Strom vom Acker

  • 27. September 2016

Agrophotovoltaik vereint Bodennutzung durch Landwirtschaft und Energiegewinnung.

Unter dem Titel „Kartoffeln unter dem Kollektor” veröffentlichte 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 (APV), der gleichzeitigen Nutzung land­wirtschaftlicher Flächen für die Nahrungs­mittel­produktion und die Energie­gewinnung.

Abb.: Die Agrophotovoltaik-Pilotanlage in Heggelbach am Bodensee kombiniert Strom- und Nahrungsmittelproduktion. (Bild: Fh.-ISE)

Abb.: Die Agrophotovoltaik-Pilotanlage in Heggelbach am Bodensee kombiniert Strom- und Nahrungsmittelproduktion. (Bild: Fh.-ISE)

Jetzt können die Wissenschaftler des Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern des heutigen Projekts „APV-Resola” die Ernte des Gedankens von damals einholen: Am 18. September 2016 weihen sie in einem Pilotprojekt am Bodensee die größte APV-Forschungs­anlage in Deutschland ein. Bei diesem Anlass wird auch die Auszeichnung als Ort im Land der Ideen überreicht.

Der rasante Zubau an Photovoltaik (PV)-Kraftwerken auf Frei­flächen in Deutschland im vergangenen Jahrzehnt rückt die zunehmende Land­nutzungs­konkurrenz zwischen der Produktion von erneuerbaren Energien und Nahrungs­mitteln immer mehr in den Fokus. 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 (EWS), der Hof­gemeinschaft Heggelbach, dem Institut für Technik­folgen­abschätzung und System­analyse (ITAS) des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT), der Universität Hohenheim sowie dem Regional­verband Bodensee-Ober­schwaben und der lokalen Bevölkerung nun eine Pilot­anlage für APV realisiert. Agro­photo­voltaik bedeutet eine innovative, ressourcen­effiziente Doppel­nutzung land­wirtschaftlicher Flächen, welche die Produktion von land­wirtschaftlichen Gütern unterhalb von PV-Frei­flächen­anlagen erlaubt. „Angesichts des dynamischen, welt­weiten Wachstums der Photo­voltaik im letzten Jahr­zehnt und dem damit verbundenen steigenden Flächen­bedarf für PV-Anlagen, erlauben innovative Konzepte wie die Agro­photo­voltaik eine Doppel­nutzung agrarischer Flächen und helfen so dem weiteren, raschen Umbau des globalen Energie­systems”, so Eicke R. Weber, Instituts­leiter am Fraunhofer ISE.

Im März 2015 startete die APV-Projektgruppe in der Modell­region Bodensee-Oberschwaben nach umfassenden Untersuchungen, Modellierungen und Simulationen das Pilot­vorhaben, in dessen Rahmen 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 – Weizen, Kleegras, Kartoffeln und Sellerie – gleichzeitig angebaut. Auf dem übrigen Testacker hat das Projektteam eine Referenzfläche in der gleichen Größe, mit der gleichen Bepflanzung angelegt, aber ohne PV-Module. Aus dem direkten Vergleich werden die Wissenschaftler ableiten, welche Gemüse­arten oder Feld­früchte besonders für die APV-Anlage geeignet sind und eine möglichst effiziente Doppel­nutzung der Landfläche ermöglichen.

Die installierte Leistung der APV-Anlage kann den Strom­bedarf von rund 62 Haushalten decken. Der überschüssige Strom wird von den Elektrizitäts­werken Schönau abgenommen. Die APV-Anlage ist mit bifazialen PV-Modulen der deutschen Firma SolarWorld bestückt. Diese können nicht nur vorderseitig Sonnen­einstrahlung in Strom umwandeln, sondern über die Rückseite auch die reflektierte Strahlung der Umgebung aufnehmen. Sie erhöhen den Energie­ertrag pro Fläche und sorgen durch die beidseitige Zell­verglasung für eine homogenere Licht­verteilung über den Pflanzen.

„Der Landwirtschafts­sektor steht u. a. vor der Herausforderung, den starken Ausbau der erneuerbaren Energien und damit verbunden den Wandel von Kultur­landschaften hin zu Energie­landschaften zu bewerk­stelligen”, so Stephan Schindele, Projektleiter am Fraunhofer ISE. „In diesem Kontext kann die Agro­photo­voltaik ein wegweisender Lösungs­ansatz für die Zukunft sein.”

Gemeinsam mit dem österreichischen Solartechnik­hersteller Hilber Solar haben die Forscher eine Unter­konstruktion entwickelt, die an die spezifischen Gegebenheiten des Geländes vor Ort angepasst ist und sich durch eine modulare Bauweise zukünftig mit minimalem Aufwand flexibel an andere Einsatz­orte anpassen lässt. „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 achtzig 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.

Fh.-ISE / DE

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