Manfred Guggenmos, gelernter Elektromeister und Solarunternehmer, hat auf seinem Grundstück in Warmisried im Unterallgäu eine besondere Solaranlage. Sie steht auf den Kranschienen eines ehemaligen Baumlagers, der zuvor in einer mittlerweile abgebrannten Sägemühle zu Hause war. Diese Schienen funktionierte Guggenmos zu einer Unterkonstruktion um seiner Solarmodule um. Die Module sind dadurch zwischen 1,3 und 3 Meter vom Boden entfernt, sodass an den meisten Stellen unter der Anlage ein Erwachsener aufrecht stehen kann. Das ist zwar kreativ, aber noch nicht das Besondere.

Doppelernte aus Nahrungsmitteln und Strom

Bereits kurz nach dem Bau machte Guggenmos nämlich eine interessante Entdeckung: Die Pflanzen im Schutz der Anlage wuchsen nicht nur gut, sondern sehr gut. Und das, obwohl sie weder gedüngt, noch mit Pflanzenschutzmittel behandelt wurden. Guggenmos startete einen Testanbau. Die guten Ergebnisse wurden vom Amt für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten in Mindelheim geprüft und bestätigt. Seither probiert Guggenmos die landwirtschaftliche Nutzung der Fläche unter den Solarmodulen mit den unterschiedlichsten Gemüsesorten aus - Doppelernte nennt er das Projekt, mit dem er Lebensmittel und Strom einfährt.

Professor Adolf Götzberger, Gründer des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme (ISE) in Freiburg, überrascht der gute Pflanzenwuchs unter Guggenmos Anlage nicht. Der Solarpionier hat bereits 1981 auf die Möglichkeiten einer gemeinsamen Nutzung von landwirtschaftlichen Flächen für den Anbau von Nahrungsmitteln und zur Gewinnung von Sonnenenergie hingewiesen. „Herr Guggenmos hat bewiesen, was ich bereits vor dreißig Jahren theoretisch berechnet habe", sagt Götzberger. Wird ein nach Süden ausgerichtetes Solarfeld durch eine Trägerstruktur auf einem bestimmten Niveau über dem Boden installiert, fällt die Sonnenstrahlung anders als bei einer direkt am Boden verankerten Anlage einheitlich auf die darunter wachsenden Pflanzen, so die Theorie des Wissenschaftlers. In Simulationen zeigte er, dass 70 bis 80 Prozent der Sonneneinstrahlung im Sommerhalbjahr, also während der landwirtschaftlichen Hauptanbauzeit, den Boden erreichen. „Eine beträchtliche Anzahl von Nutzpflanzen kann unter diesen Bedingungen gedeihen", so die Schlussfolgerung seines Papiers.

Inzwischen gibt es einige Anlagen, die Photovoltaik und Landwirtschaft kombinieren. Im italienischen Virgilio zum Beispiel hat das Unternehmen Revolution Energy Maker (Rem) im Jahr 2011 eine 2,4-Megawatt-Anlage in Betrieb genommen, deren Paneele in fünf Metern Höhe über dem Boden installiert sind und der Sonne nachgeführt werden. Um den Einsatz von Schleppern und Erntemaschinen zu ermöglichen, wird zwischen den Reihen ein Abstand von zwölf Metern eingehalten. Wissenschaftliche Begleitforschung gab es bei dem Projekt jedoch nicht, weshalb die Auswirkungen auf die landwirtschaftliche Produktion nicht beurteilt werden können.

In Frankreich steht in der Nähe von Montpellier eine relativ kleine Anlage, an der eine universitäre Forschungsgruppe experimentelle Studien im landwirtschaftlichen Bereich durchführt. Sie kamen zu dem Ergebnis, dass Salate von Beschattung profitieren können. In Norditalien wurde eine Anlage installiert, mit der erforscht werden soll, wie Photovoltaikmodule im Weinbau zur Anpassung an den Klimawandel helfen können.

Die Wissenschaftler des Fraunhofer ISE wollen nun ermitteln, wie in Deutschland das Optimum der Doppelernte erreicht werden kann. Dazu wird im kommenden Jahr eine Solaranlage mit einer Leistung von 190 Kilowattpeak auf Ackerflächen der Demeter-Hofgemeinschaft Heggelbach installiert. Unter den etwa fünf Meter hohen Modulen sollen Feldfrüchte und Gemüse angebaut werden. Man wolle herausfinden, wie die Pflanzen mit der Verschattung durch die Solaranlage zurechtkommen und welche besonders gut.

Gleichzeitig getestet wird, wie die Module positioniert werden müssen, um die maximale Menge an Solarenergie zu prdouzieren und dennoch den Einsatz von Maschinen zu ermöglichen. „Wir wollen herausfinden, wie sich die bestmöglichen Synergieeffekte für den Landwirt erzielen lassen", beschreibt Leiter Stephan Schindele das Ziel des Projektes.

Schindele sieht in der „Agrophotovoltaik (APV)" eine Möglichkeit den Landwirt zu stärken: „Fläche wird immer wertvoller. Mit der Kombination von Landwirtschaft und Stromerzeugung kann ein höherer Flächenoutput generiert werden, der Landwirt sein Einkommen diversifizieren und seine Energiekosten durch den Einsatz des PV-Stroms reduzieren", sagt Schindele. „In Regionen, in denen Landwirte Strom mit Hilfe von Dieselgeneratoren erzeugen, könnte Agrophotovoltaik diese ersetzen um dadurch einen deutlich niedrigeren CO2-Ausstoss zu erreichen", meint Schindele. Mittelfristig vorstellbar seien sogar Traktoren, die mit Brennstoffzellen betrieben werden und deren Treibstoff durch Solarmodule erzeugt wurde.

Anpassung an den Klimawandel

Doch die Agrophotovoltaik könnte nicht nur potenzielle Landnutzungskonflikte entschärfen, sondern auch Pflanzen einen Schutz vor Strahlungsstress bieten. Denn diese leiden zunehmend unter der im Zuge des Klimawandels in Deutschland zunehmenden UV-B Strahlung, so Schindele. Die Module könnten Pflanzen auch vor Schäden durch Extremwetterereignisse wie Starkregen oder Hagel schützen. Auch in anderen Regionen der Welt besitzt Agrophotovoltaik das Potenzial durch den Klimwandel verursachte Probleme zu lindern.

Beispiel Kalifornien: Das gern als Kornklammer der USA bezeichnete Land leidet seit drei Jahren unter extremer Dürre. Bauern müssen inzwischen Höchstpreise für Wasser bezahlen. Allein der Preis für Salat ist währen der Dürreperiode um bis zu 30 Prozent gestiegen. An heißen Nachmittagen verbrauchen die Pumpen der Bewässerungssystemen Unmengen von Energie. In der sengenden Hitze verdorren dennoch viele Pflänzchen. Solarmodule könnten ihnen Schatten spenden, die Verdunstung reduzieren und den Strom erzeugen, denn die Pumpen benötigen.

Manfred Guggenmos hat zwischenzeitlich sogar noch weitere Vorteile festgestellt. Nicht nur Gemüse fühlt sich unter seiner Anlage wohl: Auch seine Schafe, Hühner und Pferde grasen gerne darunter und nutzen sie an heißen Allgäuer Sommertagen als Schattenspender.