Energie future Story

Doppelt ernten: Oben Strom, unten Gemüse

Die 194 Kilowatt Agrophotovoltaik-Anlage läuft seit September 2016. Foto: Fraunhofer Institut

Photovoltaik und Photosynthese auf demselben Acker – Ob die Stromerzeugung 7 m über dem Kartoffelacker die Lösung gegen den Flächenfraß ist, testen derzeit Forscher des Fraunhofer Instituts und der Uni Hohenheim. Eine Ernte haben sie bereits eingefahren.

Auf der Versuchsfläche am Bodensee ernten Wissenschaftler doppelt: Oben in 7 m Höhe Strom, unten auf dem Acker Gemüse. Die Pilotanlage des Frauenhofer-Instituts für Solar und Energiesysteme soll zeigen, ob eine doppelte Nutzung der Ackerfläche möglich ist und sich mit ihr der Flächenfraß landwirtschaftlicher Produktionsfläche verringern lässt. Die 194 Kilowatt Agrophotovoltaik-Anlage läuft seit September 2016.

PV-Anlage auf Stelzen

Auf der 2,5 ha großen Versuchsfläche der Hofgemeinschaft Heggelbach wurden sogenannte bifaziale Module über dem Boden errichtet. Diese besonderen Module fangen die Sonnenstrahlen nicht nur auf der Oberseite ein, sondern können zudem die reflektierenden Sonnenstrahlen vom Boden in Energie umwandeln. Durch diese Technik soll bis zu 25 % mehr Energieertrag pro Quadratmeter Modulfläche generiert werden.

Grafik: Fraunhofer Institut

Im Vergleich zu herkömmlichen Freiflächenanlagen, die direkt auf dem Boden aufgebaut werden, benötigt die Agrophotovoltaik-Anlage mit 9 m jedoch einen doppelt so großen Abstand zwischen den einzelnen Modulreihen. Beides zusammen - die bifazialen Module und der erhöhte Reihenabstand der Paneele – bewirken, dass 80 % des üblichen Energieertrags erreicht werden. Der Abstand zum Boden sorgt wiederum dafür, dass die Kultur auf dem darunterliegenden Acker ausreichend Sonne erhält.

An 32 Stationen messen die Forscher Sonnenstrahlung, Niederschlag, Beschattung, Temperatur und Feuchte in der Luft sowie am Boden. Als Vergleich dient eine nicht überbaute Referenzfläche neben der Agrophotovoltaikanlage. Auf dem Acker rechnen die Wissenschaftler ebenfalls mit 80 % des üblichen Ernteertrags. Gründe dafür sind die eingeschränkte Sonneneinstrahlung und 5 % Ertragsausfall aufgrund der baulichen Maßnahmen. Unter der Anlage wurde bisher Kleegras, Winterweizen, Kartoffeln und Sellerie angebaut. Die Forscher wollen herausfinden, welche Feldfrüchte sich am ehesten für eine Doppelnutzung eignen.

Landverknappung stoppen

Aus ökonomischer Sicht, ist neben der Netzeinspeisung ein möglichst hoher Stromeigenverbrauch durch die Hofgemeinschaft unerlässlich. Bis 2019 werden die Projektpartner die Pilotanlage gemeinsam betreiben. Wie hoch die Flächeneinsparung durch die kombinierte Strom- und Ackerbau-Ernte gegenüber der getrennten Nutzung ausfällt, wird derzeit erforscht.


2017 wurde bereits einmal geerntet. Der Mitbetreiber und Landwirt Thomas Schmid zieht Zwischenbilanz.

f3: Herr Schmid, sie arbeiten nun seit acht Jahren mit dem Frauehofer Institut und der Universität Hohenheim an dem Projekt „Agrophotovoltaik“. Sehen sie eine Zukunft für Agrophotovoltaik aus?

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Photovoltaik und Photosynthese auf demselben Acker – Ob die Stromerzeugung 7m über dem Kartoffelacker die Lösung gegen den Flächenfraß ist, testen derzeit Forscher des Fraunhofer Instituts und der Uni Hohenheim. Eine Ernte haben sie bereits eingefahren.

Auf der Versuchsfläche am Bodensee ernten Wissenschaftler doppelt: Oben in 7 m Höhe Strom, unten auf dem Acker Gemüse. Die Pilotanlage des Frauehofer-Instituts für Solar und Energiesysteme soll zeigen, ob eine doppelte Nutzung der Ackerfläche möglich ist und sich mit ihr der Flächenfraß landwirtschaftlicher Produktionsfläche verringern lässt. Die 194 Kilowatt Agrophotovoltaik-Anlage läuft seit September 2016.

PV-Anlage auf Stelzen

Auf der 2,5 ha großen Versuchsfläche der Hofgemeinschaft Heggelbach wurden sogenannte bifaziale Module über dem Boden errichtet. Diese besonderen Module fangen die Sonnenstrahlen nicht nur auf der Oberseite ein, sondern können zudem die reflektierenden Sonnenstrahlen vom Boden in Energie umwandeln. Durch diese Technik soll bis zu 25 % mehr Energieertrag pro Quadratmeter Modulfläche generiert werden.

Grafik: Fraunhofer Institut

Im Vergleich zu herkömmlichen Freiflächenanlagen, die direkt auf dem Boden aufgebaut werden, benötigt die Agrophotovoltaik-Anlage mit 9 m jedoch einen doppelt so großen Abstand zwischen den einzelnen Modulreihen. Beides zusammen – die bifazialen Module und der erhöhte Reihenabstand der Paneele – bewirken, dass 80 % des üblichen Energieertrags erreicht werden. Der Abstand zum Boden sorgt wiederum dafür, dass die Kultur auf dem darunterliegenden Acker ausreichend Sonne erhält.

Eins, zwo: Risiko

Landverknappung stoppen

An 32 Stationen messen die Forscher Sonnenstrahlung, Niederschlag, Beschattung, Temperatur und Feuchte in der Luft sowie am Boden. Als Vergleich dient eine nicht überbaute Referenzfläche neben der Agrophotovoltaikanlage. Auf dem Acker rechnen die Wissenschaftler ebenfalls mit 80 % des üblichen Ernteertrags. Gründe dafür sind die eingeschränkte Sonneneinstrahlung und 5 % Ertragsausfall aufgrund der baulichen Maßnahmen. Unter der Anlage wurde bisher Kleegras, Winterweizen, Kartoffeln und Sellerie angebaut. Die Forscher wollen herausfinden, welche Feldfrüchte sich am ehesten für eine Doppelnutzung eignen.

Die Installation der Forschungsanlage. Quelle: Fraunhofer Institut

Aus ökonomischer Sicht, ist neben der Netzeinspeisung ein möglichst hoher Stromeigenverbrauch durch die Hofgemeinschaft unerlässlich. Bis 2019 werden die Projektpartner die Pilotanlage gemeinsam betreiben. Wie hoch die Flächeneinsparung durch die kombinierte Strom- und Ackerbau-Ernte gegenüber der getrennten Nutzung ausfällt, wird derzeit erforscht.


2017 wurde bereits einmal geerntet. Der Mitbetreiber und Landwirt Thomas Schmid zieht Zwischenbilanz.

f3: Herr Schmid, Sie arbeiten nun seit acht Jahren mit dem Frauehofer Institut und der Universität Hohenheim an dem Projekt „Agrophotovoltaik“. Sehen Sie eine Zukunft für Agrophotovoltaik?

Thomas Schmid

Thomas Schmid: Agrophotovoltaik ist eine Alternative zur Windernergie und verbraucht gleichzeitig keine Ackerfläche. Aber das Hauptproblem bleibt: Die Anlage ist nicht wirtschaftlich. Eine herkömmliche PV-Freiflächenanlage ist aus ökonomischer Sicht die bessere Variante. Wenn es vom Gesetzgeber keine Regulierung für Anlagen auf dem Boden gibt, wird sich so schnell nichts tun. Solarstrom aus einer Agrophotovoltaikanlage wird nicht gefördert von der EU. Unser Projekt ist nicht im EEG aufgeführt. Die Stromgestehungskosten liegen bei rund 12 Cent pro Kilowattstunde und damit doppelt so hoch wie bei einer Freiflächenanlage direkt auf dem Boden. Zudem entgeht mir die Flächenprämie von der EU, die den Acker nun als versiegelte Sondernutzungsfläche betrachtet.

f3: Wann ist die Anlage dann am effektivsten für Sie als Betriebsleiter?

Thomas Schmid: Der Eigenverbrauch muss möglichst hoch sein. Wenn ich den Strom verkaufe, lohnt es sich einfach nicht. Wir liegen heute bei 42 % Eigennutzung und zielen auf 100 %. Demnächst schaffen wir einen Batteriespeicher an, damit knacken wir die marke von 68 % Eigenverbrauch.

Das Forschungsprojekt der Hofgemeinschaft Heggelbach. Quelle: Fraunhofer Institut

f3: Sie ackern in der zweiten Saison unter dem Photovoltaikdach. Wie sieht die Praxis dort aus?

Thomas Schmid: Mit dem Schlepper um die Pfeiler zu fahren, ist schon was anderes – aber es geht. Der Mähdrescherfahrer ist bei der ersten Fahrt zwei, drei mal abgestiegen und hat geguckt, ob es auch wirklich passt.

f3: Was sagt das Ernteergebnis?

Die Ernte unter der PV-Anlage ist für den Landwirt Thomas Schmid noch ungewohnt. Foto: Fraunhofer Institut

Thomas Schmid: Wir haben Weizen, Kartoffeln, Sellerie und Kleegras auf den Parzellen angebaut. Der Ertrag lag 15 bis 18 % unter dem, was wir auf den Vergleichsparzellen direkt neben der Anlage geerntet haben. Natürlich ist das Ergebnis nach nur einer Ernte statistisch nicht belastbar.

f3: Lassen sich Wissenschaft und Praxis einfach kombinieren?

Thomas Schmid: Als es darum ging, die Anlage auf meinem Acker aufzustellen, war ich als Praktiker besonders gefragt. Den Wissenschaftlern war nicht klar, dass es wohl keine Nachahmer geben wird, wenn bei der Errichtung der Anlage über den Acker gefahren werden muss. Der Aufbau erfolgt nun über eine ausgelegte Baustraße. Sodass der Acker beim Bau nicht befahren und damit verdichtet wird. Von den erst geplanten Betonfundamenten für die Anlage konnte ich die Wissenschaftler auch abbringen. Nun sind die Ständer mit bis zu acht Meter langen Ankern im Boden verschraubt.

Der ackerbauliche Ertrag liegt 15 bis 18 % unter dem der Vergleichsparzellen direkt neben der Anlage.

Thomas Schmid

f3: Was war Ihr Antrieb, ein solches Konzept zu entwickeln?

Thomas Schmid: Ich leite einen Demeter Betrieb am Bodensee. Das Konzept dahinter basiert auf einem geschlossenen Betriebskreislauf. Beispielsweise habe ich nur so viele Kühe, wie es die Futtermenge der eigenen Fläche hergibt. Das System hat in vielen Fällen geklappt. Nur bei der Energie gab es schon immer ein riesiges Loch im Betriebskreislauf.