flächenverbrauch der Aufständerung etc. und Ertragsminderung durch die Verschattung nur noch angenommene 80 % des landwirtschaftlichen Ertrags erzielt. Gleichzeitig werden auf dieser Fläche noch 60 % der Stromproduktion, welche mit einer Freiflächenanlage derselben Fläche erzeugt werden könnte, erreicht. Für die Landnutzungsrate werden diese beiden Werte aufaddiert: sie liegt somit also bei 140 %. Typische Landnutzungsraten von APV-Anlagen liegen nach TFZ-Berechnungen zwischen 130 und 160 %. Die Landnutzungsrate ist jedoch kein Indiz für die Wirtschaftlichkeit der Agri-PV, da nötige Investitionen und Erlöse nicht betrachtet werden.

Wie wirtschaftlich sind Agri-Photovoltaikanlagen?

Agri-Photovoltaikanlagen sind derzeit, aufgrund der Verwendung von Spezialmodulen oder aufwändiger Montagesysteme, noch teurer als konventionelle PV-FFA. Die meisten Komponenten werden noch nicht in großer Stückzahl gefertigt, Skaleneffekte werden bei einer Ausweitung der APV erwartet.

Vergleich der Investitionskosten für Photovoltaik-Freiflächenanlagen sowie verschiedene Agri-Photovoltaikanlagen je Kilowatt Peak. Die Größe der Kreisdiagramme ist an die Höhe der Gesamtinvestition angepasst. APV-Anlagen sind derzeit, aufgrund der Verwendung von Spezialmodulen oder aufwändiger Montagesysteme, noch teurer als konventionelle PV-FF. © Fritz, TFZ

Für vertikale APV-Anlagen liegen die Investitionskosten mit durchschnittlich 690 Euro pro kWp nur leicht höher als für konventionelle PV-FFA (ca. 570 Euro pro kWp). Hoch aufgeständerte APV-Anlagen können hingegen mehr als doppelt so teuer werden (ca. 1230 Euro pro kWp). Zwar sind diese Anlagesysteme in Sonderkulturen (aufgrund der dort üblichen Aufständerung in geringerer Höhe) günstiger, mit ca. 850 Euro pro kWp sind sie aber dennoch deutlich teurer als vertikale Agri-PV-Anlagen oder konventionelle PV-FFA.

Die landwirtschaftliche Produktion fällt bei der wirtschaftlichen Gesamtbetrachtung kaum ins Gewicht. Mit einer PV-FFA können zum jetzigen Zeitpunkt bei niedrigeren Investitionskosten höhere Stromerlöse auf der Fläche erzielt werden, daher ist eine PV-FFA im Normalfall derzeit wirtschaftlicher. Bei höheren Vergütungssätzen für Agri-PV-Strom, wie sie in der 2022 stattfindenden Ausschreibung für „besondere Solaranlagen“ (Floating- und Parkplatz-PV sowie auch APV) erwartet werden, könnte APV attraktiver werden – vor allem bei hohem Flächendruck.

Rechtliche Lage und offene Fragen zur Agri-Photovoltaik

Die Nutzung der APV ist in Deutschland bisher noch wenig verbreitet. Eine Definition verschiedener Agri-PV-Kategorien in der DIN SPEC 91434 wurde erst im Frühjahr 2021 veröffentlicht. Darin wurde festgelegt, dass der Flächenverlust kategorieabhängig nur höchstens 10 bzw. 15 % betragen darf, und dass der Ertrag auf der Gesamtprojektfläche noch mindestens 66 % des vorherigen Referenzertrags erreichen muss. Bislang wurde für die Bewertung des nötigen Ausgleichs oder der Bewertung der Flächen nach der Direktzahlungen-Durchführungsverordnung (§ 12 DirektZahlDurchfV) nur Regelungen für konventionelle PV-FFA berücksichtigt. Mit dieser Definition können diese Regelungen hoffentlich an APV angepasst werden.

Auch ist noch unklar, welche Einflüsse Verschattung und ungleichmäßige Niederschlagsverteilung auf Erträge und auch Qualitäten der Kulturpflanzen unter Agri-Photvoltaikanlagen haben. Denkbar sind sowohl negative als auch positive Effekte, die stark von der jeweiligen Kulturpflanze und dem gewählten Anlagentyp abhängen.