Die Photovoltaik gilt als eine Schlüsseltechnologie für die Energiewende. Anlagen mit über 52 Gigawatt (GW) sind derzeit in Deutschland installiert. Auf mindestens 100 GW soll die PV-Leistung bis 2030 laut dem vorliegenden Entwurf des Bundeswirtschaftsministeriums für eine EEG 2021 ausgebaut werden.
Hierfür gilt es künftig auch zusätzliche Flächen zu erschließen. Ein neuer Ansatz ist die sogenannte integrierte Photovoltaik, welche sich in die Hülle von Gebäuden, Verkehrswegen oder Fahrzeugen einfügt, Flächen gemeinsam mit der Landwirtschaft nutzt oder Wasserflächen auf künstlich angelegten Gewässern belegt.
Freiburger Rathaus zeigt wie BIPV funktionieren kann
"In Anbetracht des großen Ausbaubedarfs bei der Photovoltaik geht es darum, in zunehmenden Maße die gesamte Gebäudeoberfläche zu nutzen – in Gestalt einer bauwerkintegrierten Photovoltaik (BIPV)". Dies unterstrich jüngst der baden-württembergische Umweltminister Franz Untersteller (Bündnis90/Die Grünen) zum Auftakt eines von der Architektenkammer initiierten Forschungsprojekts, das Teil einer vom Land geförderten BIPV-Offensive ist. Hürden sind unter anderem Wissens- und Informationsdefizite bei den Gebäudeplanern sowie die Normung.
Wie BIPV praktisch funktionieren kann zeigt das Beispiel des Freiburger "Rathaus im Stühlinger". Es ist mit einer Nettogrundfläche von rund 22.650 Quadratmetern eines der größten öffentlichen Nullenergie-Bürohäuser in Europa. Für die Energiegewinnung wird die gesamte Gebäudehülle genutzt: Photovoltaik ist in die Fassade integriert, auf dem Dach befinden sich zusätzlich PV-Module und photovoltaisch-thermische Kollektoren.
Agrar-Photovoltaik: Nahrungsmittel plus Ökostrom
Als chancenreich gilt auch die Agrar-Photovoltaik, welche eine Doppelnutzung von Flächen ermöglicht. "Mit einer Agrarphotovoltaikanlage gleichzeitig Nahrungsmittel und erneuerbaren Strom zu produzieren, ist ein Beispiel für intelligente Flächennutzungskonzepte der Zukunft. Die Flächeneffizienz kann dadurch signifikant erhöht und Landnutzungskonflikte entschärft werden", unterstreicht Jürgen Wippel, Sprecher des Ministeriums für ländlichen Raum und Verbraucherschutz (MLR).
Eine Pilotanlage wurde im Herbst 2016 bei der Demeter-Hofgemeinschaft Heggelbach im Landkreis Sigmaringen in Betrieb genommen. Bifaziale Solarmodule, welche das Licht von zwei Seiten in Strom umwandeln können, sind hierbei auf fünf Meter Höhe über Kartoffeln, Weizen, Kleegras und Sellerie installiert.
Schutz vor Hagelschäden und dezentrale Eigenstromnutzung
Die Anlage umfasst eine Fläche von 2500 Quadratmetern und hat eine Leistung von 194,4 Kilowatt (kW) und wurde vom Bundesforschungsministerium gefördert. Eine weitere kommerzielle Anlage mit bifazialen Modulen und einer installierten Leistung von 4,1 MW wurde Anfang dieses Jahres in Donaueschingen in Betrieb genommen. Bauherr ist die Firma Next2Sun. Auf dem 14 Hektar großen Grundstück wird zwischen den senkrecht stehenden Modulreihen Grünfutter angebaut.
Besonders im Fokus der Weiterentwicklung der Agrar-PV stehen mehrjährige Sonderkulturen wie Obst, Wein oder Gemüse, wo bereits zum Schutz der Kulturen Überdeckungen wie Hagelschutznetze oder Foliensysteme eingesetzt werden. "Eine Teilbeschattung mit Solarmodulen kann abhängig von den Kulturarten sogar von Vorteil sein", sagt Wippel, dazu komme der Schutz vor Hagelschäden sowie die Einsparung von Pflanzenschutzmitteln sowie die Möglichkeit der Eigenstromnutzung vor Ort.
Weitere Pilotanlagen im Südwesten in Vorbereitung
Um die Agrar-PV im Land voranzubringen bereitet das MLR derzeit unter Federführung des Fraunhofer ISE in Freiburg ein Forschungsvorhaben vor, wo unter anderem auf Sonderkulturflächen weitere Pilotanlagen errichtet werden sollen. Führend auf diesem Gebiet sind derzeit die Niederlande.
Auch die Stromerzeugung mittels schwimmender PV-Anlagen ist laut dem Stuttgarter Umweltministerium eine "vielversprechende zusätzliche Option" zur erneuerbaren Energiegewinnung. Das gelte insbesondere dort, wo die Flächen knapp und die Bodenpreise hoch seien. Die mit 750 Kilowatt (kW) bisher größte Anlage in Deutschland ist seit über einem Jahr auf einem Baggersee im badischen Ortenaukreis in Betrieb.
Schwimmende PV immer interessanter
In Bälde möchte die EnBW-Tochter Erdgas Südwest mit den Installationsarbeiten für ein Folgeprojekt mit einer Leistung von 1,5 MW auf einem Baggersee in Leimersheim (Rheinland-Pfalz) starten. Vorreiter in Europa sind in diesem Bereich ebenfalls die Niederlande, wo schon mehrere schwimmende Solarparks im zweistelligen Megawattbereich auf künstlichen Gewässern in Betrieb sind. (hcn)
Mehr Informationen zur Agrar-PV finden Sie unter:
https://www.zfk.de/energie/strom/artikel/71f116f3dc255c04633147c1590e6e96/baywa-will-neues-oekostrom-modell-etablieren-2020-09-11/
und in der aktuellen Septemberaugabe der ZfK.
