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Agri-Photovoltaik

Die Verbindung klassischer Landwirtschaft mit Photovoltaik

Agri-Photovoltaik

Mit der Agri-Photovoltaik (Agri-PV) profitieren Sie als Landeigentümer gleichzeitig vom Nahrungs- und „Stromanbau“

Agri-PV stellt den Überbegriff für Freiflächen-Photovoltaikanlagen dar, die eine Doppelnutzung von Stromprodukion und Landwirtschaft auf ein und derselben Fläche ermöglichen und so der zunehmenden Flächenknappheit entgegenwirken.

Gerade in dicht besiedelten Ländern wie Deutschland nimmt die Konkurrenz um Flächen zwischen der Energie- und der Landwirtschaft zu.

Zur Doppelnutzung der landwirtschaftlichen Flächen gibt es zwei verschiedene Möglichkeiten mit der horizontalen und der vertikalen Agri-PV.

Florian Maack
Experte für Agri-Photovoltaik

Die horizontale Agri-PV

Bei der horizontalen Agri-PV wird die verfügbare Fläche auf zwei Ebenen genutzt. Am Boden wird die Landwirtschaft betrieben und darüber werden die PV-Module horizontal mittels eines Gestells horizontal in einer Höhe angebracht, dass die Landmaschinen darunter wirtschaften können.

Die vertikale Agri-PV

Bei der vertikalen Agri-PV werden die PV-Module vertikal aufgeständert mit ausreichend Abstand zwischen den Modulreihen für die Bewirtschaftung mit den Landmaschinen.

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Positiver Effekt

Verschiedene Untersuchungen haben gezeigt, dass von der Installation der PV-Module durch Verschattung und Windschutz positive Auswirkungen auf den landwirtschaftlichen Ertrag möglich sind. So ergibt sich eine echte Win-Win-Situation, in der neben zusätzlicher Energieproduktion auch die Landwirtschaft profitiert.

Ziele

Mit der Stromerzeugung über Agri-PV werden gleich mehrere Ziele verfolgt

Nachhaltig und kostengünstig Strom erzeugen, ohne die knappe Ressource Boden nennenswert zu beanspruchen. 

Zur Erreichung der Ziele sollen gemäß dem Eckpunktepapier BMWK, BMUV und BMEL vom 10.02.2022 „Ausbau der Photovoltaik auf Freiflächen im Einklang mit landwirtschaftlicher Nutzung und Naturschutz“ Agri-PV-Anlagen auf allen Ackerflächen grundsätzlich zulässig sein.

Im EEG 2023 fällt Agri-PV unter die „besonderen Anlagen“ und eine EEG-Vergütung für Agri-PV auf Acker- und Grünlandflächen oder auf Flächen mit Dauerkulturen ist möglich. Die landwirtschaftliche Nutzung der Fläche muss aber mit mindestens 85% im Vordergrund stehen und die Stromproduktion hat sich dem unterzuordnen.

Photovoltaikanlage einer Kommune mit Schafen
Lösung

Ein innovatives Anlagenkonzept für vertikale Agri-PV-Anlagen

Im Bereich der vertikalen Agri-PV hat die Next2Sun GmbH ein innovatives Anlagenkonzept entwickelt, das der Energiewende ein neues Stromerzeugungsprofil hinzufügt und für das es im Jahr 2020 den Deutschen Solarpreis erhalten hat.

Hierbei werden bifaziale Solarmodule vertikal aufgestellt, d.h. Vorder- und Rückseite der Zellen erzeugen Solarstrom.   

Das Stahlkonstrukt trägt über in den Boden gerammte Pfosten zwei übereinanderliegend angeordnete Glas-Module. Die Gesamthöhe des Gestellsystems ist flexibel modifizierbar und hat i.d.R. eine Höhe von rund 3m. Die Montage und Installation sind einfach und projektspezifische Anpassungen erlauben den Einsatz an nahezu jedem Standort.

Aufbau einer Next2Sun PV-Anlage

Netzdienlichkeit

Durch die Ausrichtung der Module nach „Ost/West“ entstehen zwei Erzeugungsspitzen am Morgen und am Abend. Diese komplementär zu konventionellen Süd-Anlagen fungierende Erzeugung vermeidet eine Überlastung des Stromnetzes und trägt zu einer konstanteren Grünstromversorgung im Tagesverlauf bei. Die vertikalen PV-Anlagen könnten so auch dort einspeisen, wo die Netze durch konventionelle PV-Anlagen annähernd ausgelastet sind.

Profitabiltät

Die installierbare Leistung pro Fläche ist aufgrund der Reihenabstände geringer als bei konventionellen Süd-Anlagen. Dafür kann durch die senkrechte Aufständerung diffuse Strahlung genutzt werden und pro installierter Leistung mehr Strom erzeugt werden.

Zudem profitiert das Einspeiseprofil der vertikalen PV-Anlage von der üblichen Tagesverlaufskurve des Strompreises an der Strombörse. 

Tagesproduktion / EEX

Die Grafik zeigt die spezifische Erzeugungsleistung im Tagesverlauf [kW / kWp], Preise Strombörse (EPEX Spot Stundenkontrakte, 26.05.2017)

Durch die typischerweise zur Mittagszeit niedrigeren und in den Morgen- und Abendstunden höheren Strompreise erzielen die Anlagen derzeit 5% bis 15% mehr Durchschnittserlöse als konventionell südlich ausgerichtete PVA.

Insgesamt liegen die Erlöse pro kW installierter Anlagenleistung bis zu 25% höher als bei konventioneller PV. So können die ebenfalls höheren Investitionskosten kompensiert werden.

Die variabel anpassbaren Reihenzwischenräume von mindestens 8 Meter ermöglichen vielfältige landwirtschaftliche Nutzungskonzepte und den Einsatz herkömmlicher Landmaschinen, sodass eine effiziente Arbeitswirtschaft gewährleistet bleibt. Über 90% der Solarparkfläche kann weiterhin durch die Landwirtschaft genutzt werden.

Grünlandnutzung

Alle üblichen Nutzungsarten sind möglich:
  • Heunutzung
  • Mähwiesen/Silage
  • Nutztierhaltung (Rinder, Schafe, Hühner etc.)
Photovoltaik - Grünlandnutzung

Ackerbau

Auch die Bewirtschaftung mit Landmaschinen im Ackerbau ist möglich.

Die untere Modulreihe beginnt etwa 1 m über Grund, so dass der Boden weiter maschinell für den Ackerbau bearbeitet werden kann. Die angebauten Feldfrüchte sollten jedoch eine Wuchshöhe von 1 m aufgrund der Verschattungseffekte für die Module nicht wesentlich überschreiten.

Viele gängige Feldfrüchte wie Weizen, Gerste, Hafer, Kartoffeln, Rüben, Leguminosen und Sonderkulturen sind dabei möglich.

Je nach Nutzungsart werden die eingesetzten Maschinen (Beispiel: Schutz gegen Steinschlag), aber auch die APV-Anlage selbst (Beispiel: Schutz gegen Kabelbiss bei Weidewirtschaft) technisch angepasst, so dass die für den bewirtschaftenden Betrieb optimale Nutzungsart ermöglicht werden kann.

Auswirkungen auf landwirtschaftliche Erträge

Die meisten Feldfrüchte werden von der nur um etwa 15 % reduzierten Einstrahlung auf der Fläche nicht maßgeblich beeinträchtigt. In sehr trockenen Jahren können sie sogar davon profitieren.

Die parallelen Modulreihen können die bodennahe Windgeschwindigkeit und so die Bodenerosion und Bodenaustrocknung verringern. Im Zuge des Klimawandels gewinnt diese Technik an Bedeutung, weil die Austrocknung des Bodens und Pflanzenschäden durch zu intensive Sonnenbestrahlung gemindert werden können.

Aufwuchsermittlungen innerhalb bestehender Anlagen belegen, dass der durch längeren Schattenwurf und Windschatten verbesserte Wasserhaushalt zum Beispiel bei der Heuernte zu einem deutlich höheren Ertrag geführt haben.

Die Förderung mit GAP-Mitteln ist weiterhin möglich, sofern die landwirtschaftliche Nutzung nur bis zu 15 % durch die Stromerzeugung beeinträchtigt ist. Diese Vorgabe wird mit dem Next2Sun PV Konzept ohne weiteres erfüllt.

Ergebnis

Werden Sie zum Land- und Energiewirt!

Vertikale Agri-PV ist je nach Entfernung zum Netzanschlusspunkt ab einer Gesamtflächengröße von ca. 10-20 ha wirtschaftlich. Einzelne Teilflächen können kleiner sein und mehrere Flächeneigentümer können sich zusammentun.

Hohe Akzeptanz und Genehmigungsfähigkeit

Der schonende Umgang mit der Ressource Boden in der Agri-PV führt zu hoher Akzeptanz sowohl in der Bevölkerung als auch in den Gemeinden, die über die Genehmigung der APV entscheiden. Wie für konventionelle PVA auch besteht die Notwendigkeit zur Aufstellung eines Bebauungsplans.

Man sollte sich möglichst auf Flächen abseits der Ortskerne konzentrieren.

Die optische Fernwirkung ist zwar noch vergleichbar mit konventionellen PV-Anlagen. Im Nahbereich hingegen ist das optische Erscheinungsbild weniger technisch geprägt, da keine Modulrückseiten mit Anschlussdosen und Kabeln wahrgenommen werden.

Aus der Vogelperspektive betrachtet bleibt fast die komplette Bodenfläche aufgrund der geringen Überbauung einsehbar, was insbesondere für die Vogelwelt einen sehr großen Vorteil darstellt.

Blendwirkungen sind außerhalb des Solarparks so gut wie ausgeschlossen, da durch die senkrechte Bauweise alle Reflexionen physikalisch bedingt nur in Richtung Boden gehen.

Vorteile

Ihre Vorteile mit einer Next2Sun Agri-PV Anlage

  • Zusätzlich zu den Verpachtungserlösen aus dem „Stromanbau“ Erträge aus landwirtschaftlicher Nutzung von ca. 90% der Fläche

  • Einfacher Aufbau und über Bankbürgschaft abgesicherte rückstandslose Rückbaupflicht des Betreibers

  • Abstimmung bzgl. Reihenausrichtung und – abstand auf Ihre landwirtschaftliche Nutzung

  • Überbauungsgrad nur ca. 1% der Bodenfläche

  • Keine Versiegelung und Fundamente

  • Wertigkeit der Bodenfläche und Einfluss auf die Vegetationsentwicklung kaum beeinträchtigt

  • Geringfügig geringere Sonneneinstrahlung durch die PV-Anlage von ca. 10% bis 15%

  • Nahezu unveränderter Wasserhaushalt durch gleichbleibende Niederschlagsverteilung

  • Flächenpflege kann durch Sie oder Ihren Bewirtschafter mit zusätzlicher Vergütung übernommen werden

  • Ihre Agrarprämienfähigkeit bleibt erhalten

  • Ihr Acker/Grünlandstatus bleibt erhalten

F.A.Q.

Finden Sie eine Antwort auf häufig gestellte Fragen

Kein PV-Projekt ist wie das andere. Dennoch gibt es grundsätzliche Fragen, die sich viele an PV interessierte Landeigentümer stellen, die ich hier kurz beantworten möchte. Für individuelle Fragen stehe Ihnen jederzeit gern persönlich zur Verfügung.
Für wen lohnt Sich eine Photovoltaikanlage?

Grundsätzlich kann sich eine Photovoltaikanlage auf landwirtschaftlichen Flächen rein wirtschaftlich für die meisten Landeigentümer lohnen. Selbst im Falle besonders ertragreicher Böden oder dem Anbau von hochlukrativen Sonder- oder Dauerkulturen könnte man die Erlöse mit Agri-Photovoltaikanlagen ggf. noch steigern.

Je schwächer aber die landwirtschaftliche Flächenqualität und dementsprechend der Ernteertrag ist, desto rentabler ist im Umkehrschluss ein PVA-Betrieb.

Ist meine Fläche geeignet?

Grundsätzlich sind alle landwirtschaftlich genutzten Flächen geeignet. Es muss keine Vergütung gemäß dem erneuerbaren Energiegesetz (EEG) in Anspruch genommen werden.

Je schwächer die landwirtschaftliche Flächenqualität ist, desto rentabler ist im Umkehrschluss ein PVA-Betrieb. Wichtige Punkte für die Wirtschaftlichkeit und Genehmigungsfähigkeit der PVA sind u.a.:

  • Lage außerhalb von Schutzgebieten wie z.B. Landschaftsschutzgebiete oder Naturschutzgebiete
  • Netzanschlussentfernung an das Stromnetz
  • Verschattungsfreiheit der Fläche
  • Einsehbarkeit der PVA
Wie viel Pacht kann ich mit meiner Fläche verdienen?

Die Höhe der Pacht ist abhängig von der Wirtschaftlichkeit der gesamten Photovoltaikanlage. Fixe Pachtzahlungen betragen ca. 2.000-3.500 EUR/ha pro Jahr, abhängig v.a. von Standortgegebenheiten, Sonneneinstrahlung und Entfernung zum Netzanschluss. Darüber hinaus können Sie vom erfolgreichen Betrieb der PVA profitieren.

Im Wesentlichen sind drei unterschiedliche Konstellationen möglich:

  • Feste Pacht mit jährlicher Steigerung
  • Mindestpacht mit Erfolgsbeteiligung bei überplanmäßigen Stromerlösen
  • Flexible Pachthöhe als fester prozentualer Anteil vom Stromerlös

Je unternehmerischer Sie agieren, desto höher sind die Erlöschancen pro Hektar und liegen somit deutlich über den o.g. Zahlen. Bei eigenständiger Übernahme der Grünpflege können Sie als Dienstleister zusätzliche signifikante Einnahmen generieren. In der Agri-Photovoltaik sind zwar die Erlöspotenziale aus der Verpachtung geringer, aber dafür können Sie den Großteil der Fläche weiterhin landwirtschaftlich bewirtschaften. Die Erträge hieraus sowie die Prämienzahlungen vereinnahmen weiterhin Sie.

Wie groß muss meine Fläche sein?

Grundsätzlich gilt, je dichter ein Netzanschlusspunkt liegt, desto kleiner kann die Fläche sein. Die Gesamtflächengröße sollte mindestens ca. 10-20 ha betragen. Einzelne Teilflächen können aber kleiner sein und es können sich auch mehrere Flächeneigentümer zur Erreichung einer wirtschaftlichen Gesamtfläche zusammenschließen.

Können sich Landeigentümer zusammenschließen?

Ja, es können sich mehrere Flächeneigentümer zur Erreichung einer wirtschaftlichen Gesamtfläche zusammenschließen. Das ist sogar häufig der Fall. Ich entwickle aktuell verschiedene Projekte mit Landeigentümern deren Zahl von einem bis zu 25 Personen variiert. Grundvoraussetzung bei mehreren Eigentümern ist, dass alle gleich behandelt werden.

Florian Maack

Experte für Agri-Photovoltaik