Im Rahmen des Forschungsprojekts »Modellregion Agri-Photovoltaik für Baden-Württemberg« bauen und erproben die Staatliche Lehr- und Versuchsanstalt für Wein- und Obstbau Weinsberg (LVWO), das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE sowie elf weitere Projektpartner fünf Agri-PV Pilotanlagen in Baden-Württemberg.

Soeben eröffnete Baden-Württembergs Minister für Ernährung, Ländlichen Raum und Verbraucherschutz Peter Hauk eine Forschungsanlage mit einzigartigem Konzept am Standort Heuchlingen der LVWO. Das Agri-PV-System über verschiedenen Beerensorten verfügt über komplett geschlossene Kreisläufe für Wasser und Nährstoffe, um einen möglichst ressourcenschonenden Anbau von Strauch- und Erdbeeren zu erproben.

»Die baden-württembergische Landesregierung hat sich als Ziel gesetzt, die Agri-Photovoltaik als flächeneffiziente Landnutzungsform fest zu etablieren und das Potenzial vor allem im Bereich der Sonderkulturen gezielt zu fördern. Die produktionsintegrierte Energiegewinnung durch die Agri-PV über Obst- und Beerenkulturen stellen eine sinnvolle und kluge Lösung dar. Mit der Agri-PV wird nicht nur wertvolle Fläche eingespart, sondern auch gleichzeitig Nahrungsmittel und erneuerbare Energie produziert. Wir brauchen genau solche nachhaltigen und intelligenten Antworten, um die großen Herausforderungen unserer Zeit zu lösen«, sagte Minister Hauk in seiner Eröffnungsrede.

Die Agri-PV-Anlage in Heuchlingen hat eine installierte Leistung von 113 Kilowatt Peak. Auf einer Fläche von knapp 2000 Quadratmetern untersuchen die Forscherinnen und Forscher der LVWO dort den Einfluss der Agri-PV-Anlage auf die Kulturführung von Himbeeren, Heidelbeeren, Johannisbeeren, Erdbeeren, Stachelbeeren und Brombeeren im Substrat.

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Bei der Flächeneffizienz sind Windkraft- und Photovoltaik-Anlagen dem Anbau von Energiepflanzen deutlich überlegen.

Mit Biogas und Biodiesel fing es an – Landwirte wurden zu Energiewirten. Doch es gibt auch andere Formen der Energieerzeugung auf dem Acker. Wissenschaftler des Thünen-Instituts haben in einem Faktencheck detailliert untersucht, mit welcher Energieform am meisten Energie pro Flächeneinheit erzeugt werden kann.

Ob Biogas, Wind- oder Sonnenstrom: Die anstehende Transformation des Energiesystems führt dazu, dass es für landwirtschaftliche Betriebe zunehmend attraktiv wird, neben Lebensmitteln und nachwachsenden Rohstoffen auch Energie zu produzieren. Um einen sachlichen und unvoreingenommenen Beitrag zu der Frage zu liefern, welche Systeme am meisten Energie pro Flächeneinheit bereitstellen und damit am effizientesten sind, haben Wissenschaftler des Thünen-Institutes in Braunschweig verschiedene Nutzungsvarianten verglichen und die Ergebnisse in einer Studie veröffentlicht.

Die Berechnungen ergaben, bezogen auf einen Hektar Ackerfläche: Mit dem Anbau von Mais für die Biogasanlage können sieben Haushalte ein Jahr lang mit Strom versorgt werden (ohne Abwärmenutzung). Sehr viel effizienter sind Photovoltaik-(PV)-Freiflächenanlagen, die pro Hektar 230 Haushalte versorgen können, und Windräder, die es sogar auf 6.000 Haushalte bringen.

Ähnlich ist es bei der Wärmeversorgung. Abwärme und per Wärmepumpe umgewandelter Strom der Biogasanlage können erneut sieben Haushalte ein Jahr lang versorgen, die PV-Anlage schafft pro Hektar mithilfe der Wärmepumpe 170 Haushalte und die Windräder bringen es auf 4.300. Auch im Bereich Verkehr sind die Leistungsunterschiede enorm: Während ein Pkw mit Raps-Biodiesel von einem Hektar Fläche 33.000 km im Jahr fahren kann (bei Anrechnung der Nebenprodukte 57.000 km) und ein Pkw mit Biomethan-Antrieb aus Biogas 66.000 km zurücklegt, fährt ein Elektroauto mit PV-Strom 4 Mio. km und eines mit Windstrom, erzeugt von einem Hektar Windradfläche, sogar 100 Mio. km.

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Aktuelle Berechnungen von ZSW und BDEW – Rund 69 Milliarden Kilowattstunden Strom wurden im ersten Quartal 2023 in Deutschland aus Erneuerbaren Energien erzeugt.

Das zeigen – einer gemeinsamen Medienmitteilung vom 28.04.2023 zufolge – vorläufige Berechnungen des Zentrums für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) und des Bundesverbands der Energie- und Wasserwirtschaft (BDEW). Erneuerbare Energien deckten damit zwischen Januar und März rund 50 Prozent des Stromverbrauchs in Deutschland. Allein Windenergieanlagen an Land produzierten 38 Mrd. kWh Strom und lieferten damit stabil über die drei Monate hinweg mehr als ein Viertel des Strombedarfs.

Der prozentuale Anstieg des Erneuerbaren-Anteils ist allerdings zum Teil auch auf den krisenbedingt gesunkenen Stromverbrauch zurückzuführen. Dieser lag im ersten Quartal gut sechs Prozent unter dem des Vorjahreszeitraums. Da die Erneuerbaren-Quote als Anteil am Stromverbrauch bemessen wird, erhöht ein niedrigerer Verbrauch die Quote und umgekehrt.

„Egal, ob für Energiewende, Wärmewende, Verkehrswende oder Wasserstoffhochlauf: Um die Klimaziele zu erreichen, brauchen wir noch viel mehr grünen Strom als wir heute haben“, sagt Kerstin Andreae, Vorsitzende der BDEW-Hauptgeschäftsführung. „Die Bundesregierung hat hierzu bereits einige Maßnahmen angestoßen. Nun geht es um die Umsetzung – zum Beispiel von schnelleren Planungs- und Genehmigungsverfahren. Hierzu brauchen wir eine Gelingenshaltung bis in jede Amtsstube. Gleichzeitig müssen wir den Netzaus- und -umbau vorantreiben, einen Markt für Wasserstoff schaffen und die Weichen für ein Marktdesign stellen, in dem sich auch Investitionen in steuerbare Stromerzeugungskapazitäten lohnen. So kann die Energiewende zum Erfolg werden.“

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Sieben Meter breit, drei Meter lang, links und rechts benachbart und meist besetzt. Parkplätze bieten Fahrzeugen keinen Schutz, jedoch schlummert in ihnen ein grosses Potenzial. Carports aus Solarmodulen schützen schon heute Ihr Auto und geben der Energiewende neuen Aufwind.

Bereits drei Solarcarport-Anlagen in der Schweiz zeigen, wie unbedeckte Parkflächen zu solaren Kraftwerken umfunktioniert werden können. Statt herkömmliche Carport-Dächer dienen Solarmodule zum Witterungsschutz der Fahrzeuge und produzieren tagsüber saubere Energie. Letzte Berechnungen vom Bundesamt für Statistik im Jahr 2009 zeigen: Das Potenzial solcher Anlagen ist gross. Schon damals standen Parkplätze in der Fläche des halben Vierwaldstättersees zur Verfügung, Tendenz steigend.

Energie vielseitig nutzbar

Geeignete Parkflächen befinden sich meist bei grossen Stromverbrauchern wie Supermärkten oder Logistikunternehmen. Diese können einen Grossteil des produzierten Stroms für den Betriebsunterhalt verbrauchen. Auch lassen sich Solarcarports gut mit der Elektromobilität vereinbaren. So freuen sich nicht nur die Parkplatzbetreiberinnen und -betreiber über die Energie von oben, sondern auch Besitzerinnen und Besitzer von Elektrofahrzeugen. Überschüsse, die nicht vor Ort nutzbar sind, werden ins Netz eingespiesen und rückvergütet. Wirtschaftlichkeit ist dabei nur eine der Gründe für Grosse PV-Anlagen.

Studieren Sie selbst an einer PV-Anlage für Ihr Eigenheim oder Ihren Betrieb? Nutzen Sie den Solarrechner von EnergieSchweiz und ermitteln Sie in wenigen Klicks das Potenzial Ihrer künftigen Anlage.

Unterschiedliche Ansätze bei Schweizer Projekten

Die drei Anlagen in der Schweiz unterscheiden sich in der Nutzung und der Bauweise voneinander. Der derzeit grösste Solarcarport liegt in der Gemeinde Courgenay im Kanton Jura. Mehrere tausend Fahrzeuge des Automobilistikunternehmens Gefco sind hier mit 23’000 Solarpanels überdacht. Der jährliche Output von 6,7 GWh Strom könnte den Energiebedarf von etwa 1550 Haushalten decken. Beteiligt am Projekt sind die Energieversorgerinnen EJD und BKW. Letztere bewirbt einen Grossteil der Energie unter dem Produkt «Energy Green» für Private. Ein geringerer Anteil dient vor Ort zum Laden der importierten Elektrofahrzeuge der Gefco. Neben der Stromproduktion setzt Gefco auf die Sammlung und Wiederverwertung von Regenwasser.

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In Zusammenarbeit mit Esforin will das Hamburger Unternehmen, die Flexibilitäten aus Photovoltaik-Heimspeicher, Wärmepumpen und Ladesäulen künftig am Intraday-Markt handeln. Mit der aktiven Steuerung lassen sich nach Ansicht von 1Komma5° hohe zusätzliche Einnahmen für die Haushalte erzielen. Die notwendigen Algorithmen liefert Esforin.

Die Strombörse bietet viele Optionen, Geld zu verdienen. Mit dem nun beschlossenen Gesetz zum „Neustart der Digitalisierung der Energiewende“ und dem damit verbundenen Smart-Meter-Rollout eröffnen sich auch für Privathaushalte ganz neue Möglichkeiten. Das Hamburger Unternehmen 1Komma5° kündigte nun an, es wolle seine Kunden künftig auch eine Teilnahme am Intraday-Handel ermöglichen. Dafür wird es mit Esforin kooperieren. Das Unternehmen ist auf Flexibilitätsvermarktung spezialisiert.

Konkret geht es darum, dass die Kunden von 1Komma5° von den Preisschwankungen am Intraday-Markt profitieren. „Die Software ‚Energy Trader‘ unseres Energiemanagementsystems Heartbeat optimiert bislang den Verbrauch des Kunden gegen die Preispunkte am Day-ahead-Markt – ähnlich wie Tibber“, erklärt 1Komma5°-Geschäftsführer Philipp Schröder auf Nachfrage von pv magazine. „Allerdings mit dem Vorteil, dass wir über Heartbeat direkt auf Wärmepumpe, Stromspeicher und Ladeinfrastruktur zugreifen und den Vorteil so durch aktive Steuerung hebeln.“ Voraussichtlich ab dem vierten Quartal soll dann der Intraday-Markt dazu kommen. „Das System optimiert flexible Verbraucher also gegen einen zusätzlichen Preispunkt, der deutlich mehr Potenzial bietet“, erklärt Schröder weiter.

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Matthias Egli hat Anfang Mai die Geschäftsleitung von Swissolar übernommen. Im Gespräch mit pv magazine gibt er Einblicke, worauf er die Schwerpunkte seiner künftigen Arbeit legen will.

Seit Beginn des Monats hat der Schweizerische Fachverband für Sonnenenergie mit Matthias Egli einen neuen Geschäftsführer an seiner Spitze. Er hat sich zum Ziel gesetzt, den Photovoltaik-Zubau in der Schweiz weiter voranzutreiben. Nicht ohne Stolz berichtet er, dass das Land im vergangenen Jahr erstmals die Marke von einem Gigawatt geknackt habe. Ein zentrales Anliegen in seiner neuen Funktion ist ihm das Vorantreiben der Ausbildung von Fachkräften. Weitere zentrale Aufgaben sieht er in dem Bedürfnis nach Vereinheitlichung, insbesondere auch im Bereich solare Architektur, sowie der branchen- und länderübergreifenden Zusammenarbeit.

Das Interesse an der Solarenergie entwickelte Matthias Egli während seines Studiums des Umweltingenieurwesens, wo ihn die Frage der Skalierbarkeit auf Länderebene faszinierte. Die Pionierarbeit seines Vorgängers David Stickelberger, der positive Branchenausblick, die voranschreitende Professionalisierung und die Entwicklung von Ausbildungswegen in der Branche motivieren seine Entscheidung, die Arbeit des Verbandes voranzutreiben. David Stickelberger hat Swissolar etwa 25 Jahre geführt und steht seinem Nachfolger auch in der kommenden Zeit in der Geschäftsleitung mit Rat zur Seite, wie Egli berichtet.

Die Weiterentwicklung von Standards für die Branche wird zukünftig einen Schwerpunkt der Tätigkeiten von Swissolar bilden. Dazu gehört es, technische Standards zu definieren, die mit den bestehenden Regelungen, wie etwa den Brandschutzvorschriften, in Einklang stehen. Dies sei gerade mit Blick auf den schnell fortschreitenden Zubau von Fassaden-Anlagen wichtig.

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Das Bundeswirtschaftsministerium hat verschiedene Verordnungsentwürfe vorgelegt. Der Bundesverband Solarwirtschaft hofft auch eine schnelle Umsetzung bei der Entschärfung der unverhältnismäßigen Anforderungen der Anlagenzertifikate für Photovoltaik-Anlagen ab 135 Kilowatt Leistung. Bei Photovoltaik-Balkonanlage könnte kurzfristig die Erhöhung der zulässigen Leistung auf 800 Watt kommen sowie weitere Entbürokratisierungsmaßnahmen.

Bereits mit dem EEG 2023 hat die Bundesregierung die Vorgaben für das Anlagenzertifikat für Photovoltaik-Anlagen ab 135 Kilowatt etwas gelockert. Mit einer neuen Verordnung sind nun noch weitere Änderungen an der Elektrotechnische-Eigenschaften-Nachweis-Verordnung (NELEV) sowie einer neuen Technische-Anforderungen-Verordnung (TAV) geplant. Vorausgegangen waren monatelange Konsultationen zwischen der Solarbranche und der Politik. Der Bundesverband Solarwirtschaft (BSW-Solar) hofft auf eine schnelle Umsetzung, wie er am Donnerstag erklärte.

Zielsetzung des Verbands in den monatelangen Konsultationen, die dem Entwurf vorausgingen, sei es gewesen, dass neue Photovoltaik-Anlagen künftig ohne aufwändige und sehr teure Anlagenzertifizierung wieder schneller und kostengünstiger ans Stromnetz angeschlossen werden können. Zumindest für Photovoltaik-Anlagen bis 500 Kilowatt Leistung könnte dies gelingen. Sie sollen nach dem vorgelegten Entwurf von der Pflicht zum Anlagenzertifikat befreit werden, sofern sie maximal 270 Kilowatt ihrer Leistung ins Netz einspeisen. Als wesentliche Vereinfachung bewertet der BSW-Solar überdies, dass künftig bei diesen Anlagen nicht mehr die sehr aufwändige Netzanschlussregel VDE AR-N 4110 (Mittelspannungsrichtlinie) anzuwenden wäre, sondern die einfachere VDE AR-N 4105 (Niederspannungsrichtlinie). Diese Vorgabe soll unabhängig davon gelten, in welcher Spannungsebene der vorhandene Kundenanschluss liege.

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Die Lage wird zügig prekärer. Die Wetterextreme auf dem Globus mehren sich. Aus der Klimawissenschaft häufen sich die Meldungen, dass in wenigen Jahren das 1,5-Grad-Ziel überschritten wird. Man spürt quasi körperlich, wie das Zeitfenster, in dem die Klimakatastrophe noch abgemildert werden könnte, sich jetzt zügig schließt.

LNG statt Erneuerbaren-Ausbauschub

Die Politik lässt sich davon jedoch nicht beeindrucken. Statt die durch den Ukraine-Krieg entstandene energiepolitische Situation als Steilvorlage für einen beispiellosen Ausbauschub erneuerbarer Energien zu nutzen, ist sie auf LNG umgestiegen.

Auf einer Bürgerversammlung in der Altmark ging es kürzlich um den Bau einer Agri-Photovoltaik-Anlage. Die Stimmung war positiv. Das Unternehmen führte die Untersuchungen, Gutachten, Genehmigungen und vieles mehr auf, die es beibringen muss. Voraussichtlicher Zeitbedarf: zwei Jahre. Am Schluss der Liste stand in großen Lettern das Wort „Baubeginn“. Ich musste an die LNG-Terminals denken. Dort ist es umgekehrt, dort steht der Baubeginn am Anfang, das Übrige kann nachgereicht werden.

Oder was die Allerkleinsten, die Photovoltaik-Balkonkraftwerke, betrifft: Jahre und Jahre hat die Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie gekämpft, dass sie überhaupt zugelassen wurden. Gerade gab es eine Petition an den Bundestag mit der Forderung, sie von technisch völlig unnötigen Behinderungen und Einschränkungen zu befreien. In einer breit angelegten Kampagne aktivierten sich über 100.000 Menschen. Ob sie Erfolg haben, muss sich erst noch zeigen. Um jede winzige Minderung schikanöser Vorschriften mussten Organisationen und zahllose Menschen stets jahrelang hartnäckig kämpfen. Welch ein Kontrast zu LNG! Diesem wurden über Nacht durch das „Beschleunigungsgesetz“ sämtliche Unbequemlichkeiten aus dem Weg geräumt.

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Wegen Brandgefahr werden im Schweizer Kanton Zürich an Gebäudefassaden, die höher als elf Meter sind, zurzeit keine Photovoltaik-Anlagen zugelassen. Der Branchenverband Swissolar will nun mit Versuchen und einem Stand-der-Technik-Papier wieder Genehmigungen ermöglichen.

Eigentlich will die Schweiz Dächer und Fassaden von Bundesgebäuden flächendeckend bis 2034 mit Photovoltaik ausstatten und insgesamt mit einer Solarpflicht für Neubauten den Photovoltaik-Zubau vorantreiben. Bei Gebäuden, die höher als elf Meter sind, gibt es jetzt allerdings ein Problem: An deren Fassaden bewilligt die Zürcher Gebäudeversicherung – zumindest vorerst – keine Photovoltaik-Anlagen mehr. Der Grund: Brandgefahr, da Photovoltaik-Komponenten wegen Kunststoffsteckern und Folien nicht länger als „nicht brennbar“ gelten, sondern als „schwer brennbar“.

Beispielhaft hatte der „Tagesanzeiger“ am Wochenende über den Architekten Roman Legler berichtet. Dieser hatte ein Gebäude zu einer „energetischen Vorzeigesanierung“ inklusive Fassaden-Photovoltaik machen wollen, hatte dafür jedoch von der Zürcher Gebäudeversicherung keine Genehmigung erhalten. Der Branchenverband Swissolar kennt das Problem. Vizepräsident David Galeuchet zufolge hat die Versicherung bereits mehrere Vorhaben für Photovoltaik-Fassaden zurückgewiesen.

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Der neue Algorithmus soll die Positionierung des Trackers optimieren, indem er sowohl die frontale als auch die rückseitige Strahlung berücksichtigt. Soltec zufolge führt das zu einer Produktionssteigerung von bis zu 0,30 Prozent.

Das spanische Photovoltaik-Unternehmen Soltec hat einen neuen Nachführalgorithmus für bifaziale Module vorgestellt. Dieser soll den optimalen Winkel für Solartracker bestimmen und so die Produktion bestimmter bifazialer Module in Solaranlagen maximieren. Zu diesem Zweck schätzt der Algorithmus die Stromerzeugung für eine Reihe möglicher Winkel und wählt den optimalen aus. Bei dieser Schätzung werden die vordere und hintere Bestrahlungsstärke sowie die elektrische Leistung des Moduls berücksichtigt.

Soltec verwendet einen selbst entwickelten astronomischen Algorithmus, der auf den Sonnenstanddaten von NREL-SPA basiert. Der Algorithmus berücksichtigt Anlagenparameter wie Albedo und Bodenalbedo, die zur Verbesserung der Effizienz dynamisch konfiguriert werden können. Das Unternehmen hat analytische Tests für verschiedene Breitengrade sowie experimentelle Versuche in seinem Testfeld in Murcia durchgeführt und die Ergebnisse in einem Whitepaper zusammengefasst. Demnach kann der Algorithmus die Stromerzeugung der Anlagen in mediterranen Breitengraden mit einer Albedo von 30 Prozent um etwa 0,10 Prozent steigern. Für nördliche Standorte mit der gleichen Albedo betrage die Steigerung 0,12 Prozent, und an äquatorialen Standorten sei bei einer hohen Albedo von 40 Prozent ein deutlicher Anstieg um 0,11 Prozent zu verzeichnen.

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