Die Machbarkeit von Agri-Photovoltaik wird demonstriert

Standort der Agri-Photovoltaik-Forschungsanlage: Modellregion Bodensee-Oberschwaben

Als Standort der Forschungsanlage wurde ein Demeter Bauernhof in Heggelbach in der Region Bodensee-Oberschwaben ausgewählt. Der Bodenseekreis, als einer der drei Kreise dieser Region, zeichnet sich durch einen weit unterdurchschnittlichen Anteil an EE aus und steht der Herausforderung gegenüber, den anvisierten Anteil an EE von 10% (Stand: 2013) auf 26% im Jahr 2022 zu steigern.  Die PV soll mit 15% den größten Anteil tragen. Allein über Dachanlagen ist dieser angestrebte Anteil jedoch nicht zu erreichen. Acker- und Konversionsflächen stehen im Bodenseekreis nur sehr eingeschränkt zur Verfügung. Neue Lösungsansätze sind daher notwendig und die Agri-PV-Technologie könnte eine wichtige Komponente sein, vor allem wenn, wie im Projekt angestrebt, Bürger frühzeitig in Entscheidungsprozesse eingebunden werden. Das Potential für Windkraftanlagen ist sehr begrenzt: Momentan decken diese nur ein Prozent des Strombedarfs, was u.a. auf die geringe Akzeptanz für WKAs vor Ort bedingt durch das Bestreben, Landschaftsbild und Alpenpanoramablick zu schützen, zurückzuführen ist. Bis 2022 können maximal 6% des Strombedarfs über WKA gedeckt werden. Auch der Ausweitung der Biomassenutzung, deren Beitrag in 2022 auf 2% prognostiziert wird, steht die schwindende Akzeptanz der lokalen Bevölkerung entgegen.

Die Versuchsfläche umfasst eine Grundfläche von ca. 2,5 Hektar, ein drittel Hektar wird von der Agri-PV-Forschungsanlage belegt, die restliche Fläche dient als Referenzfläche zum Vergleich der Ackererträge. Die installierte Leistung von 194,4 kWp kann jährlich 62 Haushalte (4 Personen, ca. 4000 kWh Stromverbrauch) versorgen.

Im März 2016 wurde ein Prototyp der Agri-PV-Anlage installiert. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse sind in die finale Auslegung und Gestaltung der Forschungsanlage eingeflossen. Die untenstehenden Bilder zeigen den Prototyp.

Quelle: Fraunhofer ISE

Im Rahmen des Forschungsprojekts wurde gemeinsam mit einem erfahrenen Solartechnikhersteller eine Unterkonstruktion entwickelt, die einerseits an die spezifischen örtlichen Gegebenheiten (Geländeneigung, Windlast, Bearbeitungsrichtung des Feldes) angepasst ist, gleichzeitig jedoch durch die modulare Bauweise zukünftig flexibel an andere Einsatzorte mit minimalem Aufwand angepasst werden kann.

Nach dem Setzen der betonlosen Fundamente (Spinnanker) kann die Aufständerung der Agri-PV-Forschungsanlage errichtet werden. Quelle: links Fraunhofer ISE, rechts Hofgemeinschaft Heggelbach GbR

Die einzelnen PV-Module werden so vorbereitet, dass sie am Boden noch zu Modulreihen zusammengebaut werden können. Quelle: Hofgemeinschaft Heggelbach GbR

Nach Zusammenfügung der PV-Module zu fertigen Modulreihen, wurde die gesamte Modulreihe mit einem Kran angehoben und an der Aufständerung montiert. Quelle: Hofgemeinschaft Heggelbach GbR

Quelle: links Fraunhofer ISE; rechts BayWa r.e.

Weiter Bilder und Informationen zur Agri-PV-Pilotanlage in Heggelbach finden Sie hier.

Bifaziale PV-Module

Für die Agri-PV-Forschungsanlage wurden bifaziale PV-Module verwendet. Laut dem Hersteller SolarWorld kann die Rückseite, bei gleicher Einstrahlung wie auf der Vorderseite ca. 70% der vorderseitigen Leistung zusätzlich zur Stromgewinnung beitragen. Da die Rückseite allerdings nur die Reflexion der Umgebung in Strom umwandelt, fallen die Leistungssteigerungen geringer aus. Doch kann laut Hersteller bis zu 25% mehr Ertrag entstehen. Das bedeutet, dass mehr Ertrag auf gegebener Fläche generiert werden kann. Zusätzlich zu diesem Mehrertrag führt die beidseitige Verglasung zu einer homogeneren Lichtverteilung unter den Modulen, was sich positiv auf die Entwicklung der Pflanzen auswirkt. Da die Verglasung einem Sicherheitsglas entspricht, ist die baurechtliche Sicherheitsvorschrift durch die bifazialen PV-Module ebenfalls eingehalten.

Monitoring

Neben den elektrischen Leistungsparametern der Agri-PV werden auch die Lichtverhältnisse an und unter der Agri-PV-Anlage aufgezeichnet. Dazu werden diverse Lichtsensoren sowohl auf Höhe der PV-Module, als auch in Bodennähe angebracht. Diese werden über den gesamten Versuchszeitraum Daten loggen. Die Daten können hier online eingesehen werden.