Auf Feldern und Seen Die nächste Generation der Photovoltaik

80 Prozent Anteil Erneuerbarer Energien am Strommix Deutschlands bis 2030 – so eröffnete Bundesminister Robert Habeck zu Jahresbeginn die Perspektive auf die kommenden Jahre in der Energiewende. Doch bis dahin ist es ein weiter Weg. McKinsey stellt im aktuellen Energiewende-Index fest, dass sich der Ausbau von Windparks an Land verdoppeln, auf See verdreifachen und der von Solaranlagen allgemein vervierfachen muss, um das Ziel der Bundesregierung erreichen zu können. Eine Verschärfung der ohnehin bestehenden Konflikte in der Flächennutzung ist somit vorprogrammiert: Wo sollen all die neuen Flächen, gerade für den Ausbau der Photovoltaik (PV), entstehen? Das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz hat dazu seine Vorstellungen geäußert: Alle geeigneten Dachflächen sollen genutzt werden, gewerbliche Neubauten sollen verpflichtend mit Solaranlagen ausgestattet sein, private Neubauten auch stärker als zuvor. Doch ob das ausreicht? Eine ergänzende Alternative wäre die Nutzung von Wasser- und Agrarflächen – ohne den Anbaupflanzen das auch von ihnen benötigte Sonnenlicht zu verwehren. Doch in der Tat gibt es entsprechende innovative Ansätze, den Anbau von Nahrungsmitteln und die Stromproduktion durch PV auf ein und derselben Fläche zu vereinen: Die Rede ist von „Agri-PV“, hinzu kommt „Floating PV“ für Wasserflächen. Wie ist der aktuelle Entwicklungsstand?

Das Konzept wird maßgeblich vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE vorangetrieben. Es bietet deshalb Potenzial, weil es flexibel ist und auf die jeweilige landwirtschaftliche Nutzung konkret abgestimmt werden kann. Unabhängig davon, wie groß die angebaute Pflanze ist, ob es sich um Obst, Getreide oder Sonderkulturen handelt, unabhängig davon, ob in Deutschland, im Mittelmeerraum oder in Afrika: Die Anlagen sind überall einsetzbar und können je nach Konzeption sogar die Effizienz des Anbaus steigern. In besonders heißen Gegenden können die Solarpanels so über den Pflanzen angebracht werden, dass die Sonneneinstrahlung auf die Pflanzen reduziert und das Mikroklima dadurch verbessert wird. Zusätzlich kann mithilfe der Anlagen Wasser aus der Luft kondensiert und aufgefangen werden, welches die Pflanzen direkt bewässert oder zur anderweitigen Nutzung abgeführt wird. Diese mehrfache Nutzung steigert die Effizienz der Nutzflächen und ist eine besonders wirksame Methode für die zukünftige Landwirtschaft unter heißeren klimatischen Bedingungen weltweit. Auch in kühleren Regionen erfüllen die Anlagen dreifachen Nutzen durch zusätzlichen Schutz vor Hagel, Frost und Unwetter.

Die Zahlen des Fraunhofer-Instituts zur Nutzung legen offen, dass die Nachfrage nach Agri-PV-Anlagen noch niedrig ist, aber exponentiell steigt. 2012 waren weltweit noch um die 5 MWp, 2018 schon circa 2,9 GWp und 2020 mehr als 14 GWp an Leistung installiert. Mehrere Länder bieten schon seit Jahren staatliche Förderprogramme diesbezüglich an, darunter Japan, China, Frankreich, die USA und Südkorea. Das technische Potenzial allein für Deutschland beziffert das Fraunhofer-Institut auf circa 1,7 TWp, was dem Hundertzwanzigfachen der aktuell weltweit installierten Leistung entspricht. Deutlich wird: Das Potenzial ist riesig und noch lange nicht ausgeschöpft.