Agri-PV: Diese Pflanzen profitieren vom Schatten, jene leiden darunter

Sonnenlicht treibt das pflanzliche Wachstum an. Viel Licht sorgt für hohe Biomasseerträge. Bei intensiver Sonneneinstrahlung mit hohen Verdunstungsraten und geringen Niederschlägen kann das aber auch ins Gegenteil umschlagen.

Viele Pflanzen erhöhen im Schatten das Wachstum ihres oberirdischen Blattmaterials, das fotosynthetisch aktiv ist. Von Vorteil ist das zum Beispiel bei Salaten, weil der oberirdische Teil der Kultur wirtschaftlich interessant ist.

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Veränderungen in der Menge und Verteilung der Niederschläge und steigende Temperaturen sind Kennzeichen der fortschreitenden Klimakrise. Vor allem die Verfügbarkeit von Wasser nimmt in vielen Regionen drastisch ab. Das hat weitreichende Folgen für den Ackerbau und die Nahrungserzeugung.

Wissenschaftler der Universität Hohenheim erforschen das Potenzial in der Klimakise, um die Ernteerträge durch aufgeständerte Agri-Photovoltaik zu steigern. „Zwar verringert die Beschattung durch die Agri-PV-Anlage die Erträge, wenn ausreichend Wasser fürs Pflanzenwachstum zur Verfügung steht“, so Jun.-Prof. Dr. Andreas Schweiger und Mitarbeiterin Lisa Pataczek.

„Bei Wasserknappheit profitieren die Pflanzen jedoch von der geringeren Verdunstung und damit einem geringeren Wasserverlust: Der Ertrag ist höher als auf den unbeschatteten Flächen.“ Aus Sicht der Forscher macht diese stabilisierende Wirkung auf die Ernteerträge die Agri-Photovoltaik zu einer vielversprechenden Technik.

Von einer Beschattung durch aufgeständerte Agri-PV profitieren etwa

• Beeren,
• Obst und
• Fruchtgemüse.

Die Erträge folgender Kulturen leiden eher bei

• Futterpflanzen,
• Blattgemüse,
• Knollen- und Hackfrüchte,
• den meisten Getreide-Arten.

Starke Ertragseinbußen selbst bei geringer Beschattung hingegen gibt es beispielsweise bei

• Mais,
• Ackerbohnen,
• Soja und
• Lupinen.

Potenzial sehen die Forscher in trockenheitsanfälligen Regionen. In Gegenden mit knappem Grundwasser ließe sich so die Erschöpfung der Ressource verringern. Zugleich ließen sich die CO₂-Emissionen der Stromerzeugung senken. Das würde wieder dem Klimawandel entgegenwirken.

„Damit trägt die Agri-PV nicht nur dazu bei, die Auswirkungen des Klimawandels in bereits als trocken eingestuften Regionen abzuschwächen“, so Schweiger. „Sie wird vor allem für Regionen von Bedeutung sein, die in Zukunft mit einer zunehmenden Wasserknappheit konfrontiert sein werden."

Allerdings falle das Potenzial sehr unterschiedlich aus. Es hänge stark von den angebauten Kulturen unter der aufgeständerten PV-Anlagen ab, so der Experte. „So tolerieren die meisten der bislang untersuchten Kulturen eine Beschattung von bis zu 15 Prozent ohne nennenswerte Ertragseinbußen.“

Im dem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Projekts Agri-PV-Resola wurde 2016 in der Region Bodensee-Oberschwaben erstmals ein Praxisversuch angelegt. Im Durchschnitt 2017 bis 2019 ließen sich dort unter Agri-PV rund 80 Prozent der Erträge der Referenzfläche erzielen, einschließlich der Flächenverluste durch die Aufständerung.

Die Stromerzeugung belief sich auf rund 80 Prozent der Leistung einer PV-Freiflächenanlage, die das Gelände für den Ackerbau unbenutzbar gemacht hätte. Mehr zu den Ergebnissen lesen Sie hier.

Im Trockenjahr 2018 zeigten sich unter Agri-PV leichte Ertragssteigerungen. 2017 wurden durch die Anlage mit 194 kWp Leistung rund 246 MWh Strom produziert. Das entspricht etwa 83 Prozent einer normalen Freiflächen-PV.  Die kombinierte Nutzung der Fläche zur Strom- und Nahrungsmittelerzeugung steigerte die Flächenproduktivität somit um 42 bis 87 Prozent.