Axpo und Agri-Photovoltaik: Innovative Ansätze für Nachhaltigkeit in der Energieproduktion und Landwirtschaft

Axpo, die grösste Schweizer Energieproduzentin, geht bei innovativen Lösungen, die erneuerbare Energieerzeugung mit landwirtschaftlichen Praktiken verbinden, voran. Dieser Artikel beleuchtet Agri-Photovoltaik und die Vorteile der Integration von Solarenergiesystemen in landwirtschaftliche Nutzflächen. Die positive Auswirkung auf sowohl die Energieproduktion als auch die landwirtschaftliche Nachhaltigkeit macht das transformative Potenzial dieses symbiotischen Ansatzes deutlich.

Landwirtschaftliche Produktion benötigt viel Fläche, grosse Photovoltaikanlagen jedoch auch. Die Installation von letzteren ist dringend notwendig, um das Klimaziel zu erreichen, die Abhängigkeit von fossilen Ressourcen zu reduzieren und die Schweiz auch in Zukunft sicher mit Strom zu versorgen. Agri-Photovoltaik, auch Agri-PV genannt, kann die zunehmende Konkurrenz um Fläche zwischen Landwirtschaft und Energieversorgung aufheben und in einen Gewinn für beide Seiten umwandeln.

Agri-PV nutzt ein einfaches, aber elegantes Konzept: Während auf dem Boden Getreide, Kartoffeln oder Obst und Gemüse geerntet werden, wird darüber Strom gewonnen. Im besten Fall liefern die Felder und Weiden dabei mehr als zuvor, weil die Photovoltaikmodule sie vor Hagel, Frost und Dürren schützen. Gut geeignet für Agri-PV sind Kartoffeln, Blattgemüse, verschiedene Arten von Kern- und Steinobst, Beeren, Beerenobst und andere Sonderkulturen wie Bärlauch, Spargel und Hopfen.

Laut der Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO) zählen Agri-PV-Anlagen zu den sogenannten „integrated food-energy-systems“ (IFES) und lassen sich grob in offene und geschlossene Systeme einteilen. Geschlossene Systeme sind vorwiegend mit PV-Modulen überdachte Gewächshäuser. Axpo hat mit ihrer Tochtergesellschaft Urbasolar in Frankreich bereits Erfahrungen mit solchen Solaranlagen gesammelt.

Agri-PV in der Praxis: Projekte und Perspektiven von Axpo und Urbasolar

Offene Systeme unterscheiden sich in Anlagen mit hoch aufgeständerten und solchen mit bodennah installierten PV-Modulen. Bei ersteren sind die Module mehrere Meter über dem Boden installiert, sodass die Fläche direkt darunter für die Landwirtschaft genutzt werden kann und auch grosse Landwirtschaftsmaschinen problemlos unter der Anlage hindurchpassen. Die Art der Aufständerung kann ein vorteilhaftes Mikroklima schaffen, das die Pflanzen tagsüber kühlt und nachts höhere Temperaturen als in der Umgebung ermöglicht. Bei den bodennah installierten Modulen werden die Kulturen typischerweise zwischen den aufgereihten PV-Modulen angebaut.

Eine Agri-PV-Anlage kann mit einer starren Unterkonstruktion realisiert werden oder mit einer 1- oder 2-achsig beweglichen Konstruktion, den sogenannten Solartrackern. Diese folgen im Tagesverlauf dem Sonnenstand und erzielen so eine höhere Stromausbeute.

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Axpo plant den Bau der Freiflächenanlage NalpSolar, die oberhalb des Stausees Lai da Nalps im Kanton Graubünden auf rund 2000 Metern über Meer gebaut werden soll und über eine installierte Leistung von 10 Megawatt verfügen wird. Dafür sollen 30.000 Solarmodule über alpinem Weideland montiert werden, was rund 12 Fussballfeldern entspricht. Im Sommer sollen hier oben Kühe im Schatten der Module grasen, während die Anlage über der Weide jährlich 13 Gigawattstunden Strom liefern soll. Das reicht für rund 3000 Haushalte.

In der französischen Gemeinde Mont-Prés-Chambord hat Urbasolar eine Photovoltaikanlage in Zusammenarbeit mit der Gemeinde gebaut, um ungenutztes Agrarland wieder landwirtschaftlich nutzen zu können. Die Anlage wurde so konzipiert, dass die Schafherde eines lokalen Landwirts Unterschlupf findet und das Gelände gleichzeitig als Weidefläche dient und Futter produziert werden kann. Die Reihenabstände zwischen den Panels wurden so berechnet, dass die Futterproduktion mechanisiert und optimiert werden kann. Die Anlage hat eine installierte Leistung von 4,4 MW und erzeugt jährlich 5.350 MWh Strom, genug, um rund 2.500 Personen mit klimafreundlichem Strom zu versorgen.

Ein weiteres Beispiel für die Umsetzung von Agri-PV-Projekten durch Axpo und Urbasolar ist das Projekt in Berre l’Etang in Frankreich. Die Landwirtin Stephanie Facon-Retaux und ihr Ehemann bauen auf ihrem Betrieb Erdbeeren und Himbeeren an, die wetterempfindlich sind. Sturm, Hagel und Frost können zu deutlichen Ernteeinbussen führen. Mit Solarmodulen überdachte Gewächshäuser bieten dagegen Schutz und somit mehr Ertragssicherheit.

Die Dynamik in der Entwicklung von Agri-PV ist beeindruckend, auch international. Bereits heute sind weltweit Agri-PV-Anlagen mit einer Gesamtleistung von über 2,9 Gigawatt in Betrieb. Europa hat mit rund 51 Prozent den grössten Anteil daran, gefolgt von Asien mit etwa 40 Prozent und Amerika mit knapp 9 Prozent.

Die wichtigsten Treiber dieser Entwicklung sind neben der Notwendigkeit zur Reduzierung von Treibhausgasemissionen auch die zunehmenden Anforderungen an die Landwirtschaft. Dazu gehören beispielsweise die Verbesserung der Biodiversität, die Erhöhung der Resilienz gegenüber Klimaveränderungen oder die Bereitstellung von zusätzlichen Einkommensquellen für Landwirte. Zudem ermöglicht die Agri-PV eine effiziente Doppelnutzung von Flächen, die angesichts der begrenzten Verfügbarkeit von Land eine immer wichtigere Rolle spielt.

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Neben der Landwirtschaft profitiert auch die Energiewirtschaft von der Agri-PV. Durch die zusätzlichen Flächen, die für die Stromerzeugung genutzt werden können, lässt sich die Erzeugungskapazität von Solarstrom deutlich steigern. Insbesondere in dicht besiedelten Regionen oder in Gebieten mit begrenztem Raum für die Errichtung von Solarparks kann die Agri-PV einen wichtigen Beitrag zur Energiewende leisten.

Ein weiterer Innovator der Agri-Photovoltaik

Agri-Photovoltaik vereint die Prinzipien der Landwirtschaft und der erneuerbaren Energiegewinnung, stellt aber oft die Herausforderung der Teilbeschattung für Kulturen dar, die für ihren Ertrag auf eine hohe Lichteinstrahlung angewiesen sind. Voltiris, ein Start-up-Unternehmen, hat eine innovative Lösung entwickelt, die derzeit auf dem Gelände von Agroscope in Conthey getestet wird.

Dieser Ansatz zielt darauf ab, die Energieerzeugung und die landwirtschaftliche Produktion in Gewächshäusern in Einklang zu bringen, indem das Sonnenlicht gefiltert wird. Dabei leitet die Anlage die für das Pflanzenwachstum benötigten Lichtkomponenten an die Pflanzen weiter und lenkt die restlichen Lichtkomponenten auf ein Photovoltaikmodul, um Strom zu erzeugen. Dadurch wird das gesamte Lichtspektrum effizient genutzt.

Die Technologie, die auf der bestehenden Gewächshausinfrastruktur installiert wird, verursacht weniger als 10% Teilbeschattung und optimiert gleichzeitig die Stromerzeugung, indem die Panels der Sonne kontinuierlich folgen.

Im Rahmen des Pilotprojekts, das im Frühjahr mit dem Anbau von Tomaten, Paprika und Basilikum begann und im Winter mit Salatkulturen fortgesetzt wird, wird untersucht, wie sich die Lösung von Voltiris auf das Wachstum und den Ertrag verschiedener Kulturen auswirkt. Die langfristige Zielsetzung ist es, einen Beitrag zur Erreichung der CO2-neutralen Gewächshäuser in der Schweiz bis 2050 zu leisten.

Voraussetzungen und Hemmnisse

Trotz des grossen Potenzials der Agri-PV gibt es auch einige Herausforderungen und Hindernisse, die es zu überwinden gilt. Zum einen müssen die technischen Voraussetzungen für den Betrieb von Agri-PV-Anlagen geschaffen werden. Dazu gehört beispielsweise die Entwicklung von geeigneten Befestigungssystemen für die Photovoltaikmodule, die den Anforderungen der Landwirtschaft gerecht werden. Zudem müssen die Anlagen so konzipiert sein, dass sie den Pflanzen ausreichend Licht bieten und gleichzeitig einen hohen Ertrag an Solarstrom erzeugen.

Ein weiteres Hindernis stellen die aktuellen gesetzlichen Rahmenbedingungen dar. Obwohl die Schweiz die Agri-PV in ihrer Energiepolitik berücksichtigt hat, sind noch nicht alle rechtlichen und regulatorischen Fragen geklärt. So gibt es beispielsweise Unklarheiten hinsichtlich der Zulässigkeit von Agri-PV-Anlagen in bestimmten Gebieten oder hinsichtlich der Verteilung der aus der Agri-PV erzeugten Energie.

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Zudem müssen geeignete Geschäftsmodelle entwickelt werden, um die Investition in Agri-PV-Anlagen für Landwirte und Investoren attraktiv zu machen. Dies kann beispielsweise durch eine Kombination von Einkünften aus der Stromerzeugung und der Landwirtschaft oder durch den Verkauf von CO2-Zertifikaten erreicht werden.

Das Zukunftspotenzial der Agri-Photovoltaik

Die Agri-Photovoltaik bietet ein enormes Potenzial für die Energiewende in der Schweiz und kann einen wichtigen Beitrag zur Versorgungssicherheit und zum Klimaschutz leisten. Sie ermöglicht eine doppelte Nutzung von Landflächen und bietet zusätzliche Einkommensmöglichkeiten für Landwirte. Zudem kann sie zur Verbesserung der Biodiversität und zur Anpassung an den Klimawandel beitragen.

Um das Potenzial der Agri-PV vollständig ausschöpfen zu können, müssen jedoch noch einige Herausforderungen bewältigt werden. Dazu gehören technische Fragestellungen, die Klärung rechtlicher und regulatorischer Aspekte sowie die Entwicklung geeigneter Geschäftsmodelle. Es liegt nun an der Politik, den rechtlichen Rahmen so zu gestalten, dass die Agri-PV ihren Beitrag zur Energiewende und zur Erreichung der Klimaziele leisten kann. Dabei sollte auch die gesellschaftliche Akzeptanz von Agri-PV-Anlagen berücksichtigt werden, um Widerstände zu minimieren und die breite Unterstützung für diese innovative Form der Energieerzeugung sicherzustellen.

Die Zukunft der Energieversorgung liegt in erneuerbaren Energien und Agri-PV hat das Potential, einen wesentlichen Teil davon zu tragen. Sie bietet nicht nur die Möglichkeit, erneuerbare Energien effizient und ressourcenschonend zu erzeugen, sondern auch die Chance, die Landwirtschaft nachhaltiger zu gestalten und Landwirten neue Einkommensmöglichkeiten zu eröffnen. Mit dem richtigen politischen Willen, der nötigen Forschung und der Unterstützung von Landwirten und Verbrauchern kann die Agri-PV einen entscheidenden Beitrag zur Gestaltung einer nachhaltigen Zukunft leisten. Mit fortschreitender Technologie und weiteren Investitionen in die Forschung ist zu erwarten, dass die Agri-PV in den kommenden Jahren eine immer wichtigere Rolle in der Energieversorgung spielen wird.

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