Wie lässt sich landwirtschaftliche Nutzung mit der Erzeugung von Solarstrom verbinden – und welches Photovoltaik-System ist dafür unter konkreten Standortbedingungen am sinnvollsten? Mit dieser Frage beschäftigt sich ein Forschungsprojekt des Instituts für Wasserstoff- und Energietechnik (iwe) der Hochschule Hof. Im Rahmen des Programms EnerKMU untersucht das Forschungsteam seit 2024 verschiedene Konzepte für sogenannte Agri-Photovoltaik (Agri-PV).
Untersucht wird ein Standort in Konradsreuth bei Hof. Bis zum geplanten Projektabschluss im Juni 2027 vergleicht das Forschungsteam drei unterschiedliche Anlagenkonzepte: eine klassische, nach Süden ausgerichtete Freiflächenanlage, ein vertikales bifaziales Ost-West-System sowie ein vertikal nachgeführtes System. Bifaziale Module können Sonnenlicht von beiden Seiten aufnehmen. Bei einem nachgeführten System verändert sich dagegen die Ausrichtung der Module entsprechend dem Sonnenstand.
„Unsere Untersuchungen zeigen sehr deutlich, dass der höchste Energieertrag nicht automatisch die beste wirtschaftliche Lösung bedeutet. Entscheidend ist vielmehr, wann der Strom erzeugt wird und welchen Wert er zu diesem Zeitpunkt am Markt hat.“
Oliver Stark vom iwe der Hochschule Hof
Strompreis verändert die Bewertung
Eine Besonderheit des Forschungsprojekts liegt deshalb darin, dass nicht nur die erzeugte Strommenge betrachtet wird. In die Simulationen fließen auch reale Strommarktpreise sowie standortspezifische Wetterdaten ein. Zusätzlich untersucht das Forschungsteam verschiedene Batteriespeicherkonzepte, darunter sogenannte grüne und graue Speicher. Die Ergebnisse zeigen einen deutlichen Unterschied zwischen den Systemen: Das vertikal nachgeführte Konzept erreichte zwar den höchsten spezifischen Energieertrag. Wirtschaftlich am attraktivsten erwies sich dagegen das vertikale Ost-West-System. Der Grund liegt unter anderem in seinem charakteristischen Erzeugungsprofil: Statt eines besonders ausgeprägten Strommaximums zur Mittagszeit produziert die Anlage stärker in den Morgen- und Nachmittagsstunden. Diese Zeitfenster können am Strommarkt wirtschaftlich attraktiver sein.
„Für die Planung künftiger Agri-PV-Anlagen bedeutet das: Wir sollten nicht nur fragen, wie viele Kilowattstunden eine Anlage produziert. Ebenso wichtig ist, zu welchen Zeiten diese Kilowattstunden entstehen und wie sich das auf die Wirtschaftlichkeit auswirkt.“
Oliver Stark
Forschung wird unmittelbar zur Grundlage für eine neue Anlage
Das Projekt hat dabei einen direkten Praxisbezug. Die Simulationen dienen als Planungsgrundlage für eine am untersuchten Standort entstehende Agri-PV-Anlage mit einer Leistung von 1 Megawatt-Peak (MWp). Die Einheit MWp bezeichnet die maximale elektrische Leistung einer Photovoltaikanlage unter standardisierten Testbedingungen. Projektpartner dabei ist die ist die in Konradsreuth ansässige WiesenSonne Agri PV GmbH.
Das so nun ausgewählte vertikale System ermöglicht weiterhin die landwirtschaftliche Nutzung der Fläche und eignet sich insbesondere für die Weidehaltung. Zugleich befinden sich keine beweglichen Bauteile im unmittelbaren Weidebereich, was die Bewirtschaftung erleichtert. Die Wissenschaftler entwickelten für das Projekt zudem eine eigene Simulationsmethodik zur Bewertung vertikaler Agri-PV-Systeme. Dadurch konnten die unterschiedlichen Anlagenkonzepte unter identischen Standortbedingungen miteinander verglichen werden. Neben technischen Kennzahlen wurde dabei insbesondere untersucht, welchen Einfluss unterschiedliche Stromerzeugungsprofile auf den wirtschaftlichen Erfolg einer Anlage haben.
Standort entscheidet letztlich über das optimale System
Die zentrale Erkenntnis des Projekts ist damit auch für weitere Agri-PV-Vorhaben relevant: Ein allgemein „bestes“ System lässt sich nicht allein anhand des Energieertrags bestimmen. Wetterbedingungen, Flächennutzung, technische Eigenschaften, Strommarktpreise und mögliche Speicherkonzepte müssen gemeinsam betrachtet werden.
„Für die Planung zukünftiger Anlagen kann eine solche standortspezifische Simulation daher helfen, technische und wirtschaftliche Entscheidungen frühzeitig auf eine belastbare Grundlage zu stellen.“
Rico Caspar und Sebastian Unglaub, Geschäftsführer WiesenSonne Agri PV GmbH
