Keywords: Umwelttechnik, Umweltforschung, Klimaschutz, Ressourcenschonung, Bürgerenergie
Gegenstand und Ziele des Projektes
In der Tschechischen Republik macht thermische Energie mehr als 50 % des gesamten Endenergieverbrauchs aus, wobei der größte Teil davon nach wie vor auf fossilen Brennstoffen basiert. Durch die Kopplung von überschüssigem Solarstrom mit thermischer Speicherung können Schwankungen effektiv ausgeglichen werden. In diesem Zusammenhang leistet die Entwicklung eines modellhaften Agri-Photovoltaik-Systems in Verbindung mit thermischen Batterien einen wichtigen Beitrag zur Flexibilität und Dekarbonisierung des Energiesystems.
Dieses Projekt zielt darauf ab, ein Demonstrationsmodell eines vertikalen Agri-Photovoltaik-Systems in Verbindung mit einem Latentwärmespeicher zu entwerfen, zu implementieren und zu validieren. Damit werden Herausforderungen in den Bereichen Nutzung erneuerbarer Energien, Lebensmittelproduktion und Klimaanpassung angegangen.
Konkret werden zwei identische Gewächshäuser messtechnisch erfasst, eines konventionell und das andere über vertikale Agri-PV und Latentwärmespeicher regenerativ beheizt. Im Projekt werden das vertikale Agri-Photovoltaik-System, der Speicher und die Messtechnik gebaut. Das System wird als netzunabhängiges System konzipiert. Der durch Agri-Photovoltaik erzeugte Strom wird während kälterer Perioden verwendet, um optimale thermische Wachstumsbedingungen im Gewächshaus aufrechtzuerhalten. Während Spitzenzeiten der Stromproduktion, die die Kapazität der thermischen Batterie übersteigen, wird ein zusätzlicher Feststoffspeicher (z. B. Sand oder Steine) zur Speicherung der Energie eingesetzt. Zur Messung des Verbrauchs werden Messgeräte installiert.
Auf dem CARC-Pilotstandort wird dazu eine Versuchsfläche mit insgesamt 600 m² eingerichtet. Die PV-Module werden vertikal 0,8 m über dem Boden angebracht. Jede vertikale Reihe wird mittig innerhalb eines Grasstreifens platziert. Zwischen diesen vertikalen Reihen wird die Testpflanze (Weizen und Gerste) angebaut. Der zweite Abschnitt der Fläche dient als Kontrollbereich ohne Photovoltaikanlage. Wichtige agronomische und ökologische Parameter werden überwacht und unter beiden Bedingungen verglichen.
Arbeitspakete und erwartete Ergebnisse
AP 1: Projektplanung und erste Recherchen
Projektergebnis 1.1: Standortvorbereitung und technische Bewertung mit detaillierten Angaben zu Bodenbeschaffenheit, Sonneneinstrahlung und anderen relevanten Parametern;
Projektergebnis 1.2: Erarbeitung des agronomischen Designs mit den Rahmenbedingungen für Feldversuche unter Agri-Photovoltaik- und Kontrollbedingungen;
Projektergebnis 1.3: vollständiger technischer Entwurf des vertikalen bifazialen Agri-Photovoltaik-Systems mit einer Leistung von etwa 9 bis 16 kWp einschließlich Schaltplänen, Lieferantenliste und Materialliste.
AP 2: Installation des Systems
Projektergebnis 2.1: betriebsbereites vertikales Agri-Photovoltaik-System, das an das Wärmespeichersystem angeschlossen ist;
Projektergebnis 2.2: vollständig installierte und kalibrierte Überwachungsinfrastruktur, einschließlich Sensoren für Sonneneinstrahlung, Luft- und Bodentemperatur, Luftfeuchtigkeit, Stromerzeugung und Leistung der thermischen Batterie, mit kontinuierlicher Datenerfassungsfunktion.
AP 3: Überwachung, Optimierung und Verbreitung
Projektergebnis 3.1: Datensatz mit Messungen des Pflanzenwachstums und der Biomasse, der Bodenfeuchte und -temperatur, der photosynthetisch aktiven Strahlung (PAR) und damit verbundenen mikroklimatischen Variablen, die sowohl auf den Agri-Photovoltaik- als auch auf der Kontrollfläche erfasst werden;
Projektergebnis 3.2: detaillierte Energiebilanzen über die Solarstromerzeugung, Lade- und Entladezyklen der Batterien, die Effizienz der thermischen Speicherung und die Energieverbrauchsmuster im Gewächshaus, die eine Bewertung der Systemleistung ermöglichen;
Projektergebnis 3.3: umfassende Bewertung des gesamten Agri-Photovoltaik- und Wärmespeichersystems, wobei die tatsächliche Leistung mit der Kontrollleistung verglichen wird. Dazu gehört auch die Ermittlung von Optimierungsmöglichkeiten und eine grundlegende wirtschaftliche und ökologische Bewertung;
Projektergebnis 3.4: Öffentlichkeitsarbeit und Wissenstransfer mit 3 Feldvorführungstagen am Pilotstandort für mindestens 80 Teilnehmende, 3 Exkursionen für Studierende für etwa 60 Teilnehmende, 3 Artikel in Fachzeitschriften, Veröffentlichung von Projektergebnissen (Infografiken, Factsheets und technische Berichte) auf einer speziellen Website und einem Facebook-Profil. Die Ergebnisse werden führenden deutschen Fachzeitschriften (z. B. Energie und Management, PV Magazine Deutschland, Erneuerbare Energien, Bauernzeitung) zur Verfügung gestellt und für Präsentationen auf deutschen und internationalen Konferenzen (z. B. Intersolar, AgriVoltaics Conference) vorgeschlagen.
Innovation und Modellhaftigkeit des Projektes
Dieses Projekt zielt darauf ab, ein Demonstrationsmodell eines vertikalen Agri-Photovoltaik-Systems in Verbindung mit einer thermischen Batterie zu entwerfen, zu implementieren und zu validieren. Damit werden Herausforderungen in den Bereichen Nutzung erneuerbarer Energien, Lebensmittelproduktion und Klimaanpassung angegangen.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Agri-Photovoltaik Systemen, die sich ausschließlich auf die doppelte Landnutzung für Solarenergie und Landwirtschaft konzentrieren, umfasst dieses Projekt eine thermische Batterie zur Speicherung überschüssiger Energie, um deren effiziente Nutzung für die Beheizung von Gewächshäusern sicherzustellen. Durch die Kombination von Photovoltaik mit thermischer Energiespeicherung verbessert das Projekt die Energieautarkie, gleicht Schwankungen in der Solarenergieproduktion aus und verbessert die ganzjährige Energieeffizienz in landwirtschaftlichen Betrieben. Das Projekt demonstriert ein intelligentes Energiesystem, das Energie dynamisch zwischen direktem Verbrauch, Speicherung und Gewächshausheizung verteilt.
Dieses kleine Projekt dient als Pilotmodell für die Kopplung von Agri-Photovoltaik mit thermischer Energiespeicherung und demonstriert dessen Potenzial für nachhaltige Landwirtschaft und die Nutzung erneuerbarer Energien. Es bietet eine skalierbare und reproduzierbare Lösung, die die Landnutzung optimiert und gleichzeitig den Wasserverbrauch, die Energieverschwendung und klimabedingten Stress für die Pflanzen reduziert. Durch die Kombination von Solarenergieerzeugung und Gewächshausbeheizung zeigt das Projekt einen innovativen Ansatz für das Energiemanagement in der Landwirtschaft auf.
Darüber hinaus ist das Projekt für politische Entscheidungsträger im Bereich der Agrar- und Energiepolitik sowie für Forschungseinrichtungen mit Schwerpunkt auf Agrarwissenschaften und Energiesysteme relevant, da es praktische Erkenntnisse für zukünftige Agri-Photovoltaik-Anwendungen liefert und zu einer breiteren Einführung nachhaltiger Landwirtschafts- und Energielösungen beiträgt. Das Modell wird auch in einem breiteren mitteleuropäischen Kontext und in anderen Regionen mit ähnlichen geografischen oder klimatischen Bedingungen anwendbar sein und wertvolle Impulse für eine nachhaltige ländliche Entwicklung über nationale Grenzen hinweg liefern.
Besondere Aspekte des Projektes
Dieses Projekt fördert eine nachhaltige regionale Entwicklung, indem es die Integration von Agri-Photovoltaik-Systemen mit thermischer Energiespeicherung testet. Es konzentriert sich auf die praktische Validierung innovativer Ansätze, die die Produktion von Nahrungsmitteln und Energie auf derselben Fläche kombinieren, mit dem Ziel, die Landnutzungseffizienz und die Klimaresilienz zu erhöhen.
Durch das Wissenstransfer und die Öffentlichkeitsarbeit trägt das Projekt dazu bei, Ergebnisse zu verbreiten und praktisches Know-how mit dem Agrar- und Erneuerbare-Energien-Sektor zu teilen. Es dient als Beispiel für eine skalierbare Lösung mit potenziellen Vorteilen sowohl für die lokale Wirtschaft als auch für die Umwelt. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen als Grundlage für zukünftige Anwendungen dienen und diese inspirieren. Die Ergebnisse des Projekts werden auch an die tschechischen Energiegemeinschaften kommuniziert. Für Energiegemeinschaften werden praktische Informationen als „Anleitung“, wie das System in der Praxis einer Energiegemeinschaft funktionieren könnte aufbereitet. Die Infografiken und Factsheets werden mit der Union der Energiegemeinschaften der Tschechischen Republik (UKEN) abgestimmt und auf der Website präsentiert. Die Präsentation der Projektergebnisse wird auch auf einer Konferenz oder einem Seminar zum Thema Gemeinschaftsenergie in der Tschechischen Republik geplant.
Förderthema 6: Erneuerbare Energie, Energieeinsparung und -effizienz
Projektdurchführung:
Wirkungsort: Tschechien
Förderzeitraum: Februar 2026 bis Februar 2028
Projektkosten: Gesamtvolumen: 149 822 Euro, Förderung durch DBU: 149 822 Euro
DBU-AZ: 41000/01
Stand: 09.02.2026