Licht und Schatten in Agri-PV Anlagen

Agri-PV, also die Kombination von Landwirtschaft und Stromproduktion auf einer gemeinsamen Fläche gewinnt zusehends an Wichtigkeit und erregt bei immer mehr Landwirtinnen und Landwirten Interesse. Auf derartig genutzten Flächen können Landwirtinnen und Landwirte nicht nur durch die Produktion von Nahrungsmitteln, sondern auch über die Produktion von Strom Einkünfte generieren. Die Auswirkungen der für die Stromproduktion installierten Photovoltaik-Module auf die landwirtschaftlichen Kulturen ist dabei ein wichtiger Aspekt der Diskussionen rund um die Sinnhaftigkeit von Agri-PV für die Landwirtschaft und ein Hauptgegenstand der aktuellen Forschung.

Wie Pflanzen in Agri-PV Anlagen wachsen

Pflanzen brauchen Licht, Wasser und Nährstoffe, um zu wachsen und somit, die für uns wichtigen Nahrungsmittel produzieren zu können. Die teilweise Beschattung der Fläche durch PV-Module verändert Licht- und Wasserverfügbarkeit für die landwirtschaftlichen Kulturen. Je nach Witterungsbedingungen und angebauten Kulturen kann sich dies negativ oder positiv auf die Produktivität der Pflanzen auswirken.

So wirkt sich mangelnde Lichtverfügbarkeit in Jahren mit guter Wasserversorgung negativ auf die Produktivität der Pflanzen und somit die landwirtschaftlichen Erträge aus. In Jahren mit fehlendem Niederschlag kann die Beschattung in PV-Anlagen hingegen positive Effekt auf das Pflanzenwachstum und somit den Ertrag haben. Diese witterungsabhängigen Effekte zeigen sich für zahlreiche Ackerkulturen, sind aber auch für Sonderkulturen zu erwarten.

Darüber hinaus profitieren gerade Obst- und Beerenkulturen in hochaufgeständerten Anlagen von der direkten Schutzwirkung der PV-Module vor extremen Witterungsereignissen wie Spätfrost, Hagel oder extremer Sonneneinstrahlung. Positive Effekte auf die Erträge und Qualität zeigen sich bereits im Obst- und Weinbau.

_{Messung der Photosyntheserate an Weinreben in einer Viti-PV Anlage (Foto: Jennifer Moore, Universität Hohenheim).}

Agri-PV Kulturen

Generell ist davon auszugehen, dass schattentolerante und trockenstressempfindliche Kulturen besonders von einem Anbau in Agri-PV Anlagen profitieren werden, während lichtbedürftige und trockenstressresistentere Kulturen von der Beschattung eher benachteiligt werden. Bei einer zunehmenden Variabilität der Witterung, also bei immer stärker werdenden Wechseln zwischen starken Niederschlägen und langanhaltenden Dürreperioden, ist in Agri-PV Anlagen auch für eigentlich schattensensitive Ackerkulturen wie z. B. Weizen, eine Erhöhung der Ertragsstabilität zu beobachten. Somit kann Agri-PV nicht nur für Sonderkulturen, sondern auch im Ackerbau einen wichtigen Beitrag leisten, um die Landwirtschaft gegenüber den Effekten des zunehmend drastischer werdenden Klimawandels widerstandfähiger zu gestalten. Dieses Potenzial von Agri-PV kann durch gezielte Züchtung von „Agri-PV Sorten“ noch maßgeblich gesteigert werden.

Forschungsergebnisse zeigen bereits für konventionelle Sorten von Weizen, Kartoffeln und Ackerbohnen ein enormes Anpassungspotenzial der Pflanzen an Beschattung. Es zeigt sich konsistent über alle Kulturen eine erhöhte photosynthetische Effizienz bei geringer Lichtverfügbarkeit. Beschattete Pflanzen werden also effektiver bei der Nutzung von wenig Licht und scheinen somit in der Lage zu sein, schattenbedingte Ertragsminderungen durch physiologische Prozesse zumindest teilweise zu kompensieren.

Eine gezielte Züchtung von Sorten, die an weniger bzw. variablere Lichtbedingungen angepasst sind, könnte eine zukunftweisende Richtung sein, um das volle Potenzial von Agri-PV auszuschöpfen. Auch Merkmale von Pflanzen, die den Stromertrag der Anlage erhöhen, zum Beispiel eine erhöhte Strahlungsreflexion (Albedo), können bei der Züchtung von Agri-PV Sorten forciert werden, um die Synergien zwischen Strom- und landwirtschaftlicher Produktion in Agri-PV Anlagen zu maximieren.