Landwirtschaft 
Solarenergie: Oben Strom, unten Wein
Alle paar Minuten ist ein metallisches Knacken und Surren von Motoren zu hören. Die metergroßen Solarmodule neigen sich ein paar Grad weiter der Sonne zu, um möglichst viel Licht in Strom umzuwandeln. In fünf Metern Höhe sind die Paneele montiert, damit Traktoren unter ihnen fahren können. Im Moment wachsen Luzerne und Gras, um mit ihren Wurzeln den Boden aufzulockern, ehe Kulturpflanzen wie Leguminosen und Getreide angebaut werden.
Auf der Anlage in Müncheberg im Osten Brandenburgs und in unterschiedlichen Tiefen im Boden haben die Wissenschaftler des Leibniz-Zentrums für Agrarlandschaftsforschung zahlreiche Sensoren angebracht für Wind, Licht und Feuchte. Sie verfolgen, wie sich diese Daten durch die Agri-PV-Anlage verändern.
„Gerade hier im niederschlagsarmen Ostdeutschland trägt diese Technologie dazu bei, dem Klimawandel besser zu begegnen“, erklärt Leibniz-Forscher Klaus Müller. Durch die Module und ihren Schatten werde die Verdunstung um bis zu 40 Prozent verringert, sodass mehr Wasser im Boden bleibt. „In einem trockenen Frühjahr wie jüngst kann das helfen, die Pflanzen besser über diese kritische Phase zu bringen.“
Die Konstruktionen könnten den schwelenden Streit um Solaranlagen, die in die Landschaft gesetzt werden, beilegen. Die entstehen bisher meist auf Flächen, auf denen zuvor Getreide oder Viehfutter angebaut wurde – auch weil das mehr Ertrag bringt als die meist kargen Böden. Von „verschandelter Landschaft“ ist die Rede, vom Verlust an Äckern. Tatsächlich gehen schon heute über 100 Hektar Feld am Tag verloren, nicht nur wegen des Sonnenstroms.
Weniger Trockenstress
Deshalb testen die Wissenschaftler Agri-PV-Anlagen. Das sind Solarzellen, die mit Landwirtschaft kombiniert werden. Es gibt vertikale Wände, Solardächer über Apfelplantagen oder schwenkbare Module in mehreren Metern Höhe, damit unter ihnen weiter Kartoffeln oder Mais angepflanzt werden können.
„Wir sehen bei allen Pflanzen eine erhöhte Wassernutzungseffizienz durch Agri-PV“, bestätigt Andreas Schweiger von der Universität Hohenheim, wo seit Längerem an solchen Systemen geforscht wird. „Mehr Licht zu haben, ist nicht zwingend besser. Wenn die Pflanzen extrem trockengestresst sind, nützt ihnen das viele Licht nichts, weil sie es nicht nutzen können.“
Angesichts veränderter Niederschlagsmuster – mehr Starkregen und längere Trockenheit – sieht der Experte in Agri-PV eine mögliche Lösung. „Wir laufen in Bedingungen hinein, wo wir in weiten Teilen Deutschlands eine Wasserknappheit haben, sodass wir um eine Art des geschützten Anbaus nicht herumkommen.“
Die Licht-Frage ist dennoch zentral. Denn die Pflanzen brauchen die Strahlung genauso wie die Solarmodule. Zwar gibt es viele Daten, welche Kulturpflanze wie viel und vor allem wann Licht benötigt. Doch das Zusammenspiel mit Agri-PV ist komplexer, weil die Anlagen zudem Feuchtigkeit und Verdunstung beeinflussen und vor Wind schützen. Bei ihren Forschungen sammeln die Fachleute viele Daten, um Empfehlungen zu geben: Wann die Module im Sinne der Pflanzen und wann sie im Sinne des Stromerzeugers auszurichten sind.
Eher akzeptiert
„Die Landwirte müssen auf 10 bis 15 Prozent der Ackerfläche verzichten, die für die Ständeranlagen benötigt werden“, rechnet Leibniz-Forscher Klaus Müller vor. Die Solarbetreiber müssen je nach Anlagengröße einige Millionen Euro investieren, um hoch aufgeständerte PV-Anlagen zu errichten. „Über alles gerechnet ergeben sich Kosten von 6 bis 12 Cent pro erzeugter Kilowattstunde, die wieder verdient werden müssen.“ Bei Freiflächen-Paneelen, die einfach auf Wiesen oder ehemaligen Feldern stehen, sind die Kosten nur halb so hoch.
Für die teurere Agri-PV spricht aber, dass die landwirtschaftliche Fläche weitgehend erhalten bleibt. Das zeigt sich auch in der Akzeptanz, zu der Müllers Kollege Felix Zoll forscht. „Bei Befragungen von 1000 Personen in der Region Berlin-Brandenburg zeigten rund Dreiviertel eine positive Haltung“, berichtet er von einer noch unveröffentlichten Studie.
„Sie sehen darin einen Beitrag zur Energiewende und dass Flächenkonflikte vermieden werden.“ Es sei entscheidend, Betroffene früh einzubinden, bekräftigt Zoll. In die Planung, oder wenn möglich auch am Geschäftsertrag etwa durch Anteile in einer Energiegenossenschaft.
Dies gilt genauso für die Landwirte selbst, da sie bei großen Anlagen, die sich über mehrere Hektar erstrecken, die Investitionen oft nicht allein stemmen können und auf spezialisierte Unternehmen angewiesen sind, gibt Müller zu bedenken. Große Anlagen versprechen allerdings schneller Gewinn, weil der Aufwand für Planung, Genehmigungen oder Netzanschluss pro installierter Kilowattstunde sinkt.
Unkraut und Schädlinge
Das Potenzial ist offenbar da: Einer Analyse des Fraunhofer ISE zufolge könnten allein auf den am besten geeigneten Agrarflächen in Deutschland 500 Gigawatt Peak Solarleistung installiert werden. Das übertrifft die Photovoltaik-Ausbauziele der Bundesrepublik für das Jahr 2040. Für Leibniz-Forscher Müller steht außer Frage, dass künftig mehr Agri-PV errichtet werden – wie es heute schon in Italien oder Frankreich der Fall ist.
„Es wäre klug, diese Ziele mit nachhaltiger Landwirtschaft und Akzeptanz in der Bevölkerung in Einklang zu bringen“, rät Müller. Jüngere Menschen stünden neuen Technologien offener gegenüber als Ältere. „Das haben wir etwa bei Windkraftanlagen gelernt.“ Solche Gewöhnungseffekte erwartet er auch bei Agri-PV.
Gewöhnen an den Anblick werden sich nicht nur die Menschen. Feldlerchen etwa galten lange als Vögel, die große Freiflächen brauchen. „Doch selbst in eng bestückten PV-Anlagen sehen wir sie häufiger und sie brüten dort erfolgreicher als draußen“, hat Müller beobachtet. „Die Tiere passen sich also schneller an als die Menschen.“ Die ungenutzten Streifen unter den Ständern, die ohne Beton und lediglich mit meterlangen Erdankern befestigt werden, versprechen demnach, der Artenvielfalt aufzuhelfen.
Allerdings warnt der Hohenheimer Forscher Andreas Schweiger vor vorschnellen Schlüssen. „Man muss aufpassen, dass sich dort keine unerwünschten Organismen ansiedeln, was dann zu einem höheren Pestizideinsatz führt.“ So berichten Landwirte von Mäusen, die sich wegen der fehlenden Raubvögel stark vermehren, außerdem von Unkraut, das von den Streifen der Ständer in die Kulturen hineinwächst. Eine zusätzliche Mahd könnte hier Abhilfe schaffen, schlägt Schweiger vor.
Bäumchen unterm Dach
Dabei werden die Solarzellen in eine sichere Parkposition gefahren, damit sie von den Maschinen nicht beschädigt werden. Bedenken, dass die GPS-Steuerung moderner Fahrzeuge zwischen den großen Stahlstrukturen nicht mehr funktioniert, scheinen inzwischen ausgeräumt. Bei den Tests im brandenburgischen Müncheberg hat sie verschiedene Traktoren problemlos geführt.
Im Obst- und Weinbau setzt man Agri-PV-Anlagen ebenfalls ein, um etwa Äpfel und Trauben vor zu starker Sonneneinstrahlung und Hagel zu schützen. Ein entsprechendes Projekt des Fraunhofer ISE läuft auf einem Bio-Betrieb im Norden von Rheinland-Pfalz. Dort haben die Wissenschaftler die sonst üblichen Folien und Hagelschutznetze durch Solarmodule ersetzt.
Die Paneele erwiesen sich als geeignet, wie Projektleiter Andreas Steinhüser vom ISE berichtet. Verglichen mit den Kunststoffen wurde die Agri-PV-Anlage als ästhetischer wahrgenommen. Das belege eine noch nicht veröffentlichte Umfrage vor Ort. Ein weiterer Vorteil: Da die Bäumchen unter dem Dach trocken stehen, gibt es weniger Pilzbefall als bei ungeschützten Kulturen.
An dem Forschungsvorhaben sind allerdings auch exemplarisch die Schwierigkeiten abzulesen, die auf Bauern und Betreiber zukommen können. Dazu gehört der Anschluss ans Stromnetz, für den ein Transformator erforderlich ist.
Bei Kirschen und Pfirsichen unklar
„Die Anlage war 2021 fertig gestellt“, erzählt Steinhüser. „Kurz darauf gab es die Flut im Ahrtal, die viele Trafostationen zerstört hat.“ Die zu ersetzen hatte Vorrang, die Lieferung für das Projekt verzögerte sich stark. Erst seit diesem Frühjahr kann die Anlage Strom einspeisen und nutzen, um die Module per Motor auszurichten. Das ist kein Einzelfall, die Energiewirtschaft klagt derzeit über einen Engpass an Transformatoren.
Auch die Genehmigung war aufwendig, erinnert sich Steinhüser. „Als Forschungsprojekt haben wir eine temporäre Baugenehmigung erhalten, die nun in eine dauerhafte umgewandelt werden soll.“ Es ist eine umfangreiche Dokumentation erforderlich – und die Behörden zögern aus Furcht, Präzedenzfälle zu schaffen.
Doch Steinhüser denkt bereits weiter. „Wir haben an den acht untersuchten Apfelsorten gesehen, mit welchen Agri-PV gut funktioniert“, sagt er. „Bei Kirschen oder Pfirsichen können wir noch keine Aussage treffen.“ Umso wichtiger sei es nun, viele Versuche zu machen, um den Bauern Antworten zu liefern, welche Form der Sonnenstromgewinnung für welche Kultur, welchen Boden und welches Klima geeignet ist.
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Dieser Artikel stammt aus der RHEINPFALZ am SONNTAG, der Wochenzeitung der RHEINPFALZ. Digital lesen Sie die vollständige Ausgabe bereits samstags im E-Paper in der RHEINPFALZ-App (Android, iOS). Sonntags ab 5 Uhr erhalten Sie dort eine aktualisierte Version mit den Nachrichten vom Samstag aus der Pfalz, Deutschland und der Welt sowie besonders ausführlich vom Sport.