APV-RESOLA

Agri-Photovoltaik – Ein Beitrag zur ressourceneffizienten Landnutzung

Die Kosten für Photovoltaik-Anlagen auf Freiflächen sinken kontinuierlich. Experten erwarten, dass solche Anlagen schon in wenigen Jahren auch ohne finanzielle Förderung durch das Erneuerbare Energie Gesetz (EEG) wirtschaftlich rentabel werden. Dadurch entstehen zunehmend Geschäftsmodelle mit neuen Nutzungsformen der Kulturlandschaft. Diese neuen Anforderungen an den ländlichen Raum bringen aber auch neue Herausforderungen wie die steigende Flächennachfrage mit sich. Die Flächennutzungskonkurrenz nimmt zu und bewirkt eine Erhöhung der Pachtpreise in der Landwirtschaft. Die Innovationsgruppe APV-RESOLA entwickelte und untersuchte daher eine neue Form von Photovoltaik-Anlagen, in der neben der Stromerzeugung auch die landwirtschaftliche Fläche zum Nutzpflanzenanbau erhalten bleibt.

Klicken Sie die Grafik, um sich die Ergebnisse der Innovationsgruppe anzuschauen.

Zielsetzung

Die ressourceneffiziente Doppelnutzung von landwirtschaftlichen Flächen soll die Flächenkonkurrenz von landwirtschaftlicher Nutzung und Energieversorgung verringern. Die neuartige Systemtechnologie, die sogenannte Agri-Photovoltaik (APV), ermöglicht eine landwirtschaftliche Nutzung unter speziell zu diesem Zweck entwickelten Photovoltaik-Anlagen. Eine APV-Anlage ist im Wesentlichen eine in fünf bis sechs Metern Höhe aufgeständerte Photovoltaik-Anlage mit einer speziellen Unterkonstruktion. In Zukunft könnte durch APV der Flächenverbrauch minimiert werden, so dass der Nutzungskonflikt zwischen Energie- und Landwirtschaft durch eine harmonische Doppelnutzung der Flächen entschärft wird. Zum anderen kann die Wertschöpfung in der Region und die ländliche Entwicklung gefördert werden, da APV-Projekte vornehmlich dezentral durch Landwirte, Gemeinden und Klein- und Mittelständische Unternehmen (KMU) ins Leben gerufen werden. Für die Landwirtschaft können zudem neue, ökonomisch tragfähige Bewirtschaftungsmöglichkeiten aufgezeigt werden.

Um dieses Ziel zu erreichen, entwickelte das Verbundvorhaben eine Agri-Photovoltaik-Anlage und erprobte diese unter Realbedingungen. Ziel war es, die technische Optimierung der APV-Anlage zum maximalen Photovoltaik-Ertrag bei gleichzeitig minimaler Beeinträchtigung des Pflanzenwachstums. Schließlich erfolgte die Erstellung eines Energie- und Wirtschaftlichkeitskonzeptes für die Planung von APV-Anlagen.

APV-RESOLA Agri-PV-Leitfaden

Als eines der zentralen Ergebnisse des Forschungsprojektes APV-RESOLA veröffentlichte das Fraunhofer ISE in Kooperation mit einer Vielzahl an Partnern aus Wissenschaft und Praxis einen Leitfaden für Agri-Photovoltaik. Der Leitfaden stellt die wichtigsten Forschungsergebnisse des Projekts vor und informiert über die Möglichkeiten und Vorteile der Agri-PV, über ihr Potential und den aktuellen Technologiestand. Darüber hinaus werden praktische Hinweise zur Nutzung der Agri-PV für Landwirte, Kommunen und Unternehmen aufgegriffen.

PDF: Agri-PV-Leitfaden von APV-RESOLA

Vorgehen

Grundlage des Forschungsansatzes war das Konzept des „Living Labs“. In diesem Beteiligungsverfahren entstand die notwendige enge Zusammenarbeit zwischen Forscher*innen und Technikentwickler*innen mit Nutzer*innen und der lokalen Bevölkerung. Der Gedanke des Mitgestaltens floß ganzheitlich in den Innovationsprozess ein. Im Living Lab und der begleitenden Forschung entstand technisches Wissen für Innovationen im nachhaltigen Landmanagement, um die Agri-Photovoltaik einzuführen und ihre Verbreitung zu fördern. Das hierzu notwendige Fachwissen wurde durch ein hohes Maß an Interdisziplinarität zwischen den beteiligten Forscher*innen aus den Natur-, Agrar-, Ingenieur-, Sozial- und Wirtschaftswissenschaften gewährleistet. Transdisziplinäres Lernen entstand durch die Einbeziehung außerwissenschaftlicher Akteure wie Unternehmen, Landwirt*innen, Entscheidungsträger*innen und anderen Interessensgruppen.

Bildnachweis: Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE

Untersuchungsregion Bodensee-Oberschwaben

Als Standort für das Forschungsprojekt wurde Baden-Württemberg (BW) mit der Untersuchungsregion Bodensee-Oberschwaben ausgewählt. BW eignet sich sehr gut, da die Energieversorgungsstruktur auf der Nachfrageseite durch einen hohen Energiebedarf durch das produzierende Gewerbe gekennzeichnet ist. Dieser große Energiebedarf wird derzeit zur Hälfte über Atomkraftwerke gedeckt, die gemäß dem Beschluss der Bundesregierung jedoch bis spätestens 2022 abgeschaltet werden sollen. BW steht somit vor der Herausforderung, den Energiebedarf zunehmend aus alternativen Quellen zu decken. Des Weiteren existiert in BW eine dicht besiedelte, kleinteilig strukturierte Landschaft, in der der Landwirtschaftssektor aufgrund der im Bundesvergleich kleinen Betriebe unter großem ökonomischen Druck steht. Als Standort der Forschungsanlage wurde daher ein landwirtschaftlicher Betrieb in der Region Bodensee-Oberschwaben ausgewählt. Der Bodenseekreis, als einer der drei Kreise dieser Region, bestreitet seine Energieversorgung bisher nur zu einem sehr kleinen Teil aus erneuerbaren Energien und steht daher vor der Herausforderung, den anvisierten Anteil an erneuerbaren Energien von 10% im Jahr 2013 auf 26% im Jahr 2022 zu erhöhen. Zwar soll Photovoltaik dabei die größte Rolle spielen, jedoch ist der angestrebte Anteil allein über Photovoltaik-Dachanlagen mit hoher Wahrscheinlichkeit nicht zu erreichen. Auch das Potential für Windkraftanlagen ist sehr begrenzt, was u.a. auf die geringe Akzeptanz für Windkraftanlagen vor Ort, bedingt u.a. durch das Bestreben, Landschaftsbild und Alpenpanoramablick zu schützen, zurückzuführen ist. Auch der Ausweitung der Biomassenutzung stehen die schwindende Akzeptanz der lokalen Bevölkerung und die am Bodensee übliche Landnutzung durch Sonderkulturen im Wein-, Obst- und Hopfenbau entgegen.

Neue Lösungen für Deutschland und die EU

Neue Lösungsansätze sind daher notwendig und bieten die Chance, die APV-Technologie als eine wichtige Säule der dezentralen Energieversorgung zu etablieren. Das Projekt APV-RESOLA entwickelte eine neue Technologie und bewertete den Einsatz. Die Forscher*innen hoffen, mit ihren Erfahrungen dieser deutschlandweit einzigartigen und neuen Technologie zum Durchbruch zu verhelfen. Die internationale Zusammenarbeit mit vergleichbaren Projekten in Frankreich, Italien und Japan ist angestrebt.

Publikationen (Auswahl)

  • Ketzer, D., Schlyter, P., Weinberger, N., & Rösch, C. (2020): Driving and restraining forces for the implementation of the Agrophotovoltaics system technology – A system dynamics analysis. Journal of Environmental Management, 270. DOI: 
    doi.org/10.1016/j.jenvman.2020.110864 Fachzeitschrift
  • Trommsdorff, M., Gruber, S., Keinath, T., Hopf, M., Hermann, C., Schönberger, F., et al. (2020): Agri-Photovoltaik: Chance für Landwirtschaft und Energiewende - Ein Leitfaden für Deutschland (Rep.). Freiburg: Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE. [Link zur Publikation] Abschlussbericht
  • Weselek, A., Ehmann, A., Zikeli, S., Lewandowski, I., Schindele, S., & Högy, P. (2019): Agrophotovoltaic systems: applications, challenges, and opportunities. A review. Agron. Sustain. Dev., 39:35. DOI: doi.org/10.1007/s13593-019-0581-3 wiss. Beitrag
  • Rösch, Christine (2016): Agrophotovoltaik - die Energiewende in der Landwirtschaft. In: GAIA - Ecological Perspectives for Science and Society, Volume 25, Number 4, 2016, pp. 242-246(5) doi: 10.14512/gaia.25.4.5 [Link zur PublikationFachzeitschrift

Video- und Audiobeiträge

Laufzeit

01.03.2015 – 31.12.2020

Projektwebsite

www.agri-pv.org

Kontakt

Max Trommsdorff

Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE

Heidenhofstr. 2,
79110 Freiburg

Tel.: +49 761 / 45 88-2249

E-Mail:

maximilian.trommsdorff @ise.fraunhofer.de

Projektpartner

  • BayWa r.e. Solar Projects GmbH
  • Elektrizitätswerke Schönau, Vertriebs GmbH
  • Hofgemeinschaft Heggelbach
  • Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
  • Regionalverband Bodensee-Oberschwaben
  • Universität Hohenheim
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