Vertikale Agri-PV: Für welche Landwirte lohnt die billigste Anlage?

Künftig sind Agri-PV-Anlagen mit einer Größe von bis zu 2,5 ha baurechtlich privilegiert, was den Ausbau beschleunigen könnte. Drei verschiedene Modultypen sind aktuell im Fokus von Landwirten, Herstellern und der Forschung:

• die hochaufgeständerte Anlage (mind. 2,1 m Höhe, Fläche darunter wird bewirtschaftet)
• die der Sonne nachgeführte Anlage und
• die vertikale Anlage.

Bei den zwei letzten wird jeweils die Fläche zwischen den PV-Reihen bewirtschaftet. Sie sind etwas günstiger, vor allem weil weniger Stahl für die tragende Konstruktion nötig ist. Dabei ist die vertikale Anlage günstiger als die nachgeführte, weil sie technisch einfacher gestaltet ist.

Für die Installation einer vertikalen Anlage kann man laut Herstellern ganz grob mit 500 bis 1.000 Euro/kWp rechnen, meist jedoch mit 700 bis 800 Euro/kWp. Bei 400 kWp/ha (Erklärung zur Größe siehe weiter unten) sind das rund 300.000 Euro/ha bei einer Stromproduktion von rund 440.000 kWh/Jahr.

Die meisten Anlagen werden übrigens aktuell nicht von den Landwirten selber betrieben, sondern als Pachtverträge mit den Herstellern der Agri-PV-Anlagen gebaut. Als Pachterlöse werden hierbei Preise ab 1.000 €/ha genannt, die abhängig vom Strompreis auf bis zu 2.500 Euro/ ha und Jahr steigen können.

Für alle Agri-PV-Anlagen gilt: Rein finanziell gesehen werden mögliche Ertragseinbußen durch die Einnahmen aus dem Stromverkauf deutlich kompensiert. Das Argument der Hersteller: Wenn man nur 80 % der üblichen Erträge vom Acker holt und gleichzeitig 80 % des Solarstroms im Vergleich zu Frei- oder Dachflächen erzeugt, hat man insgesamt 160 % erwirtschaftet.

Bei den vertikalen Anlagen werden Stahlpfosten in den Boden gerammt, sodass sie komplett rückbaubar sind. Dabei darf die Hangneigung darf dabei maximal 14 % betragen. An den Trägern werden bifaciale Module aufgehängt, die auf der Vorder- und Rückseite Strom erzeugen. Vorteil: Sie können gut in Ost-West-Ausrichtung aufgestellt werden. So lässt sich zu Bedarfszeiten der Haushalte, also morgens und abends, Strom erzeugen.

Der Anbieter Next2Sun gibt an, dass die Ausbeute bei durchschnittlich 1.100 kWh/kWp liegt, was sogar 10 % über einer nach Süden ausgerichteten Freiflächenanlage läge. Allerdings lassen sich auch nur rund 400 kWp/ha installieren – je nach Abstand der PV-Reihen.

Im Winter zahle sich laut Unternehmen die Bauweise besonders aus, da die Module nicht vom Schnee bedeckt werden. Zudem werde durch den Albedo-Effekt das vom Schnee reflektierte Sonnenlicht von allen Seiten her gut umgewandelt.

Der Abstand der PV-Reihen richtet sich nach den Arbeitsbreiten der eingesetzten landwirtschaftlichen Maschinen. Häufig beträgt der Abstand 10 m und dazwischen wird auf 9 m gearbeitet.

Die Arbeit zwischen den Reihen erfordert Konzentration der Fahrer beziehungsweise eine reduzierte Arbeitsgeschwindigkeit – bislang gab es laut Anlagenbetreiber keine größeren Zwischenfälle durch Unfälle. Die Verkabelung liegt rund 60 bis 80 cm in der Tiefe und dürfte daher bei der Bodenbearbeitung nicht getroffen werden.

Der unbearbeitete Streifen kann positiv als Biodiversitätsstreifen oder Schutz bei Starkregen betrachtet werden, oder negativ als landwirtschaftlich verlorene Fläche, die wegen der Pfosten aufwändig zu mähen ist.

Auch eine Beweidung ist möglich. Dabei kamen die Module bisher nicht zu Schaden, doch Hersteller empfehlen, vorsichtshalber zum Schutz einen Draht um die Anlage zu spannen. Gerade bei der Weidetier- oder Hühnerhaltung eignen sich die vertikalen Anlagen auch als Alternative zu Zäunen.

Auf die Biodiversitätsstreifen tropft zudem der Regen, der seitlich auf die Module fällt – ein Vorteil gegenüber schrägen Modulen, bei denen die Regenabtropfkanten punktuell Bodenerosion verursachen, wenn die Niederschläge nicht aufgefangen werden.

Wie bei allen Agri-PV-Lösungen gilt auch bei der vertikalen Anlage: Die Kultur sollte entscheiden. Die vertikalen Anlagen eigenen sich laut Next2Sun vor allem für Grünland und Acker, nicht für Sonderkulturen. Letztere profitieren eher durch hoch geständerte Anlagen mit Verschattung und Schutz vor Hagel und Starkregen.

In einer Versuchsanlage führt die Uni Hohenheim gerade eine Untersuchung zum Pflanzenwachstum zwischen den vertikalen Modulen durch. Bisher zeigten sich im Wachstum der Getreidebestände noch keine Randerscheinungen oder Beeinträchtigungen im Vergleich zu einer Fläche ohne PV, aber die Ernte bleibt abzuwarten. Eine Verschattung und eine geringere Sonneneinstrahlung von 10 bis 15 Prozent ist zu erwarten.

Auch der Wind spielt eine Rolle: In trockenen Jahren wird durch weniger Wind mehr Feuchtigkeit im Bestand gehalten, die Winderosion nimmt ab. In feuchten Jahren könnte die angestaute Feuchtigkeit jedoch zu erhöhten Pilzinfektionen führen.

Eine wesentliche Einschränkung bei der Wahl der Feldfrüchte ist die Höhe der vertikalen Anlage. Die Bodenfreiheit beträgt nur 50 bis 80 cm und die Höhe etwa 3 m. Höher geht es nicht, da der Wind sonst einen zu hohen Druck auf den Unterbau ausübt.

Für den Stromertrag sollten die Feldfrüchte aber maximal bis zur Unterkante der ersten Modulreihe wachsen. Mais, Silphie oder Sonnenblumen eignen sich daher nicht für den Anbau in einer vertikalen Agri-PV-Anlage – nicht aus pflanzenbaulicher Sicht, sondern weil sie den Stromertrag mindern. Selbst bei vielen Getreidesorten sind 50 bis 80 cm Höhe schon grenzwertig.

Generell haben natürlich alle drei Lösungen ihre Vor- und Nachteile. Forschungsergebnisse mit nachgeführten Anlagen zeigen, dass die Stromausbeute besser und vor allem näher an der Bedarfskurve ist als bei anderen PV-Varianten. Mit der Verschattung wird eine Steigerung des Ertrags für Gemüse und Raps erwartet, während bei Weizen mit moderaten Ernteverlusten zu rechnen ist.

Mit hoch aufgeständerten Anlagen gibt es bereits langjährige Erfahrungen aus Forschung und Praxis. Versuchsergebnisse mit hoch aufgeständerten Anlangen zeigen, dass die Beschattung je nach Kultur besser oder schlechter verträglich ist. Besonders für Sonderkulturen wie Beeren und Obst gibt es hier gute Erfahrungen.