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Präzisionslandwirtschaft
Farm 4.0
Digitale Landwirtschaft
Farm 5.0
Agri-PV
Agri-PV kombiniert Solaranlagen mit wirksamem Schutz landwirtschaftlich angebauter Kulturen, Tierherden und der Aufzuchtstätten. Die Solarmodule ernten wertvolle Sonnenenergie und wandeln sie in Strom um. Gleichzeitig überdachen sie die Nutzflächen und Anlagen zum Schutz gegen Hagel, Regen oder Sonne. Die PV-Module können sowohl bodennah als auch aufgeständert oder in Kombination installiert werden. Je nach Kultur oder Tierart und der dafür notwendigen Bedingungen sind unterschiedliche Lösungen realisierbar. Dabei begleiten wir Sie von der Entwicklung über das Engineering und Procurement bis hin zur Realisierung Ihres Projekts (EPC) und können auch Betrieb und die Instandhaltung Ihrer Anlage übernehmen (O&M).
Farm 5.0 beschreibt eine nachhaltige Landwirtschaft. Ziel ist der Erhalt der Artenvielfalt, die Restaurierung der natürlichen Kreisläufe und das Senken des CO2-Ausstoßes.
Wir stellen uns die Farm 5.0 als Kombination nachhaltiger Konzepte vor: Agrarflächen und Blühstreifen im Wechsel schaffen artgerechte Bedingungen für Pflanzen- und Tierwelt. PV-Module auf den Agrarflächen produzieren den nachhaltigen Strom für Elektrolandmaschinen und die Produktionsgebäude. Auf diese Weise wird der komplette Bauernhof CO2-neutral. Er integriert sich in die Landschaft, ohne zusätzlichen Schaden zu verursachen. Weil die PV-Module als Überdachung verwendet werden, lässt sich der Bedarf an Bewässerung und Pflanzenschutzmitteln senken. Außerdem steigt der Ertrag angebauter Kulturen dank der kontrollierbareren Bedingungen. Überschüssiger erneuerbarer Strom wird an die Dorf- bzw. Stadtbewohner verkauft.
Bei moderner Landwirtschaft liegt der Fokus auf der Digitalisierung bzw. Automatisierung der landwirtschaftlichen Prozesse. Agri-PV hat das Ziel, eine nachhaltige Landwirtschaft durch Kombination von PV-Modulen, Blühstreifen und Anbaukulturen zu erzeugen.
Landwirtschaft, Vieh- und Fischwirtschaft nehmen große Flächen ein. Für Agri- und Aquakulturen sind stabile Bedingungen vorteilhaft. Überdachungen sind teuer, Maschinen und intelligente Überwachung und Steuerung brauchen Strom. Werden Solarmodule in doppelter Funktion genutzt, können zusätzliche Flächen für die so notwendige Ausweitung der Produktion erneuerbarer Energien gewonnen werden. Landwirte können dabei ihren Stromverbrauch umstellen und die Bedingungen für ihre Pflanzen und Tiere verbessern. Gleichzeitig entschärft Agri-PV den Landnutzungskonflikt und bietet Landwirten zusätzliche Einkommensquellen.
Agri-PV kann von Landwirtschaft, Tier- und Fischwirten auf ihrem Land genutzt werden, ist aber auch eine interessante Investitionsmöglichkeit.
Damit sich die Solaranlage schnell amortisiert und Sie von der zusätzlichen Einnahmequelle durch die Stromgenerierung profitieren können, sollten Sie mindestens 5 ha Agrarland für Agri-PV nutzen. Je mehr Fläche Sie einsetzen können, umso besser! Um die Vorteile zu maximieren, bietet es sich auch an, sich mit benachbarten Landbesitzern zusammenzutun.
In verschiedenen Teilen der Welt wird Agri-PV bereits vielversprechend getestet. In Japan findet das Konzept unter dem Namen Solar Sharing Anwendung, als PV+ ist es in China bekannt. In beiden Nationen wie auch in Indien ist Agri-PV bereits gang und gäbe. Als agrivoltaics wird das Konzept in den U.S.A. bezeichnet. In Europa sind Frankreich und Italien Vorreiter des agrivoltaïsme oder agrivoltaic, deutsche Anbieter ziehen aber nach und wenden die Idee des APV, Agro-PV oder Bio-PV zunehmend an.
Höhere Erträge bei Winterweizen, Kartoffeln und Sellerie in Deutschland
Das Verbundprojekt „Agrophotovoltatik – Ressourceneffiziente Landnutzung“ (APV-RESOLA) unter Leitung des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE stattete eine 0,3 Hektar große Ackerfläche am Bodensee mit Solarmodulen mit einer Gesamtleistung von 194 Kilowatt aus. Die Demeter-Hofgemeinschaft Heggelbach […] verzeichnete […] bei drei der vier angebauten Kulturen (Winterweizen, Kartoffeln, Kleegras, Sellerie) unter der APV-Anlage höhere Erträge als auf der Referenzfläche ohne Solarmodulen. Am stärksten steigerte sich der Sellerieertrag (+12 Prozent), während Winterweizen ein Plus von 3 Prozent und Kleegras ein Minus von 8 Prozent aufwiesen.
Effizientere Wassernutzung in Arizona
Wissenschaftler der University of Arizona haben auf einer Testfläche im Schatten der von Solarmodulen Chili, Cherry-Tomaten und Jalapeño gepflanzt. Die Chili-Ernte fiel daraufhin dreimal und die Tomatenernte doppelt so hoch aus wie auf herkömmlichen Feldern. Ein weiterer interessanter Aspekt: Die Böden hielten das Wasser und die Feuchtigkeit länger, der Wasserverbrauch sank.
Schutz für Hühner und Futterpflanzen in China
Wie das PV-Magazin 2017 berichtete, können die Kombination aus Hühnerzucht und Photovoltatik den Flächenverbrauch effizienter gestalten. Freilaufende Hühner brauchen sehr viel Raum. Bioeier sind daher mit hohen Kosten verbunden. In China schaffen Solarmodule nicht nur eine weitere Nutzungsmöglichkeiten der Fläche, sie spenden Schatten für die Hühner, Enten und Puten. Zusätzlich bieten sie die Möglichkeit, Schutznetze zur Abwehr von Raubvögeln und anderen Feinden anzubringen. Auch in Deutschland wurde die Idee bereits von einigen Tierwirten übernommen. In Mainfranken oder Brandenburg lässt der Schatten der Module darüber hinaus das Gras besser wachsen, womit das Geflügel mehr Nahrung findet.
Salate in Deutschland
In Kooperation mit dem Fraunhofer ISE hat die Hochschule Weihenstephan-Triesdorf 2013 ebenfalls eine kleine APV-Anlage installiert und die Produktion von Salaten untersucht. Dabei wurde deutlich, dass Salate unter dem Schatten der Module besser gedeihen.
Gemüseproduktion in Indien
Indische Forscher haben 2018 von ihren Untersuchungen mit Abellon Clean Energy berichtet. Dabei wurde eine 3-MW-Solaranlage installiert und darunter Gemüse angebaut. Um die Effizienz der Sonnenkollektoren aufrechtzuerhalten, werden diese regelmäßig gewaschen und von Staub befreit. Das zum Waschen verwendete Wasser wurde gleichzeitig zur Bewässerung der Pflanzen genutzt. Bei einer landwirtschaftlichen Produktion von 24 bis 34 Tonnen pro Hektar pro Jahr konnten so 780.000 Liter Wasser wiederverwendet werden. Parallel wurden 250 Tonnen CO2 in dem produzierten Gemüse gebunden.wiederverwendet werden und 250 Tonnen CO2 gespeichert in Gemüse als Nahrungsmittel erzeugt wird.
Weinproduktion in Piolenc
Das Vaucluce Chamber of Agriculture in Piolenc legte eine experimentelle Fläche von 4,5 ha für den Weinanbau an und untersuchte die Nutzung von Solarkollektoren. Reben, die unter einem agrivoltaischen System geschützt werden, zeigten sich dabei deutlich widerstandsfähiger gegen Hitzewellen.
Ihr Wasserbedarf konnten dank der gesunkenen Verdunstung von 13 auf 12 Prozent gesenkt werden. Auch das Weinaroma verbesserte sich: +13% Anthocyane (rote Pigmente) und zwischen 9% und 14% mehr Säuregehalt konnten nachgewiesen werden.
Der Wachstumsstopp der Pflanzen konnte vermindert, die Blattverbrennung eingedämmt werden.
Weine aus den Pyrenäen
Die agrivolatische Anlage wurde in den westlichen Pyrenäen, auf dem Nidoléres Estate, errichtet. Die Fläche ist seit acht Generationen in familiärer Nutzung und erstreckt sich über 32 ha. Der Wasserverbrauchs des Grundstücks konnte durch die Solarmodule um 20 Prozent gesenkt werden. Auch hier wurde erneut eine Verbesserung der Weinqualität deutlich: +13% Anthocyane und zwischen 9 und 14% Säuregehalt.
Die Hitzewelle 2019 überstanden die Pflanzen deutlich besser, der Wachstumsstopp konnte vermindert, die Blattverbrennung eingedämmt werden.
Apfelproduktion in Mallemort
Die Apfelplantage La Pugère in Mallemort im Durancegebiet hat wie viele andere mit dem Klimawandel zu kämpfen. 730 m3 Fläche wurden hier in Agri-PV umgewandelt, 196 Paneele installiert. Der Wasserstress der Bäume, die durch das dynamische agrivoltaische System geschützt wurden, war um 63 Prozent geringer als bei den anderen Bäumen in der Kontrollzone. Außerdem konnten kühlere Temperaturen und damit bessere Wachstumsbedingungen mit Abweichungen von bis zu 4°C beobachtet werden.
Photosyntheseforschung in Japan
Wissenschaftler der Kyoto University in Japan und des CHO Institutes of Technology haben die Einflussfaktoren der Integration von PV-Paneelen auf verschiedene Kulturpflanzen untersucht. Dabei stellte sich der Lichtsättigungspunkt jeder Kultur als Schlüsselkonzept heraus. Tatsächlich würde nur ein kleiner Bruchteil des einfallenden Sonnenlichts benötigt, damit die Pflanzen ihre maximale Photosyntheserate erreichen. […]. Zu viel Sonnenlicht mindere das Pflanzenwachstum sogar, stellten die Forscher fest. Die tägliche Exposition gegenüber harter ultravioletter Strahlung kann die Pflanzen-DNA ernsthaft schädigen. Wie auch bei anderen Flächen festgestellt, konnte auch hier bestätigt werden, dass die schattenspendende Funktion der PV-Module die Wasserverdunstung senkt und bis zu 29 Prozent Wassereinsparung führt. Außerdem […] bleiben die täglichen Lufttemperatur- und Dampfdruckdefizite konstant, selbst für den Bereich unter den Paneelen. PV-Module mildern auch die Bodenerosion, indem sie die Verdunstung von Feuchtigkeit verringern“.
Shrimp-Farmen in Vietnam
Freiburger Wissenschaftler des Fraunhofer ISE testen nicht nur, wie Agri-PV sich auf Pflanzen auswirken kann, sie untersuchten in Vietnam, wie sich die Zuchtbedingungen für Pangasius und Shrimps in Vietnam verändern. In die Überdachung der Shrimp-Farm sollen Solarmodule integriert werden. Diese sollen nicht nur Strom erzeugen, sondern auch Schatten für die Beschäftigten spenden, Schutz vor Fressfeinden bieten und für eine stabile und niedrigere Wassertemperatur sorgen.
Die Flower-Power-Option
In der heutigen Landwirtschaft haben sich Monokulturen bekanntermaßen negativ auf die Tierwelt ausgewirkt. Die Bienen sind als betroffene Art vom Aussterben bedroht. Monokulturen und ihre kurzen Blütezeiten sowie Pestizide und extreme Wetterbedingungen haben zu hungernden, krankheitsanfälligen Bienen geführt.
Um dieses Problem der Bienen wie auch anderer Bestäuber zu lösen, wurde das „Flower-Power System“ entwickelt. Es besteht erstens aus einer Kombination von Blühstreifen und Brachland, die den Bestäubern Nahrung und anderen Feldtieren Rückzugsmöglichkeiten bieten. Windbrechende Sträucher, der zweite Teil, bieten ebenfalls Rückzugsmöglichkeiten und können dazu beitragen, die Erosion und in Kombination mit der Wasserernte die Wasserverluste zu verringern. Die oben abgebildeten Solarmodule bieten nicht nur eine Überdachung, sondern natürlich auch nachhaltige Elektrizität.
Das durch das „Flower-Power System“ geschaffene natürliche Biotop reduziert den Bedarf an Pestiziden und erhöht den Ertrag. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Kombination von Technologie und Natur dieses Systems einen entscheidenden Beitrag zur nachhaltigen Landwirtschaft und zum nachhaltigen Energiewandel leistet.
