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Teilverschattung bei Agri-PV: Was bedeutet sie?
Teilverschattung bezeichnet in der Agri-Photovoltaik den planmäßig erzeugten Wechsel aus besonnten und beschatteten Bereichen, der durch die in Reihen aufgeständerten Solarmodule entsteht. Anders als bei klassischer Süd-ausgerichteter Freiflächen-Photovoltaik ist sie kein Nebeneffekt, sondern integraler Bestandteil des Systems – ihre Intensität, Verteilung und Dynamik werden gezielt auf die angebaute Kultur abgestimmt. Sie reduziert Hitze- und Trockenstress, kann das Mikroklima verbessern und ist die zentrale agronomische Stellgröße einer jeden Agri-PV-Anlage.
Inhaltsverzeichnis
Teilverschattung auf den Punkt gebracht
- Erwünschtes Gestaltungsmerkmal: Bei Agri-Photovoltaik ist Verschattung Teil des Konzepts – nicht ein Nebeneffekt
- Planbar: Reihenabstand, Modulhöhe und Neigung steuern, wieviel Licht die Kultur erreicht
- Kulturabhängig: Schattentolerante C3-Pflanzen profitieren häufig, sonnenhungrige C4-Pflanzen weniger
- Mikroklimatischer Nutzen: Geringere Bodentemperatur, weniger Verdunstung, Schutz vor Hitze- und Witterungsstress
Was bedeutet Teilverschattung in der Agri-PV?
In der Agri-Photovoltaik beschreibt Teilverschattung den räumlich und zeitlich wechselnden Schattenwurf der Solarmodule auf die darunter oder dazwischen liegende Anbaufläche. Da die Module in Reihen stehen, ergibt sich ein typisches Streifenmuster: besonnte Streifen wechseln sich mit verschatteten Bereichen ab. Über den Tag wandert der Schatten – jeder Punkt der Fläche erhält eine Mischung aus direktem Sonnenlicht und reduzierter Einstrahlung.
Die DIN SPEC 91434 verlangt für Agri-PV-Anlagen ausdrücklich, dass die Lichtverfügbarkeit und Lichthomogenität an die Bedürfnisse der Kultur angepasst werden. Teilverschattung ist also kein zufälliges Ergebnis, sondern ein Planungsparameter, der über Reihenabstand, Aufständerungshöhe und Modulneigung gezielt eingestellt wird.
Während eine konventionelle Süd-ausgerichtete Freiflächenanlage die Fläche ganzflächig abschattet, wird bei Agri-PV bewusst nur ein Teil des einfallenden Lichts abgefangen – typischerweise so, dass die Pflanzen ihren Lichtbedarf weiterhin decken können.
In der Agri-Photovoltaik ist Verschattung kein Nebeneffekt – sie ist integraler Bestandteil des Systems. Die Frage ist nicht, ob beschattet wird, sondern wieviel und wann.
Wieviel Licht braucht die Pflanze wirklich?
Die zentrale physiologische Kennzahl ist der Lichtkompensationspunkt – der Schwellenwert, ab dem die Photosynthese genau so viel Energie produziert, wie die Pflanze veratmet. Wird dieser Wert dauerhaft unterschritten, kommt es zu Wachstumsstörungen. Wird er überschritten, wächst die Pflanze normal weiter.
Genauso wichtig ist der Lichtsättigungspunkt: Ab dieser Beleuchtungsstärke kann die Pflanze zusätzliches Licht nicht mehr in Photosyntheseleistung umsetzen – Überschuss-Strahlung führt sogar zu Stress. Für viele Kulturen liegt der Sättigungspunkt deutlich unter der maximalen Mittagseinstrahlung an Hochsommertagen. Genau diese „überschüssige" Strahlung kann für die PV-Stromerzeugung genutzt werden, ohne der Pflanze Energie zu entziehen.
Schattentolerante vs. lichthungrige Kulturen
Pflanzen lassen sich nach ihrer Schattentoleranz grob einteilen:
- Gut geeignet (C3-Pflanzen, schattentolerant): Blattgemüse wie Salat, Spinat und Mangold, Kernobst (Apfel, Birne), Beerenobst, Kartoffeln, Sellerie, Gerste, Klee und viele Kräuter
- Bedingt geeignet: Weizen, Roggen, Hafer, Soja, Raps – Erträge können je nach Sorte und Standort etwas zurückgehen
- Wenig geeignet (C4-Pflanzen, sonnenhungrig): Mais, Sonnenblumen, Zuckerrohr und Hirse benötigen hohe Lichtintensitäten und reagieren sensibler auf Beschattung
Eine Studie der Fachhochschule Erfurt hat zusätzlich zur Schattentoleranz die Wassernutzungseffizienz, das Temperaturoptimum und die Hitzeschwelle als Eignungskriterien herangezogen. Je höher diese Werte, desto besser eignet sich eine Kultur für Agri-PV.
Welche Vorteile bringt die Teilverschattung?
Mikroklimatische Effekte
Unter den Modulen entsteht ein eigenes Mikroklima: Die Bodentemperatur sinkt im Sommer messbar, die Verdunstung wird gebremst und die Bodenfeuchte bleibt länger erhalten. In trockenen Hitzeperioden kann das den Unterschied zwischen Ernteausfall und stabilem Ertrag bedeuten. Empfindliche Blätter werden zudem vor Sonnenbrand geschützt, der Wasserbedarf der Pflanzen sinkt.
Schutz vor Extremwetter
Teilverschattung wirkt indirekt auch als Witterungsschutz. Die Module dämpfen Starkregen, Hagel und Spätfröste – Effekte, die im Obst- und Beerenanbau bereits in Pilotanlagen genutzt werden, um klassische Hagelnetze und Folientunnel zu ersetzen oder zu ergänzen.
Synergieeffekt für die Stromproduktion
Bemerkenswert: Die Pflanzen kühlen die Module – durch Verdunstung und das veränderte Bodenklima sinkt die Modultemperatur, was den elektrischen Wirkungsgrad steigert. Im Forschungsprojekt „Modellregion Agri-Photovoltaik Baden-Württemberg" produzierten die Anlagen rund 20 % mehr Strom, als die Simulationen erwartet hatten. Gleichzeitig konnten dort 70 % der Pflanzenschutzmittel eingespart und der Bewässerungsbedarf um die Hälfte reduziert werden.
Im Versuchsprojekt Heggelbach stiegen die Erträge im zweiten Anbaujahr unter den Modulen gegenüber dem unverschatteten Kontrollfeld – Kartoffeln um 11 %, Sellerie sogar um 12 %.
Wie wird Teilverschattung technisch gesteuert?
Drei Hebel bestimmen, wieviel Licht die Pflanze erreicht:
Reihenabstand und Modulgröße
Größere Reihenabstände und schmalere Modulreihen erhöhen den besonnten Flächenanteil. Bei horizontalen Agri-PV-Systemen sind 9 bis 15 Meter zwischen den Reihen üblich. Die lichte Höhe beeinflusst zusätzlich, wie weich der Übergang zwischen Licht und Schatten verläuft – höhere Konstruktionen erzeugen homogenere Lichtverhältnisse am Boden.
Modultyp und -ausrichtung
Vertikale Anlagen in Nord-Süd-Ausrichtung erzeugen morgens und abends Schatten, lassen den Mittag aber weitgehend frei. Bifaziale Module nutzen das Streulicht von beiden Seiten und ermöglichen so eine effizientere Stromerzeugung bei minimaler Beschattung der Kultur. Glas-Glas-Module mit teiltransparenten Zellzwischenräumen lassen zusätzlich diffuses Licht durch.
Nachgeführte Systeme
Tracker-Systeme sind die flexibelste Variante. Sie können den Modulwinkel an Sonnenstand und Pflanzenbedarf anpassen. In Forschungsprojekten werden bereits Algorithmen erprobt, die die Nachführung nach pflanzenphysiologischen Gesichtspunkten steuern – etwa, um in der kritischen Reifephase mehr Licht freizugeben oder bei Hitzestress gezielt zu beschatten. Damit wird Teilverschattung dynamisch.
Welche Risiken gibt es?
Trotz der vielen Vorteile ist Teilverschattung kein Selbstläufer. Wird die Verschattung zu stark oder zu inhomogen, drohen Wachstumsstörungen, ungleichmäßige Reife und Ernteverluste. Insbesondere in der Etablierungsphase einer neuen Anlage zeigen viele Kulturen zunächst leichte Ertragsrückgänge, bevor sie sich an die veränderten Lichtverhältnisse anpassen.
Wichtig ist deshalb eine standortspezifische Planung: Die DIN SPEC 91434 fordert, dass Lichtintensität, Lichthomogenität und Randeffekte vorab geprüft und an die geplante Kultur angepasst werden. Biodiversitätsstreifen entlang der Modulreihen können zusätzlich helfen, ungenutzte Schattenbereiche ökologisch aufzuwerten. Welche Bewirtschaftungsmodus gewählt wird, hängt anschließend stark vom konkreten Verschattungsmuster ab.
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.
Nicht zwingend. Forschungsprojekte wie Heggelbach zeigen, dass viele Kulturen nach einer kurzen Anpassungsphase stabile oder sogar höhere Erträge liefern. Im zweiten Anbaujahr stiegen dort die Erträge bei Kartoffeln um 11 % und bei Sellerie um 12 % gegenüber dem unverschatteten Kontrollfeld. Entscheidend sind die Wahl der Kultur und eine standortgerechte Planung der Anlage.
Schattentolerante C3-Pflanzen profitieren am stärksten – dazu zählen Blattgemüse wie Salat, Spinat und Mangold, Kernobst, Beerenobst, Kartoffeln und Sellerie. Sonnenhungrige C4-Pflanzen wie Mais oder Sonnenblumen reagieren empfindlicher und sind weniger gut geeignet. Bei jeder Kultur empfiehlt sich vor der Planung eine sortenspezifische Eignungsprüfung.
Das hängt vom Anlagendesign ab. Üblich sind Verschattungsgrade zwischen 25 und 40 Prozent der einfallenden Strahlung – verteilt über besonnte und beschattete Streifen. Da der Schatten mit der Sonne wandert, erhält jeder Punkt der Fläche im Tagesverlauf eine Mischung aus direktem Licht und reduzierter Einstrahlung. Die DIN SPEC 91434 verlangt, dass die resultierende Lichtverteilung zur jeweiligen Kultur passt.
Ja. Bei Hitze, Trockenheit und intensiver Sonneneinstrahlung schützt die Beschattung empfindliche Blätter vor Sonnenbrand, reduziert die Verdunstung und stabilisiert die Bodenfeuchte. In Pilotanlagen im Obstbau wurde der Bewässerungsbedarf um rund 50 Prozent reduziert und der Pflanzenschutzmitteleinsatz um bis zu 70 Prozent gesenkt. Mit fortschreitendem Klimawandel gewinnt dieser Schutzeffekt weiter an Bedeutung.
Bei nachgeführten Anlagen ja: Tracker können den Modulwinkel an Sonnenstand und Pflanzenbedarf anpassen, in einigen Forschungsprojekten sogar nach pflanzenphysiologischen Algorithmen. Bei starren Systemen ist die Verschattung über den Reihenabstand und die Modulhöhe weitgehend festgelegt. Eine sorgfältige Planung vor Anlagenbau ist hier besonders wichtig.
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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