Agri-PV

Die Agri-Photovoltaik (Agri-PV) beschreibt die gleichzeitige Nutzung einer Fläche zur Produktion landwirtschaftlicher Erzeugnisse und Strom durch solare Strahlungsenergie. Nach der Entwicklung des Konzepts in den 1980er Jahren, findet die kombinierte Nutzung seit etwa zehn Jahren in Europa und anderen Teilen der Welt vermehrt statt. In Deutschland entstanden in den letzten Jahren mehrere Modellanlagen und die aktuelle Debatte um den Ausbau Erneuerbarer Energien wird die Entstehung weiterer Anlagen sehr wahrscheinlich fördern.

Planung und Genehmigung von Agri-PV-Anlagen

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Auf was muss bei der Planung und Genehmigung geachtet werden?

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Glossar
Agri-PV:

Abkürzung von Agri-Photovoltaik. Agri-PV beschreibt die Kombination aus landwirtschaftlicher Bewirtschaftung und Stromerzeugung durch Photovoltaik auf derselben landwirtschaftlich genutzten Fläche.

Anlagenbetreiber:

Derjenige, der die PV-Anlage für die Erzeugung von Strom nutzt. Nur der Anlagenbetreiber hat Anrecht auf die Auszahlung der Einspeisevergütung.

Aufstellungsbeschluss:

Der Beschluss des Gemeinderats einen Bebauungsplan aufzustellen. Dieser Beschluss wird anschließend in der Öffentlichkeit, z. B. über das Amtsblatt, bekannt gemacht.

Ausgleichsfläche:

Eine andere Fläche statt der geplanten Agri-PV-Fläche, auf der landschaftspflegerische oder der Natur dienliche Kompensationsmaßnahmen umgesetzt werden.

Ausschreibung der Bundesnetzagentur:

Hierdurch werden Einspeisevergütungen von PV-Anlagen ermittelt, die eine höhere Anlagenleistung als 1 MWp haben.

(Unbeplanter) Außenbereich:

Alle Grundstücke, die nicht im Geltungsbereich eines Bebauungsplans liegen oder zu einem bebauten Ortsteil gehören.

Bauamt:

Amt, das sich mit Bauangelegenheiten beschäftigt. Das Bauamt ist Teil der Gemeindeverwaltung und ist meist im Rathaus der Gemeinde angesiedelt.

Baugenehmigung:

Eine Genehmigung für die Errichtung, Änderung oder Nutzungsänderung einer baulichen Anlage.

Bauleitplanung:

Das wichtigste Instrument zur Ordnung der baulichen Entwicklung in Gemeinden. Sie besteht aus der Aufstellung eines Flächennutzungsplans und vieler Bebauungspläne für die verschiedenen Grundstücke in der Gemeinde.

Bauleitplanungsverfahren:

Verfahren, in dem der Bauleitplan erstellt oder geändert wird.

Bebauungsplan:

Er wird aus dem Flächennutzungsplan entwickelt und enthält rechtsverbindliche Festsetzungen wie ein Grundstück genutzt werden und wie eine bauliche Anlage gebaut werden darf.

Bifaziale PV-Module:

PV-Module, deren Solarzellen auf beiden Seiten mit Kontakten versehen sind und somit auf beiden Seiten Strom produzieren können. Diese Module nutzen dabei auch das von den Pflanzen oder dem Erdboden reflektierte Licht.

Bodennahe Agri-PV-Systeme:

Agri-PV-Systeme, bei denen die Landwirtschaft zwischen den Modulreihen stattfindet. Die Pflanzen sollen die Module dabei möglichst nicht verschatten. Die Fläche direkt an bzw. unter den Modulen ist dabei im Normalfall nicht (mit herkömmlichen Maschinen) landwirtschaftlich nutzbar.

Bundesnetzagentur:

Sie gehört zum Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz und ist die oberste Bundesbehörde, die unter anderem einen fairen und transparenten Wettbewerb im Strommarkt sicherstellen soll.

Direkter Liefervertrag:

Anlagenbetreiber, die keine Förderung nach dem EEG erhalten, können für ihre Anlage einen Vertrag mit einer Privatperson oder einem Unternehmen abschließen, die den Strom dann abnehmen und den Anlagenbetreiber dafür vergüten. Die Einspeisevergütung durch das EEG entfällt.

Einspeisevergütung:

Ein Geldwert, der für jede erzeugte Kilowattstunde Strom ausgezahlt wird, die der Anlagenbetreiber in das öffentliche Stromnetz einspeist. Die Höhe der Einspeisevergütung ist im aktuell gültigen EEG festgelegt oder wird durch die Ausschreibung ermittelt und wird für 20 Jahre gezahlt.

Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG):

Es regelt seit dem Jahr 2000 die Förderung von Technologien, mit denen Strom aus erneuerbaren Energiequellen erzeugt werden kann. Seitdem wurde und wird das Gesetz in regelmäßigen Abständen vom Gesetzgeber angepasst.

Flächennutzungsplan:

Hier wird für das gesamte Gemeindegebiet die Art der Bodennutzung in Grundzügen dargestellt. Z. B. gibt es Flächen für die Bebauung mit Verkehrsanlagen, Grünflächen, aber auch für Siedlungsflächen oder landwirtschaftliche Flächen.

Garantierte Vergütung:

Gleichzusetzen mit der Einspeisevergütung.

Gemeinderat:

Er ist die Vertretung der Bürgerinnen und Bürger auf Gemeindeebene. Er legt die Grundsätze für die Verwaltung der Gemeinde fest und entscheidet über alle Angelegenheiten der Gemeinde.

Hoch aufgeständert:

Agri-PV-Systeme, bei denen die Landwirtschaft unter den Modulreihen stattfindet, d.h. die Pflanzen werden direkt unter den Modulen angebaut, gepflegt und beerntet.

Kilowattstunde:

Eine Kilowattstunde (auch kWh) entspricht 1000 Wattstunden (Wh).

Kilowatt Peak:

Ein Kilowatt Peak (auch kWp) entspricht 1000 Watt Peak (Wp).

Kompensationsmaßnahmen:

In diesem Kontext auch Ausgleichsmaßnahmen genannt. Durch die Baumaßnahmen beeinträchtigte Funktionen des Naturhaushalts werden damit gleichwertig oder möglichst gleichartig wiederhergestellt. Sie können entweder auf der Baufläche oder einer Ausgleichsfläche umgesetzt werden.

Leitungsbau:

Der Bau der Stromleitungen von der Agri-PV-Anlage zum Netzverknüpfungspunkt.

Megawattstunde:

Eine Megawattstunde (MWh) enstpricht 1000 kWh.

Megawatt Peak:

Ein Megawatt Peak (MWp) entspricht 1000 kWp.

Nachgeführte Agri-PV-Anlagen:

Auch Tracking-Anlagen genannt. Hier sind die PV-Module beweglich und können dem Sonnenverlauf auf einer oder mehreren Achsen folgen. Sie können sowohl bei bodennahen und hoch aufgeständerten Agri-PV-Systemen eingesetzt werden.

Netzbetreiber:

Auch Energieversorger genannt. Er ist der Abnehmer des in der Agri-PV-Anlage erzeugten Stroms und zahlt die Einspeisevergütung an den Anlagenbetreiber.

Netzverknüpfungspunkt:

Auch Einspeisepunkt genannt. Er ist die Stelle, an der der erzeugte Strom in das öffentliche Stromnetz eingespeist wird. Das nötige Leitungsstück von der Agri-PV-Anlage inklusive Trafostation bis zum Netzverknüpfungspunkt muss vom Stromanbieter, also dem Agri-PV-Anlagenbetreiber, gebaut und finanziert werden.

Öffentliches (Strom-)Netz:

Das Netzwerk zur Übertragung und Verteilung elektrischer Energie in Deutschland. Hierdurch wird Strom von Erzeugern zum Verbraucher transportiert.

Power Purchase Agreement (PPA):

Stromabnahmevertrag, siehe „Direkter Liefervertrag“

Privilegiertes Bauvorhaben:

Privilegierte Bauvorhaben sind Bauvorhaben, die auch im Außenbereich, also den Flächen, für die kein qualifizierter Bebauungsplan besteht und die außerhalb der im Zusammenhang bebauten Ortsteile liegen, zulässig sind.

Projektskizze:

Ein Plan, der grundlegende Informationen zur Agri-PV-Anlage enthält. Dazu zählen beispielsweise die geplante Größe, Lage, Anlagenleistung oder Aufbau der Anlage.

Projektierer/Projektierungsunternehmen:

Unternehmen, die Kommunen oder Privatpersonen bei der Planung und Umsetzung eines Bauprojekts begleiten.

Sondergebiet Agri-PV:

Im Flächennutzungsplan sind Grundstücke im Gemeindegebiet mit unterschiedlichen Nutzungsbezeichnungen versehen. Mit der Bezeichnung „Sondergebiet Agri-PV“ könnten dabei Grundstücke benannt werden, die für Agri-PV genutzt werden sollen.

Strombörse:

Ein Marktplatz, an dem elektrischer Strom gehandelt wird. Kurzfristig lieferbare Strommengen werden an der EPEX Spot in Paris gehandelt, während längerfristige Strommengen und Verträge auf dem Terminmarkt EEX in Leipzig gehandelt werden.

Tracking-Anlage:

Siehe „Nachgeführte Agri-PV-Anlage“.

Untere Naturschutzbehörde:

Sie ist für den Vollzug des Natur- und Artenschutzes in den Landkreisen und kreisfreien Städten zuständig. Sie ist gleichzeitig Teil der Verwaltung und sitzt i.d.R. im Landratsamt des Landkreises. Über der Unteren Naturschutzbehörde gibt es noch die oberen Naturschutzbehörden (i.d.R. Landesämter, in Bayern die Regierungen der Regierungsbezirke), und die jeweils oberste Naturschutzbehörde (Umweltministerien der Länder).

Vertikale Agri-PV-Anlagen:

Eine Form der bodennahen Agri-PV-Systeme. Hier werden die Module vertikal übereinander auf einer Aufständerung angebracht. Damit gleicht dieser Anlagentyp einem Zaun. Hier werden sogenannte bifaziale Module eingesetzt. Die Landwirtschaft findet zwischen den Modulreihen statt.

Wattstunde:

Eine Wattstunde entspricht der Energie, die ein System mit einer Leistung von einem Watt in einer Stunde erzeugen kann. In Bezug auf PV heißt das: Wie viel Energie in Form von Strom kann eine Solarzelle mit einer Leistung von 1 Watt peak in einer Stunde produzieren?

Watt Peak:

Eine Bezeichnung für die maximale elektrische Leistung von Solarzellen, die unter genormten Testbedingungen erreicht wird. Daher auch das englische Wort „Peak“, auf Deutsch „Spitze“.

Anlagensysteme

Derzeit lassen sich drei Agri-PV-Systeme unterscheiden. Die hoch aufgeständerten Systeme haben ein markantes Erscheinungsbild, weisen jedoch den Vorteil auf, dass sie aufgrund einer Höhe von vier bis sechs Metern auch den Anbau von hochwachsenden Ackerkulturen oder Dauerkulturen und die Bewirtschaftung mit gängigen landwirtschaftlichen Maschinen erlauben. Nachgeführte Anlagen können in verschiedenen Höhen installiert werden und durch automatisch neigbare Modultische der Sonne im Tagesverlauf folgen und somit den generierten Stromertrag maximieren. Bei den vertikal aufgeständerten Anlagen werden bifaziale Module senkrecht in der Fläche aufgerichtet. Diese Art der Module können auf beiden Seiten die einfallende Sonnenstrahlung aufnehmen und in Strom umwandeln. Zwischen den streifenförmig angeordneten Modulreihen können recht problemlos landwirtschaftliche Maschinen eingesetzt werden. Profitiert wird hier durch niedrigere Investitionskosten und einem geringeren Eingriff ins Landschaftsbild. Für alle Agri-PV-Systeme gilt, dass sie die nutzbaren Arbeitsbreiten für Düngung und Pflanzenschutz mehr oder weniger stark einschränken.

Forschungsbedarf

Durch die Auswahl geeigneter Anlagendesigns kann mithilfe der Agri-PV die rechnerische Landnutzungsrate auf landwirtschaftlichen Flächen zum Teil enorm gesteigert werden. Durch diese Effizienzsteigerung bietet die Agri-PV das Potenzial die Flächenkonkurrenz, die zuweilen zwischen landwirtschaftlicher Erzeugung und der Produktion erneuerbarer Energien entsteht, zu entschärfen.
Um sowohl die landwirtschaftlichen Erträge als auch die Stromproduktion zu maximieren, müssen neben dem richtigen Anlagendesign auch passende Kulturen gewählt werden. Beispielsweise können in Sonderkulturen wie Beerensträuchern oder Obstbäumen, die normalerweise unter Hagelschutznetzen angebaut werden, über den Kulturen angeordnete Solarmodule diese Schutzfunktion übernehmen und somit zu Synergieeffekten führen. Die Auswirkungen der Beschattung auf die langfristigen Erträge und Qualitäten ist jedoch noch ungeklärt.
Um eine optimale ökonomische und ökologische Ausgestaltung und Kombination der Anlagensysteme und Bewirtschaftung der landwirtschaftlichen Flächen zu erreichen, sind weitere Datenerhebungen in unterschiedlichen Systemen und die daraus gewonnenen Erkenntnisse notwendig.

Forschungsprojekte

In einem ersten Projekt des TFZ wurde der aktuelle Stand sowie offene Fragen zu Agri-PV ermittelt. Aktuell wird der Bau von zwei Agri-PV-Anlagen – eine davon mit den drei beschriebenen Agri-PV-Systemen im direkten Vergleich, die andere als rein vertikale Anlage – in Bayern wissenschaftlich begleitet. In einem nachfolgenden Projekt werden diese Anlagen für einen Zeitraum von drei Jahren hinsichtlich wirtschaftlicher, pflanzenbaulicher und agrarökologischer Aspekte ausführlich betrachtet.

Forschungs- und Innovationsprojekt Status Agri-PV
Derzeitiger Stand und offene Fragen zu Agri-PV

Agrophotovoltaik-Anlage der Firma Next2Sun GmbH in Dirmingen

Vertikale Agri-PV-Anlage

Im Projekt „Agrarphotovolatik: Stand und offene Fragen“ wurden anhand von ausführlichen Literaturrecherchen und Expertengesprächen Abschätzungen zur Landnutzungseffizienz vorgenommen und die Investitionskosten und mögliche Erlöse von Agri-PV-Anlagen abgeschätzt. Offene Fragen und Datenlücken wurden identifiziert und daraus Handlungsempfehlungen abgeleitet.   Mehr

Forschungs- und Innovationsprojekt KonzeptAgriPV
Konzeption von Agri-Photovoltaik-Anlagen

Das Foto zeigt hoch aufgeständerte Solarmodule auf einer Ackerfläche im Sommer

Hoch aufgeständerte Agri-PV-Anlage
Bild: Fraunhofer ISE

Im Rahmen des Projekts „Konzeption von Agri-Photovoltaik-Anlagen“ wird der Bau zweier Agri-PV-Anlagen wissenschaftlich begleitet. Im Fokus steht die Dokumentation der Planungs-, Beantragungs- und Bauphase der Anlagen und die verständliche Aufbereitung der Informationen. In einem Leitfaden und Erklärvideo werden diese Informationen als Beratungs- und Informationsangebot an interessierte Landwirte und Landwirtinnen und andere Stakeholder weitergegeben.   Mehr

Forschungs- und Innovationsprojekt PilotAgriPV
Wissenschaftliche Begleitung der Agri-Photvoltaik Demonstrationsanlage in Grub und der Pilotanlage im Unterallgäu

Anwendungsbeispiel: Nachgeführte Agri-PV-Anlage mit gleichzeitigem Maisanbau

Nachgeführte Agri-PV-Anlage
Bild: ÖKO-HAUS GmbH

Im Rahmen des Projekts „PilotAgriPV“ wird der Betrieb zweier Agri-PV-Anlagen wissenschaftlich begleitet. Im Fokus steht die ökonomische Betrachtung der Auswirkungen auf die landwirtschaftliche Bewirtschaftung, Veränderungen des Mikroklimas, die Stromproduktion, die Akzeptanz in der Bevölkerung und die verständliche Aufbereitung der Informationen. In einem Leitfaden und Erklärvideo werden diese Informationen als Beratungs- und Informationsangebot an interessierte Landwirte und Landwirtinnen und andere Stakeholder weitergegeben.  Mehr

LandSchafftEnergie Beratungsangebot

Als Teil des Netzwerks für die Energiewende bietet LandSchafftEnergie umfassende Beratungsangebote in den Bereichen Alternative Energiepflanzen, Erneuerbare Kraftstoffe, Biogene Festbrennstoffe, (Agri-) Photovoltaik und anderen Formen Erneuerbarer Energien an.   Mehr

Agri-PV in der Praxis

Das Foto zeigt einen Mähdrescher im Weizenbestand unter einer Agrophotovoltaik-Anlage

Hoch aufgeständerte Agri-PV-Anlage

Anwendungsbeispiel: Nachgeführte Agri-PV-Anlage mit gleichzeitigem Maisanbau

Luftbildaufnahme einer nachgeführten Agri-PV-Anlage

Das Foto zeigt die Modulreihen einer nachgeführten Agri-PV-Anlage mit Maisanbau

Maisanbau zwischen den Reihen einer nachgeführten Agri-PV-Anlage

Das Foto zeigt Grünland zwischen vertikal aufgeständerten PV-Modulen

Luftbildaufnahme einer vertikal aufgeständerten Agri-PV-Anlage

Das Foto zeigt eine Apfelplantage unter hoch aufgeständerten PV-Modulen

Hoch aufgeständerte Agri-PV-Anlage im Obstbau