Solar-Äcker vom Allgäu bis Chile
von Manfred Kriener
Die Idee ist eigentlich naheliegend. Wenn landwirtschaftliche Flächen zu wertvoll sind, um sie im großen Stil mit Photovoltaik zuzupflastern, könnte man die Solarmodule doch auf Stelzen stellen und darunter Nutzpflanzen anbauen oder Tiere weiden lassen. 1981 wurde das Konzept erstmals von den beiden Wissenschaftlern Adolf Goetzberger und Armin Zastrow vorgestellt. „Kartoffeln unter dem Kollektor“ hieß ihr Fachartikel in der Zeitschrift Sonnenenergie, der Energiegewinnung und landwirtschaftliche Produktion zusammendachte. Die Idee der „Doppelernte“ war geboren. Oben wird Strom gewonnen, unten wachsen beschattete Pflanzen.
Goetzberger hatte 1981 in Freiburg gerade das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) gegründet. Der Physiker und Solarforscher Zastrow hatte das Konzept durchgerechnet, vom Lichtbedarf der Pflanzen bis zur Aufständerungshöhe der Solaranlage. Sie favorisierten die Zuckerrübe als eine besonders gut geeignete Kandidatin für ihre Dualnutzung. Aber auch Kartoffeln, Mais, Hafer, Roggen und Gerste – so ihr Vorschlag – könnten ohne große Ertragseinbußen unterm Solardach gedeihen. In Regionen mit dominierender Viehhaltung sollten Schafe, Hühner, Wild oder womöglich sogar Kühe und Kälber unter den Paneelen weiden – sofern die Aufständerung stabil genug ist, so die Einschränkung des Autorenduos.
Ein Jahr danach erschien ihr Artikel im angesehenen Fachjournal Solar Energy und wurde damit einem internationalen Fachpublikum in englischer Sprache vorgestellt. Titel: „On the Coexistence of Solar-Energy Conversion and Plant Cultivation“. Trotz der großen Resonanz auf beide Veröffentlichungen vergingen viele Jahre mit ebenso vielen vergeblichen Anläufen, bis die Idee der Doppelernte in Deutschland endlich Fahrt aufnahm.
2004 installierte der Elektromeister Manfred Guggenmos aus Warmisried im Allgäu auf drei Metern Höhe eine PV-Anlage und stellte fest, dass sein Grünzeug aus Kräutern und Gras unter der Anlage besser wuchs als die ungeschützten und unbeschatteten Pflanzen auf der Nachbarwiese. Guggenmos packte der Ehrgeiz, und er begann auch Gemüse und Getreide unter den Modulen anzubauen. Den Ertrag seines Winterweizens ließ er sich 2008 amtlich bescheinigen. Er war genauso hoch wie bei einer „normalen“ Ernte.
Die Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft ließ sich von solchen Ergebnissen jedoch nicht beeindrucken. 2009 lehnte sie ein Pilotprojekt zum Winterweizenanbau unter PV-Modulen, das Guggenmos mit Goetzberger und Michael Beck, Professor für Nachhaltiges Gartenbaumanagement an der Hochschule Weihenstephan, beantragt hatte, als nicht förderwürdig ab.
Die größten Anlagen stehen in China
Weitere sieben Jahre vergingen, bis im August 2016 eine große Agri-PV-Pilotanlage auf den Agrarflächen der Hofgemeinschaft Heggelbach in der Bodenseeregion installiert werden konnte. Die Pilotanlage mit aufgeständerten Solarmodulen in fünf Metern Höhe liefert Energie für 62 Vierpersonenhaushalte. Direkt daneben wurden auf einer Referenzfläche ohne Solarüberdachung die gleichen Nutzpflanzen – Kartoffeln, Sellerie, Kleegras und Weizen – angebaut.
Die eingesetzten Module sind bifazial konstruiert, sie können von beiden Seiten Sonnenlicht einfangen, also auch die Reflexionen von unten in Strom umwandeln. Die Ausbeute der Heggelbacher Pilotanlage war beeindruckend. Die Wertschöpfung aus Strom- plus Lebensmittelgewinnung konnte in der Summe um 60 Prozent gesteigert werden; so erzielte die Anlage 2017 eine sogenannte Landnutzungsrate von 160 Prozent.
Damit war der Bann gebrochen. Ideologische Vorbehalte im bäuerlich-konservativen Milieu gegen die „grüne“ Solarenergie traten in den Hintergrund. 2020 gab es bereits acht größere Agri-PV-Anlagen in Deutschland. Baden-Württemberg versucht, sich als Modellregion mit mehreren Pilot- und Forschungsprojekten zu etablieren.
Das Potenzial ist gewaltig. Nach Angaben des Umweltbundesamts waren Anfang 2025 in Deutschland auf etwa 45 000 Hektar Freiflächensolarmodule installiert – ohne nennenswerte landwirtschaftliche Nutzung. Davon entfallen rund 15 200 Hektar auf potenzielle Ackerflächen und rund 12 200 Hektar auf Konversionsflächen wie ehemalige Militärgelände oder Deponien. Die übrigen verteilen sich auf Grünland und die Randstreifen von Verkehrswegen.
Wegen der häufigen Unwetter und Dürreperioden infolge der Erdüberhitzung rückt der Witterungsschutz der Agri-PV immer stärker in den Fokus – und ihr Beitrag zur Energiewende. Schon in ihrem ersten Fachartikel von 1981 hatten Goetzberger und Zastrow die Synergieeffekte ihres Konzepts beschrieben.
Die PV-Anlagen erzeugen nicht nur umweltfreundlichen Strom, sie schützen die Kulturen auch vor Starkregen, Hagelschlag, Winderosion und Austrocknung. Vor allem der reduzierte Wasserverbrauch wird immer relevanter. Er ist gerade in heißeren Regionen ein enormer Vorteil. Für weidende Nutztiere sind die Module ein willkommener Schattenspender. Und frei laufende Hühner, die der Habicht gern holt, bekommen einen wirksamen Raubvogelschutz.
Die Technik entwickelt sich immer weiter: Für die Landwirtschaft sind vor allem solche Modultechnologien interessant, die für das Pflanzenwachstum unverzichtbare Lichtspektren passieren lassen. Durch die Modulabstände, ihre Breite und ihren Neigungswinkel kann die Anlage so aufgestellt werden, dass die darunter stehenden Pflanzen unter guten Wachstumsbedingungen gedeihen.
Neben hoch aufgeständerten Anlagen werden auch bodennahe Systeme für niedrig wachsende Pflanzen und platzsparende senkrecht aufgestellte Module installiert. Für ein optimales Lichtmanagement sorgen semitransparente Module und Nachführsysteme, die dem Sonnenstand folgen und den Verschattungsgrad steuern. Bei einer hohen Aufständerung können auch Traktoren und Vollerntemaschinen eingesetzt werden.
Seit Mitte des vergangenen Jahrzehnts hat Agri-PV weltweit rasant an Bedeutung gewonnen. Die mit Abstand meisten und größten Anlagen stehen in China, das bei der Solarenergie seit vielen Jahren das weltweit höchste Ausbautempo vorlegt. Solarforscher Stephan Schindele berichtet über eine Anlage im Autonomen Gebiet Ningxia im Nordwesten der Volksrepublik, wo auf einer Fläche von etwa 1500 Fußballfeldern (1200 Hektar) eine wahrhaft gigantische Anlage mit Gojibeeren am Grund errichtet wurde.
In Europa gehören neben Frankreich (siehe nebenstehenden Beitrag) und Deutschland noch die Niederlande (mit beschattetem Obstanbau), Italien sowie Österreich zu den Vorreitern. Vor allem Österreich hat die Schlagzahl erhöht, seit das Unternehmen Wien Energie 2019 die erste Agri-PV-Anlage installierte. Im Burgenland steht jetzt Europas größte Anlage mit 164 Megawatt Leistung auf 180 Hektar. Die dort eingesetzten Module lassen sich zur besseren Bewirtschaftung in eine fast senkrechte Position stellen.
In Asien haben neben China auch Japan und Südkorea früh die Potenziale der photoelektrischen Landwirtschaft erkannt. Und als erstes lateinamerikanisches Land hat Chile – mit deutscher Unterstützung – drei Anlagen in den Ortschaften El Monte, Curacavi und Lampa aufgebaut. Sie zeigen die ganze Vielfalt der Konzepte und Nutzungen. In der ersten Anlage wachsen Brokkoli und Blumenkohl, der Strom wird unter anderem zur Kühlung genutzt. In der zweiten Anlage werden Kräuter unterm Solardach angepflanzt, in der dritten Anlage dient der erzeugte Strom zum Ausbrüten von Hühnereiern. Für Chile scheint die Agri-PV maßgeschneidert: Solarforscher Stephan Schindele sieht ein riesiges Potenzial, da „große Teile der Bevölkerung von der Landwirtschaft leben, die von Trockenheit, Wüstenbildung und Wassermangel betroffen ist“.
Manfred Kriener
©LMd, Berlin
