Digitales Fachmagazin für Photovoltaik und erneuerbare Energien

21.09.2016

Agrophotovoltaik Test - Oben Sonne ernten unten Kartoffeln

Lange lagen die Pläne in der Schublade, jetzt geht die Doppelnutzung landwirtschaftlicher Flächen zur Sonnenenergie- und Landfruchternte im größten deutschen Forschungsprojekt an den Start, in Heggelbach am Bodensee.

Agrophotovoltaik zur Doppelnutzung von landwirtschaftlichen Flächen zur Erzeugung von Agrarprodukten und Sonnenenergie © Fraunhofer ISE

Agrophotovoltaik zur Doppelnutzung von landwirtschaftlichen Flächen zur Erzeugung von Agrarprodukten und Sonnenenergie © Fraunhofer ISE

Photovoltaikanlage 6 Meter hoch über Ackerland montiert © Fraunhofer ISE

Photovoltaikanlage 6 Meter hoch über Ackerland montiert © Fraunhofer ISE

Unterkonstruktion aus Österreich © Fraunhofer ISE

Unterkonstruktion aus Österreich © Fraunhofer ISE

Luftaufnahme der auf 3000 Quadratmetern errichteten Testanlage © Fraunhofer ISE

Luftaufnahme der auf 3000 Quadratmetern errichteten Testanlage © Fraunhofer ISE

Montage der Agrophotovoltaik-Anlage © Fraunhofer ISE

Montage der Agrophotovoltaik-Anlage © Fraunhofer ISE

Unter dem Titel »Kartoffeln unter dem Kollektor« veröffentlichte Prof. Adolf Goetzberger 1981 in der Zeitschrift Sonnenenergie einen »Vorschlag für eine besonders günstige Anordnung für Solarenergieanlagen in Verbindung mit der landwirtschaftlichen Nutzung«. Nachdem das Konzept einige Jahre in der Schublade verschwunden war, beschäftigten sich Forscher des Fraunhofer-Instituts für Solar Energiesysteme ISE seit 2011 wieder intensiv mit der Agrophotovoltaik, also der gleichzeitigen Nutzung landwirtschaftlicher Flächen für die Nahrungsmittelproduktion und die Energiegewinnung mit Photovoltaik. Jetzt können die Wissenschaftler des Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern des Projekts »APV-Resola« die Ernte des Gedankens von damals einhole. Am 18. September 2016 weihen sie in einem Pilotprojekt am Bodensee die größte APV-Forschungsanlage in Deutschland auf 3000 Quadratmetern Nutzfläche ein.

Der rasante Zubau an Photovoltaik auf Freiflächen in Deutschland hat die zunehmende Landnutzungskonkurrenz zwischen der Produktion von erneuerbaren Energien und Nahrungsmitteln immer mehr in den Fokus öffentlicher Diskussionen rücken lassen. Forscher des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE in Freiburg haben eine frühe Idee ihres Institutsgründers aufgegriffen und in Zusammenarbeit mit der BayWa r. e., den Elektrizitätswerken Schönau, der Hofgemeinschaft Heggelbach, dem Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse  des Karlsruher Instituts für Technologie, der Universität Hohenheim sowie dem Regionalverband Bodensee-Oberschwaben und der lokalen Bevölkerung nun eine Pilotanlage für APV realisiert.

Agrophotovoltaik bedeutet eine Doppelnutzung landwirtschaftlicher Flächen, welche die Produktion von landwirtschaftlichen Gütern unterhalb von PV-Freiflächenanlagen erlaubt.

Im März 2015 startete die APV-Projektgruppe in der Modellregion Bodensee-Oberschwaben nach umfassenden Untersuchungen, Modellierungen und Simulationen das Pilotvorhaben. In dessen Rahmen wurde jetzt die APV-Pilotanlage auf Ackerflächen der Demeter-Hofgemeinschaft Heggelbach installiert und in Betrieb genommen wurde. Eine Testfläche von insgesamt ca. 2,5 Hektar wird hierfür eingesetzt. Davon beansprucht die APV-Anlage einen Drittel Hektar. Unter den in fünf Metern Höhe montierten PV-Modulen werden in der Projektlaufzeit vier Kulturen gleichzeitig angebaut, Weizen, Kleegras, Kartoffeln und Sellerie. Auf dem übrigen Testacker hat das Projektteam eine Referenzfläche in gleicher Größe und identischer Bepflanzung ohne PV-Module angelegt. Aus dem direkten Vergleich werden die Wissenschaftler ableiten, welche Gemüsearten oder Feldfrüchte gut mit der APV-Anlage harmonieren.

Die installierte Leistung der APV-Anlage liegt bei 194 kWp und kann den Strombedarf von rund 62 Haushalten decken. Der überschüssige Strom wird von den Elektrizitätswerken Schönau abgenommen. Die APV-Anlage ist mit sogenannten bifazialen PV-Modulen des Herstellers SolarWorld bestückt. Diese können sowohl auf der Vorder, als auch auf der Rückseite Licht aufnehmen und in Strom umwandeln. Über die Rückseite wird auch die reflektierte Strahlung der Umgebung aufgenommen. Sie sollen laut Hersteller den Energieertrag pro Fläche erhöhen und sorgen durch die beidseitige Zellverglasung für eine homogenere Lichtverteilung über den Pflanzen.

Gemeinsam mit dem österreichischen Solartechnikhersteller Hilber Solar wurde eine Unterkonstruktion entwickelt, die an die spezifischen Gegebenheiten des Geländes vor Ort angepasst ist und durch eine modulare Bauweise zukünftig mit minimalem Aufwand flexibel an unterschiedliche Einsatzorte angepasst werden kann. »Wir sind gespannt auf den Praxistest der APV-Pilotanlage«, so Thomas Schmid von der Demeter-Hofgemeinschaft Heggelbach. »Für uns ist entscheidend, dass die Anlage einfach zu handhaben ist und ein Ernteertrag von mindestens 80 Prozent im Vergleich zum Referenzfeld ohne PV-Module erzielt werden kann.« Bis 2019 werden die Projektpartner die Pilotanlage gemeinsam betreiben. Im Sommer 2017 und 2018 ist jeweils Erntezeit unter der APV-Anlage in Heggelbach. Danach werden die Ergebnisse in den einzelnen Arbeitsgebieten ausgewertet und in einem gemeinsamen Abschlussbericht veröffentlicht.

Das Projekt und seine Partner

Das Projekt Agrophotovoltaik folgt dem »Living-Lab«-Prinzip, das auf inter- und transdisziplinäre Zusammenarbeit ausgerichtet ist und potenzielle Nutzer neuer Technologien sowie die Bevölkerung in den Innovationsprozess miteinbezieht. »APV-Resola« ist ein gemeinsames Projekt von Partnern aus Landwirtschaft, Wissenschaft, Technik und den Bewohnern der Region:

Quelle: Fraunhofer ISE