Projekt 38869/01

Vertikale Agri-Photovoltaik im Ackerbau: Agrarwissenschaftliche Untersuchungen und Auswirkungen auf die Biodiversität (VAckerBio 2)

Projektdurchführung

Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE
Photovoltaische Module und Kraftwerke
Gruppe Agri-Phot
Heidenhofstr. 2
79110 Freiburg

Zielsetzung

Die Bundesregierung hat im Mai 2021 ein Klimaschutzgesetz mit dem Ziel der Treibhausgasneutralität bis 2045 beschlossen. Um dieses Ziel zu erreichen, ist ein verstärkter Ausbau der erneuerbaren Energien notwendig. Dies kann jedoch zu Konflikten mit landwirtschaftlichen Nutzflächen führen. Neben dem Anbau von Energiepflanzen gewinnt der Ausbau von PV-Freiflächenanlagen an Bedeutung. Dies kann zu sozialen und ökologischen Problemen sowie zu steigenden Pachtpreisen für die Landwirtschaft führen. Um den Druck auf landwirtschaftliche Flächen zu verringern, bietet die Kombination von Nahrungsmittel- und Energieproduktion auf derselben Fläche, bekannt als Agri-PV, einen Lösungsansatz. Agri-PV kann sich positiv auf die landwirtschaftlichen Erträge auswirken, insbesondere in trockenen und heißen Jahren. Allerdings müssen Agri-PV-Systeme höhere technische Anforderungen erfüllen als herkömmliche PV-Freiflächenanlagen, um den pflanzenbaulichen Anforderungen gerecht zu werden und mögliche Synergien zwischen Energieerzeugung und Landwirtschaft zu nutzen. Insbesondere die Lichtverfügbarkeit für die Kulturpflanzen spielt bei Agri-PV-Systemen eine zentrale Rolle.

Das übergeordnete Ziel des Projektes VAckerBio ist die Förderung der nachhaltigen Entwicklung von vertikalen Agri-PV auf Ackerflächen. Es soll einen Beitrag zu multifunktionalen Landschaften leisten, die landwirtschaftliche Einkommen sichern, die Biodiversität und Ökosystemleistungen fördern und die heimische Landwirtschaft sowie die nachhaltige Energieproduktion unterstützen. Zusammen mit dem ersten VAckerBio-Projekt und in Verbindung mit dem Projekt VAckerPower durchgeführt, um den vertikalen Agri-PV-Ansatz umfassend zu analysieren.

Die VAckerBio-Projekte konzentrieren sich auf die Auswirkungen von Agri-PV-Systemen auf die Landnutzung, die Biodiversität und die Ökosystemdienstleistungen von landwirtschaftlich wichtigen Nützlingen. Die Ergebnisse sollen als Leitfaden für die ökologische und agronomische Bewertung von vertikalen Agri-PV-Systemen dienen. Die Untersuchungen finden hauptsächlich in Agri-PV-Anlagen des Herstellers & Projektierers Next2Sun im Saarland und in Baden-Württemberg, wo laufende Untersuchungen zu Mikroklima, Bodenqualität und Pflanzenwachstum fortgeführt und erweitert werden. Zusätzlich wird an der Universität Hohenheim ein wissenschaftlicher Exaktversuch mit Schattierungsgeweben durchgeführt. Damit können die Ergebnisse gleichzeitig validiert und die Übertragbarkeit sichergestellt werden.

Arbeitsschritte

Das Projekt gliedert sich in drei zentrale Arbeitspakete, die miteinander verknüpft sind und über einen Zeitraum von drei Jahren durchgeführt werden. Ziel ist es, die Auswirkungen vertikaler Agri-PV-Anlagen auf die Pflanzenentwicklung, das Mikroklima sowie die Biodiversität und Nützlinge zu untersuchen und nachhaltige Lösungen zur Entlastung der Umwelt zu entwickeln.

AP 1: Einfluss vertikaler, bodennaher Agri-PV auf die Pflanzenentwicklung und das Mikroklima
In diesem Arbeitspaket wird der Einfluss von vertikalen Agri-PV Systemen auf das Mikroklima und die Pflanzenentwicklung untersucht. Das Fraunhofer ISE ist für die Installation von Mikroklimasensoren an den verschiedenen Standorten verantwortlich, um zentrale Parameter wie Lufttemperatur und -feuchte, Bodentemperatur und -feuchte sowie Lichtverfügbarkeit zu erfassen. Diese Daten werden mit den Pflanzenwachstumsanalysen der UHOH kombiniert, um die Wechselwirkungen zwischen Mikroklima und Pflanzenentwicklung zu analysieren. Während der drei Wachstumsperioden im Projekt werden die Pflanzenparameter regelmäßig erfasst und ausgewertet.

AP 2: Implementierung, Pflege und Monitoring der nicht bewirtschafteten Streifen unter den Modulreihen zur Biodiversitäts- und Nützlingsförderung
Das Julius Kühn-Institut übernimmt die Anlage und das Monitoring von Blühstreifen unter den Modulreihen. Der Einfluss der Blühstreifen auf die Abundanzen und Diversität von Nützlingenwird untersucht. Darüber hinaus führt die UHOH Analysen zur Laufkäferbiodiversität durch, um den Effekt der Blühstreifen zu bewerten. Das Monitoring wird über die gesamte Projektlaufzeit durchgeführt, wobei die Ergebnisse kontinuierlich erfasst und analysiert werden.

AP 3: Synthese und Dissemination
In diesem Arbeitspaket werden die Ergebnisse der vorangegangenen Arbeitsschritte zusammengeführt und bewertet. Es wird ein umfassendes Bild der Auswirkungen von vertikalen Agri-PV Systemen auf die Pflanzenentwicklung, das Mikroklima und die Biodiversität erstellt. Die Partner arbeiten gemeinsam daran, die gesammelten Daten in einem Best-Practice-Leitfaden zu bündeln, der konkrete Handlungsempfehlungen für die Gestaltung und das Management von Agri-PV-Anlagen gibt. Die Verbreitung der Projektergebnisse erfolgt über verschiedene Kanäle, um die Erkenntnisse der breiten Öffentlichkeit, Landwirten und anderen Stakeholdern zugänglich zu machen.

Öffentlichkeitsarbeit

Das Projekt wurde auf verschiedenen Konferenzen und Veranstaltungen vorgestellt. Dazu gehören Posterpräsentationen beim Nationalen Forum Agri-PV und dem PV-Symposium 2024. Bei der 39. Tagung des Arbeitskreises „Nutzarthropoden und Entomopathogene Nematoden“ der Deutschen Gesellschaft für angewandte und allgemeine Entomologie in Köln-Auweiler hielt Kathleen Lemanski (JKI) einen Vortrag über funktionelle Biodiversität in Agri-Photovoltaiksystemen mit dem Titel „Solar Beneficial Insects“. Auf der 40. Tagung in Hamburg 2024 wurde die Frage behandelt, ob bei der multifunktionalen Flächennutzung auch für Insekten Platz ist. Beim 37. Deutschen Naturschutztag in Saarbrücken gab es einen Impulsvortrag über „Biodiversität in vertikalen bifacialen Agri-PV Anlagen“. Auf der European Biomass Conference and Exhibition 2024 wurde das Projekt „Integration of vertical agrivoltaic systems into arable farming - das VAckerBio2 Projekt“ vorgestellt. Zudem besuchte die saarländische Ministerin für Umwelt, Klima, Mobilität, Agrar & Verbraucherschutz die Versuchsanlage in Wellingen. Die Testanlage der Uni Hohenheim war im Zentrum des Fakultätstag Agrarwissenschaft. Die Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung stellte ebenfalls das Projekt vor.