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Vertikale Agri-PV-Systeme: Technik & Vorteile
Vertikale Agri-PV-Systeme bezeichnen eine Bauform der Agri-Photovoltaik, bei der bifaziale Solarmodule senkrecht in Reihen, meist in Ost-West-Ausrichtung, im Feld installiert werden. Der Reihenabstand beträgt typischerweise 8 bis 12 Meter, sodass rund 98 % der Fläche weiter landwirtschaftlich nutzbar bleiben. Vertikale Anlagen produzieren überwiegend morgens und abends Strom und entlasten so die Mittagsspitze im Netz.
Inhaltsverzeichnis
Vertikale Agri-PV-Systeme auf den Punkt gebracht
- Bauform: senkrecht aufgeständerte bifaziale Module in Reihen, meist in Nord-Süd-Linienführung mit Ost-West-Ausrichtung der Modulflächen
- Reihenabstand: typischerweise 8 bis 12 Meter, abgestimmt auf den Maschinenpark des landwirtschaftlichen Betriebs
- Flächenanspruch: rund 1 bis 2 % der Fläche werden überbaut – etwa 98 % bleiben landwirtschaftlich nutzbar
- Einspeiseprofil: Stromproduktion vor allem in den Morgen- und Abendstunden, dadurch netzfreundlich und marktwirtschaftlich attraktiv
- Einsatzbereich: besonders geeignet für Grünland, Ackerbau, Sonderkulturen mit hohem Lichtbedarf sowie als Solarzaun
Wie ist ein vertikales Agri-PV-System aufgebaut?
Vertikale Agri-PV-Anlagen unterscheiden sich grundlegend von horizontalen Agri-PV-Systemen: Die Module werden nicht parallel zum Boden, sondern senkrecht aufgestellt. Die Modulreihen verlaufen typischerweise in Nord-Süd-Richtung, sodass die Modulflächen nach Osten und Westen zeigen. Diese Ausrichtung ermöglicht es, das direkte Sonnenlicht von Sonnenaufgang bis Sonnenuntergang zu nutzen.
Kernstück sind bifaziale Glas-Glas-Module, die Sonnenlicht von beiden Seiten aufnehmen und in Strom umwandeln können. Die Module werden auf einem patentierten Stahlgestell montiert, das aus zwei Pfosten und drei Querriegeln pro Element besteht. Die Gestelle werden in der Regel über DIN SPEC 91434-konforme Schraubfundamente oder Rammprofile fundamentiert – ein Versiegeln des Bodens entfällt damit weitgehend.
Zwischen den Modulreihen liegen 8 bis 12 Meter freie Bewirtschaftungsfläche. Diese Bearbeitungsbreite wird so gewählt, dass Mähdrescher, Traktoren mit Anbaugeräten und auch breite Pflugkombinationen problemlos zwischen den Reihen arbeiten können. Die lichte Höhe spielt bei vertikalen Systemen eine geringere Rolle als bei hochgeständerten Anlagen, da die Bearbeitung primär zwischen, nicht unter den Modulen erfolgt.
Im europaweit größten vertikalen Agri-PV-Park in Donaueschingen-Aasen sind auf rund 14 Hektar 11.000 bifaziale Module mit einer Gesamtleistung von 4,1 MWp installiert. Bei 10 Metern Reihenabstand bleiben 98 % der Fläche für die Heu- und Silageproduktion nutzbar.
Wie funktioniert die Stromproduktion?
Bifaziale Module und Ost-West-Ausrichtung
Bifaziale Module nutzen sowohl die direkte Einstrahlung als auch reflektiertes Licht (Albedo) der Rückseite. In vertikaler Aufstellung wird morgens hauptsächlich die Ostseite, abends die Westseite bestrahlt. Mittags fällt das Licht streifend ein, was zwar die Spitzenleistung reduziert, aber gleichzeitig den entscheidenden Vorteil eines flacheren, breiteren Einspeiseprofils mit sich bringt.
Energieerträge in der Praxis
Die Erträge vertikaler Anlagen sind höher, als zunächst erwartet. Praxisdaten aus dem Solarpark Donaueschingen belegen einen Jahresertrag von rund 1.250 kWh/kWp – vergleichbar mit konventionellen Süd-Anlagen. Hersteller wie Next2Sun geben für ihre Systeme bis zu 10 % höheren spezifischen Stromertrag pro kWp gegenüber klassischen Süd-Freiflächenanlagen an. Möglich wird das durch:
- Geringere Modul-Übertemperatur durch ungehinderte Hinterlüftung
- Selbstreinigung durch Regen, dadurch geringere Verschmutzung
- Höhere Wintererträge dank niedrigem Sonnenstand und Schneealbedo
- Beidseitige Stromerzeugung über die bifaziale Modultechnologie
Netzdienliches Einspeiseprofil
Während konventionelle Süd-Anlagen mittags ihre Ertragsspitze haben und damit zur Abregelung oder zu negativen Strompreisen beitragen, produzieren vertikale Systeme zeitlich versetzt – mit zwei kleineren Spitzen am Morgen und am späten Nachmittag. Dieses Profil ist für Netzbetreiber wertvoll und deckt sich gut mit dem typischen Strompreisverlauf an der Börse, was die Wirtschaftlichkeit in der Direktvermarktung verbessert.
Welche landwirtschaftlichen Vorteile bietet die vertikale Bauform?
Maximale Flächennutzung
Da die Module nur einen schmalen Streifen am Boden beanspruchen, bleiben rund 98 % der Fläche uneingeschränkt landwirtschaftlich nutzbar. Der Ackerstatus bleibt vollständig erhalten, ebenso die erbschaftssteuerliche Privilegierung und die GAP-Förderfähigkeit der Fläche.
Geeignete Kulturen und Bewirtschaftungsformen
- Grünland und Ackerfutter: Heu- und Silageproduktion ist die häufigste Nutzung; die Maschinenführung ist durch die geraden, langen Reihen besonders einfach
- Ackerbau: Getreide, Mais, Raps und Hackfrüchte können zwischen den Reihen angebaut werden; bei Sonderkulturen mit hohem Lichtbedarf ist das vertikale System oft besser geeignet als horizontale Bauformen
- Weidehaltung: Schafe, Rinder oder Geflügel finden im Modulschatten Schutz vor Wind und Sonne
- Sonderkulturen: Gemüsebau und Beerenobst profitieren vom unverschatteten Mittagslicht
Mikroklima und Erosionsschutz
Die Modulreihen wirken wie kleine Hecken: Sie bremsen den Wind, reduzieren die Verdunstung und schützen den Boden vor Erosion. Erste Untersuchungen aus den Forschungsprojekten VAckerPower und VAckerBio des Fraunhofer ISE deuten darauf hin, dass sich unter den Reihen zudem ein eigenes Mikroklima entwickelt, das die Biodiversität fördert. Die Streifen entlang der Gestelle eignen sich besonders gut als Biodiversitätsstreifen.
Forschungsergebnisse des Fraunhofer ISE zeigen, dass vertikale Anlagen unter günstigen Bedingungen die kombinierte Flächennutzung – also die Summe aus Strom- und Pflanzenertrag – deutlich über 100 % heben. Damit zählen sie zu den effizientesten Formen der Doppelnutzung von Acker und Energieerzeugung.
Welche Grenzen haben vertikale Systeme?
Vertikale Anlagen sind kein Allheilmittel. Ihre wesentlichen Einschränkungen sind:
- Niedrigere Leistungsdichte: Bei 10 Metern Reihenabstand werden rund 0,4 MW pro Hektar installiert – weniger als bei horizontalen Systemen mit dichteren Reihenabständen
- Höherer Flächenbedarf pro MW: Für 1 MW installierte Leistung werden 2,5 bis 3 Hektar benötigt
- Geringere Schattenwirkung: Anders als hochgeständerte Anlagen bieten vertikale Systeme kaum Schutz vor Hitzestress für Pflanzen und Weidetiere
- Eingeschränkte Eignung für Sonderkulturen unter den Modulen: Da nicht überdacht wird, entfällt der mikroklimatische Schutzeffekt von oben
- Sichtbarkeit: Die senkrechten Reihen verändern das Landschaftsbild stärker als bodennahe Strukturen
Wann ist ein vertikales System die richtige Wahl?
Vertikale Agri-PV eignet sich besonders, wenn:
- der Schwerpunkt auf maximaler Flächenerhaltung liegt und nahezu die gesamte Fläche weiter intensiv bewirtschaftet werden soll
- die Kulturen einen hohen Lichtbedarf haben (z. B. Mais, Getreide, viele Gemüsekulturen)
- der Standort einen schwachen Netzanschluss hat – das gleichmäßige Einspeiseprofil reduziert Engpässe und ermöglicht die Anbindung dort, wo horizontale Anlagen abgeregelt würden
- die Direktvermarktung ein wichtiger Erlösfaktor ist und Erträge zu Zeiten höherer Strompreise erwünscht sind
- die Fläche bereits als Grünland bewirtschaftet wird und auch künftig genutzt werden soll
Für Betriebe, deren Kulturen vom Schatten profitieren, oder für Standorte mit Sonderkulturen wie Obst- und Weinbau sind dagegen häufig hochgeständerte horizontale Systeme die bessere Wahl. Welche Bauform die richtige ist, ergibt sich aus einer detaillierten Standort- und Betriebsanalyse.
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 vertikalen Systemen stehen die Module senkrecht in Ost-West-Ausrichtung, bei horizontalen Systemen liegen sie schräg über der Fläche. Vertikale Anlagen erzeugen vor allem morgens und abends Strom und beanspruchen sehr wenig Bodenfläche, während horizontale Systeme höhere Leistungsdichten erreichen und unter den Modulen Schatten für Pflanzen und Tiere bieten.
Bei einem Reihenabstand von 10 Metern liegt die installierbare Leistung bei rund 0,4 MW pro Hektar. Für 1 MW Leistung werden also etwa 2,5 bis 3 Hektar Fläche benötigt. Trotz dieser geringeren Leistungsdichte bleibt der Flächenverlust marginal: Rund 98 % bleiben uneingeschränkt landwirtschaftlich nutzbar.
Ja. Praxisanlagen erreichen Jahreserträge von rund 1.250 kWh/kWp und damit Werte auf dem Niveau klassischer Süd-Anlagen. Durch das verschobene Einspeiseprofil erzielen sie zudem oft höhere Marktpreise in der Direktvermarktung. Die Investitionskosten pro kWp liegen meist etwas über denen einer Freiflächenanlage, werden aber durch Mehrerlöse und die hohe Flächenausnutzung kompensiert.
Lichthungrige Kulturen wie Mais, Getreide und Sonderkulturen profitieren, weil das Mittagslicht ungehindert auf den Boden fällt. Bei der Tierhaltung eignen sich vor allem Schafe und Geflügel: Sie finden in den Modulschatten am Morgen und Abend Schutz, ohne dass die Hauptweidefläche eingeschränkt wird. Reine Hitzestress-Reduktion ist allerdings besser mit hochgeständerten horizontalen Systemen erreichbar.
Vertikale Reihen sind aus der Ferne sichtbar, wirken durch ihre schlanke Bauweise jedoch oft weniger massiv als geschlossene Modulflächen klassischer Solarparks. Da rund 98 % der Fläche weiter als Acker oder Grünland erkennbar bleiben, fügen sich die Anlagen meist gut in die Kulturlandschaft ein. Im Bauleitverfahren werden Sichtachsen und mögliche Eingrünungen mit den Kommunen frühzeitig abgestimmt.
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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