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Was ist Bodenfeuchte unter Agri-PV?
Bodenfeuchte bezeichnet den Wassergehalt im Boden, der Pflanzen für ihr Wachstum zur Verfügung steht. Unter Agri-PV-Anlagen verändert sich dieser Wasserhaushalt: Durch die Teilverschattung der Module sinkt die Verdunstung, die Bodenfeuchte bleibt länger erhalten. Gerade in Trockenperioden wirkt sich das ertragsstabilisierend aus und macht Agri-PV zu einem Werkzeug der Klimaanpassung in der Landwirtschaft.
Inhaltsverzeichnis
Bodenfeuchte unter Agri-PV auf den Punkt gebracht
- Verdunstungsschutz: Die Teilverschattung reduziert die direkte Sonneneinstrahlung und damit die Verdunstung aus dem Oberboden
- Bodentemperatur: Niedrigere Temperaturen unter den Modulen verlangsamen den Wasserverlust und stabilisieren das Mikroklima
- Klimaresilienz: Höhere Wasserspeicherfähigkeit ist in trockenen Sommern ein zentraler Ertragsfaktor
- Wassereinsparung: Studien zeigen Bewässerungsreduktionen von bis zu 50 % bei Sonderkulturen unter Agri-PV
Wie verändert Agri-PV die Bodenfeuchte?
Der Wasserhaushalt eines Bodens wird im Wesentlichen durch drei Faktoren bestimmt: Niederschlag, Verdunstung und Pflanzenwasseraufnahme. Eine Agri-PV-Anlage wirkt vor allem auf den mittleren dieser drei Faktoren – die Verdunstung. Durch die teilweise Abschattung der Fläche reduziert sich die einfallende Globalstrahlung unter den Modulen messbar. In der Folge sinkt die Bodentemperatur, und die Verdunstung aus dem Oberboden nimmt ab.
Untersuchungen mit der Penman-Monteith-Methode (FAO56) auf Agri-PV-Versuchsflächen zeigen klar: Die potenzielle Verdunstung unter der Anlage liegt deutlich niedriger als auf benachbarten Referenzflächen. Das Resultat ist eine über längere Zeit verfügbare Bodenfeuchte – ein entscheidender Vorteil in heißen, trockenen Sommern, wie sie in Deutschland in den letzten Jahren häufiger auftreten.
Die Bodentemperatur unter Agri-PV-Modulen liegt im Durchschnitt deutlich niedriger als auf unverschatteten Vergleichsflächen. Das wiederum reduziert die Verdunstung – und genau dieser Effekt verlängert die Verfügbarkeit der Bodenfeuchte für die Kultur.
Welche konkreten Effekte zeigen Studien?
APV-RESOLA: Mehr Wasserspeicherfähigkeit
Im Forschungsprojekt APV-RESOLA des Fraunhofer ISE wurde eine messbare Zunahme der Wasserspeicherfähigkeit der Böden unter den Modulen dokumentiert. Gleichzeitig nahm die Bodenerosion ab, da Wind und direkter Niederschlagsaufprall gedämpft werden. Die Durchwurzelung durch die Kulturpflanzen bleibt erhalten – ein wichtiger Faktor für Humusbildung und Kohlenstoffbindung.
Modellregion Baden-Württemberg: 50 % weniger Bewässerung
Auf dem Obsthof Vollmer in der Modellregion Agri-PV Baden-Württemberg konnte der Bewässerungsbedarf unter der Anlage um 50 % reduziert werden. Gleichzeitig sank der Einsatz von Pflanzenschutzmitteln um 70 %, und der Stromertrag lag über 20 % höher als simuliert. Diese Mehrfacheffekte machen Bodenfeuchte zu einem zentralen Argument für Agri-PV im Sonderkulturanbau.
Universität Hohenheim: Ertragsstabilität bei Trockenheit
Eine Studie der Universität Hohenheim hat gezeigt, dass die Beschattung durch PV-Module auf landwirtschaftlichen Flächen bei Trockenheit die Erträge sogar erhöhen kann. Im Trockenjahr 2018 erzielten Kartoffeln und Sellerie unter Agri-PV höhere Erträge als auf den Referenzflächen ohne Verschattung – ein Effekt, der maßgeblich auf die verbesserte Bodenfeuchte zurückzuführen ist.
Welche Kulturen profitieren besonders?
Nicht jede Kultur profitiert gleichermaßen von einer höheren Bodenfeuchte unter den Modulen. Entscheidend ist die Kulturverträglichkeit – also das Zusammenspiel von Lichtbedarf, Wasserbedarf und Wuchsform.
Besonders geeignete Kulturen
- Sonderkulturen: Salate, Spinat, Sellerie, Kartoffeln, Beeren – alle mit mittlerem Lichtbedarf und hohem Wasserbedarf
- Obstbau: Äpfel, Birnen, Zwetschgen, Kiwi – Bodenfeuchte schützt vor Trockenstress in heißen Sommern
- Hopfen: Aktuelle Forschungsprojekte untersuchen Wirkung auf Lufttemperatur, Blattnässedauer und Bodenfeuchte
- Grünland: Längere Verfügbarkeit der Bodenfeuchte stabilisiert Aufwuchs und Futterqualität
Kulturen mit hohem Lichtbedarf
Bei Sonnenanbetern wie Mais, Sonnenblumen oder Sojabohnen ist der Effekt ambivalent: Zwar profitieren auch sie von einer besseren Wasserverfügbarkeit, doch der Lichtbedarf kann den positiven Bodenfeuchte-Effekt überwiegen. Hier sind vertikale Agri-PV-Systeme oder weite Reihenabstände eine sinnvolle Option, um Lichtverfügbarkeit und Wasserschutz auszubalancieren.
Welche Risiken und Planungsfragen gibt es?
So vorteilhaft die Effekte auf die Bodenfeuchte sind – einige Aspekte erfordern Aufmerksamkeit bei der Anlagenplanung:
- Abtropfkanten: An den Modulrändern kann konzentriert Wasser abtropfen und zu lokalen Auswaschungen führen. Die DIN SPEC 91434 fordert daher konstruktive Maßnahmen wie Regenwasserverteiler oder Auffangrinnen
- Inhomogene Niederschlagsverteilung: Modulreihen können Niederschlag ungleichmäßig auf die Fläche bringen – eine kulturangepasste Planung ist Pflicht
- Wasserverfügbarkeit insgesamt: Die DIN SPEC 91434 verlangt, dass entweder eine Bewässerungseinrichtung besteht oder der Wasserbedarf der Kultur unter den lokalen Klimabedingungen gedeckt werden kann
- Bodenverdichtung: Punktlasten an Rammprofilen oder Trafostationen können den Wasserhaushalt lokal verändern und müssen geotechnisch berücksichtigt werden
Gut geplante Agri-PV-Anlagen verteilen das Regenwasser gleichmäßig auf die bewirtschaftete Fläche und vermeiden punktuelle Auswaschungen. Die DIN SPEC 91434 schreibt hierfür konkrete konstruktive Anforderungen vor.
Bodenfeuchte als Schlüssel zur Klimaanpassung
Mit der Zunahme von Dürreperioden und Hitzewellen wird die Bodenfeuchte zum kritischen Produktionsfaktor in der Landwirtschaft. Agri-PV bietet hier einen messbaren Beitrag: Sie verlängert die Wasserverfügbarkeit im Boden, schützt empfindliche Kulturen vor Hitzestress und stabilisiert Erträge auch in schwierigen Jahren. Gleichzeitig fördert sie über reduzierte Erosion und gesteigerte Humusbildung die langfristige Bodenfruchtbarkeit. Die Doppelfunktion aus Stromerzeugung und Bodenschutz macht Agri-PV zu einem strukturellen Klimaanpassungswerkzeug für die Landwirtschaft – nicht nur zu einer Energiequelle.
Häufig gestellte Fragen
Grundsätzlich eignen sich die meisten Flächen, auf denen Landwirtschaft betrieben wird. Problematisch sind Flächen in bestimmten Naturschutzgebieten, wie bspw. Vogelschutzgebiet oder Flora-Fauna-Habitat. Ein wirtschaftlicher Betrieb der Agri-PV Anlage ist je nach Standort, Flächenstruktur und Netzinfrastruktur oft aber erst ab einer bestimmten Flächengröße möglich: Jede landwirtschaftliche Fläche bis 2,5ha in Hofnähe sowie Grünland ab 5 ha und Acker ab 10ha.
Generell kann die Fläche bei Agri-PV sowohl als Dauergrünland als auch für Ackerbau oder den Anbau von Dauerkulturen genutzt werden. Bei bodennahen nachgeführten Agri-PV-Systemen ist der Anbau von hochwachsenden Pflanzen ab einer Wuchshöhe von 1,50m (z.B. Mais, Sonnenblumen) problematisch, da diese die Module verschatten und somit den Stromertrag reduzieren können.
Grundsätzlich kann Agri-PV auch mit Nutztierhaltung kombiniert werden. Hier bieten sich insbesondere hoch aufgeständerte Solaranlagen sowie nachgeführten Tracker Systemen Module an. Die Anlage und die Nutztierhaltung muss in einem landwirtschaftlichen Gesamtkonzept umgesetzt werden, aus dem ersichtlich ist, dass die Nutztiere von der Anlage profitieren.
Die Breite des Bewirtschaftungsstreifens bei Agri-PV-Anlagen liegt typischerweise zwischen 9 und 12 Metern, abhängig von der Bewirtschaftungsform. Unter den Modulen wird ein 1–2 Meter breiter Biodiversitätsstreifen angelegt, der zur ökologischen Aufwertung dient und als Pufferzone rechts und links zur Modulaufständerung fungiert. Mindestens 9 Meter Arbeitsbreite sind notwendig, um Verschattungen zwischen den Modulreihen zu vermeiden und sicherzustellen, dass gemäß DIN SPEC 91434 auf Ackerflächen mindestens 85 % und auf Grünland mehr als 90 % der Fläche bewirtschaftet werden können. Der Reihenabstand wird so gewählt, dass er sowohl die statischen Anforderungen (z.B.: Windlasten) als auch eine ausreichende Energieerzeugung und eine effiziente landwirtschaftliche Nutzung ermöglicht.
Selbstverständlich bringt der Aufbau einer Agri-PV-Anlage gewisse Einschränkungen für die Bearbeitung des Feldes mit sich. Diese sind jedoch aufgrund der individuell auf Ihre Bedürfnisse abgestimmten Reihenabstände (i.d.R. 11-14 m; auch größer möglich), die an die Größe der Maschinen angepasst werden können, überschaubar. Zudem bleibt das Vorgewende erhalten mit einer Breite, die individuell mit Ihnen abgestimmt wird.
Nach derzeitigen Erkenntnissen (v.a. Studien des Frauenhofer ISE und Technologieförderzentrum Bayern) gibt es – je nach Reihenabstand, Feldfrucht und konkreten Wetterbedingungen – z.T. leicht positiven, z.T. leicht negative Auswirkungen auf Menge und Qualität des Ertrags. Hervorzuheben ist jedoch, dass die Vorgaben, die für die gesetzliche Förderung nach dem EEG erfüllt sein müssen (Erzielen von 66 % des landwirtschaftlichen Referenzertrags, s. DIN SPEC 91434), in allen Versuchen unproblematisch erreicht wurden.
Agri-PV-Anlagen tragen wesentlich zur ökologischen Aufwertung landwirtschaftlicher Flächen bei. Sie bieten Schutz vor Winderosion, indem die Solarmodule als Barriere wirken und den Boden stabilisieren. Zudem schützen sie vor Extremwetterphänomenen wie Hagel und Starkregen, wodurch Schäden an Erntepflanzen minimiert werden. Die teilweise Beschattung der Pflanzen verhindert Austrocknung, erhöht die Bodenfeuchtigkeit und kann in heißen Sommern zu gesteigerten Erträgen führen. Darüber hinaus erhalten Agri-PV-Anlagen der Fläche eine „Pause“ von intensiver Landwirtschaft, was die Bodengesundheit fördert und die Biodiversität unterstützt.
Grundsätzlich lässt sich das sehr klar unterscheiden – je nachdem, ob es sich um eine kleinere privilegierte Agri-PV-Anlage bis ca. 2,5 ha oder um eine großskalige Agri-PV-Anlage handelt:
Kleinere Anlagen bis ca. 2,5 ha (privilegiert nach § 35 Abs. 9 Nr. 1 BauGB):
Diese Anlagen sind planungsrechtlich privilegiert und benötigen daher kein Bauleitplanverfahren gemeinsam mit der Gemeinde. In der Regel reicht ein Bauantrag beim zuständigen Landratsamt.
Wenn die Kriterien Hofnähe, direkt-räumlich funktionaler Zusammenhang zur Hofstelle sowie eine Anlage pro Hofstelle erfüllt sind, ist eine Genehmigung innerhalb von ca. 4 Monaten grundsätzlich möglich.
Große Agri-PV-Anlagen:
Bei größeren Projekten ist der Prozess in der Regel umfangreicher und umfasst häufig ein Bauleitplanverfahren (Flächennutzungsplan/Bebauungsplan) inklusive der dazugehörigen Gutachten und Beteiligungen (z. B. Umweltprüfung, Artenschutz, Fachbehörden, Öffentlichkeit).
Wir übernehmen die Koordination der gesamten Schritte, binden Behörden und Fachgutachter ein und sorgen für eine saubere, prüffähige Dokumentation. Die Dauer variiert entsprechend – von mehreren Monaten (bei kleineren Anlagen, je nach Rahmenbedingungen) bis länger bei großskaligen Projekten. Parallel läuft meist die Klärung der Netzanbindung, die den Zeitplan wesentlich beeinflussen kann.
Artenschutz und Biodiversität sind fester Bestandteil unserer Projektentwicklung. Wir prüfen frühzeitig, welche Schutzgüter betroffen sein können (z. B. Brutvögel, Feldhamster, Fledermäuse oder Biotope) und stimmen die Vorgehensweise mit den zuständigen Behörden und Gutachtern ab. Wenn nötig, werden Kartierungen über geeignete Zeiträume durchgeführt und konkrete Maßnahmen eingeplant – etwa Schutz- und Rückzugsräume, angepasste Pflegekonzepte oder Bauzeitenregelungen. Ziel ist eine Lösung, die Landwirtschaft und Natur gleichermaßen berücksichtigt.
Nein — Agri-PV ist darauf ausgelegt, die landwirtschaftliche Nutzung zu erhalten und die Fläche jederzeit in den Ursprungszustand zurückzuversetzen. In der Regel werden keine Fundamente gegossen: Die Unterkonstruktion wird gerammt, sodass keine dauerhafte Bodenversiegelung entsteht, sondern nur temporäre und sehr punktuelle Eingriffe (typischerweise < 1 % der Fläche).Die Fläche bleibt weiterhin bewirtschaftbar, und durch angepasste Pflege- und Nutzungskonzepte können je nach Standort sogar positive Effekte entstehen – etwa Bodenschutz, Mikroklima-Vorteile und mehr Biodiversität. Außerdem ist die Anlage grundsätzlich vollständig rückbaubar; das ist vertraglich geregelt.
Bei einer DIN-SPEC-konformen Agri-PV-Anlage muss eine homogene Verteilung des Niederschlagswassers sichergestellt sein. Konstruktive Lösungen wie Regenwasserverteiler oder versetzte Modulreihen verhindern, dass sich Wasser an Abtropfkanten konzentriert oder unter den Modulen trockene Streifen entstehen. Eine sorgfältige Planung ist hier entscheidend.
Vollständig verzichten lässt sich nicht pauschal, aber der Bewässerungsbedarf sinkt deutlich. Im Obstbau zeigt das Fraunhofer ISE in der Modellregion Baden-Württemberg eine Reduktion um bis zu 50 %. Bei Ackerbau und Grünland sind die Einsparungen geringer, aber in Trockenperioden trotzdem ertragsentscheidend.
Nein, im Gegenteil: Studien aus dem APV-RESOLA-Projekt belegen eine gesteigerte Wasserspeicherfähigkeit und reduzierte Erosion. Die Durchwurzelung bleibt erhalten, Humusaufbau und Kohlenstoffbindung werden gefördert. Punktuelle Belastungen durch Rammprofile sollten allerdings geotechnisch geprüft und gegebenenfalls durch Schraubfundamente ersetzt werden.
In Forschungsprojekten kommen Bodenfeuchtesensoren in verschiedenen Tiefen zum Einsatz, häufig in 10, 30 und 60 cm unter Geländeoberkante. Parallel werden meteorologische Daten wie Globalstrahlung, Temperatur und Niederschlag erfasst. Aus diesen Werten wird die potenzielle Verdunstung nach Penman-Monteith (FAO56) berechnet und mit Referenzflächen verglichen.
Bei sehr lichthungrigen Kulturen wie Mais oder Sonnenblumen kann der Lichtmangel den positiven Effekt höherer Bodenfeuchte aufheben. In diesen Fällen sind vertikale Agri-PV-Systeme oder besonders weite Reihenabstände vorzuziehen. Auch tiefwurzelnde Kulturen mit hohem Wasserbedarf, die ohnehin Tiefenwasser nutzen, profitieren weniger stark von den Effekten an der Bodenoberfläche.
Durch die der Sonne folgenden Tracker produzieren Agri-PV Anlagen deutlich mehr Strom ("Volllaststunden") als konventionelle Freiflächen-PV Anlagen. Je nach Standort können problemlos 1.400 kWh/kW im Jahr erzeugt werden.
Durch die der Sonne folgenden Tracker produzieren Agri-PV Anlagen vermehrt Strom in den Morgen- und Abendstunden. In diesen Zeiten ist der Strombedarf bereits hoch, da die Industrie schon/noch Strom benötigt, während das Stromangebot durch die vor allem nach Süden ausgerichteten Freiflächen- und Dachanlagen noch gering ist. Agri-PV Anlagen können dann stark von den hohen Strompreisen profitieren.
Unter dem Erneuerbaren Energien Gesetz (EEG) bekommen Agri-PV Anlagen wegen ihrem netzdienlichem und sozialverträglichem Konzept eine höhere Vergütung als konventionelle Freiflächen-PV Anlagen.
Die Pachtverträge für unsere Anlagen laufen mind. 30 Jahre, wobei hier die letzten 10 Jahre durch die in der Regel dann zurückgeführte Finanzierung am ertragreichsten sind. Nach Ablauf der 30 Jahre müssen mit den Flächeneigentümern neue Pachtverträge abgeschlossen werden, damit die Anlage weiter Strom produzieren kann.
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