Energie- und Nahrungsmittelsicherheit - eine Chance für Landwirte

Die aktuelle Lage zwingt die europäischen Länder, ihren Energiemix zu überdenken. In Frankreich genauso wie in Deutschland heißt es: weg von Gas und Öl, um in Sachen Energie, aber auch CO₂-Neutralität unabhängig zu werden. Allerdings darf man hierbei nicht die Mehrkosten für Technik sowie den Mangel an qualifizierten Arbeitskräften außer Acht lassen.

Besonders vielversprechend ist in diesem Zusammenhang die Agrophotovoltaik. terraHORSCH sprach mit Menschen, die aktiv in diesen Wandel involviert sind: Christian Huyghe, Vorsitzender des nationalen Forschungs-, Innovations- und Bildungszentrums für Agrophotovoltaik, den beiden Landwirten Jean Philippe Delacre und Sylvain Raison, Pierre Détain, verantwortlich für die Entwicklung erneuerbarer Energien bei Dijon Céréales, und Paul Buffler, Ansprechpartner für den Bereich Agrophotovoltaik bei der Genossenschaft Alliance de coopératives Bourgogne Franche-Comté (BFC).

Photovoltaikmodule und Landwirtschaft – Realität?

Klimawandel, Energiebedarf, gesellschaftliche Erwartungen, Reduzierung der land­wirt­schaftlichen Betriebsmittel, Wassermanagement, Handel, Kundennähe. Aus diesen Gründen ist die Landwirtschaft und vor allem Alliance BFC auf das Thema Solarenergie gestoßen. „Wir brauchen große Konzerne wie TSE oder Total Energies, die solche wichtigen Projekte vorantreiben. Erneuerbare Energien zu entwickeln ist eine Chance für uns Landwirte. Wir müssen dies gemeinsam und konstruktiv tun, um eine solide Basis für die Energiewende zu schaffen“, erklärt Pierre Détain.
Jean-Philippe Delacre bekräftigt: „Das landwirtschaftliche Umfeld wird immer schwieriger, besonders auf flachgründigen Böden, auf Lehm-Kalk-Böden, wo es mit traditionellen Fruchtfolgen (z.B. Weizen-Gerste-Raps) schwierig ist. Aufgrund der Probleme mit Schädlingen und dem Klimawandel müssen wir wegen der Preisschwankungen eine stabile Einkommensgrundlage finden, die unsere Betriebe stärkt. 2003 erlebten wir unsere erste große Dürre. Als ich 2017 auf den Betrieb zurückkehrte, mussten wir drei aufeinanderfolgende Jahre mit extremen klimatischen Unwägbarkeiten bewältigen. Die Niederschlagsmenge pro Jahr hat sich nicht geändert, aber die Verteilung. Wir mit unseren flachgründigen Böden sind die ersten, die von diesen schwierigen Bedingungen betroffen sind. Zum Beispiel sterben in dem Wald, der an unsere Felder angrenzt, 30 % der gesamten Buchenpopulation nach und nach ab. Unser Betrieb war zwischen 1960 und 1990 dank der GAP-Beihilfen und der niedrigen Rohstoffkosten lebensfähig. Doch die GAP-Beihilfen sind zurückgegangen. Maschinen, Dünger, Pflanzenschutzmittel werden immer teurer. Die Anreize, Land, das für Viehzucht genutzt wurde, in Ackerflächen umzuwandeln, verschwinden mehr und mehr. Unter diesen Bedingungen wird es schwierig, diese Flächen als Ackerland beizubehalten.

Wir haben so ziemlich alles versucht, um von der Landwirtschaft leben zu können. Aber Pflanzen, die unter trockenen Bedingungen wachsen, ohne Dünger und leicht zu vermarkten sind, gibt es nun mal nicht. Kurze Transportwege sind ja immer ein schlagkräftiges Argument, aber unsere Gegend ist wenig touristisch und die Anzahl der Einwohner pro km² ist niedrig. Weinbau ist in unserer Gemeinde auch keine Option. Weinstöcke wären resistenter gegen Trockenheit. Wir gehören aber weder zum Department Yonne (Chablis), noch zum Department Aube (Champagner), obwohl wir ein ähnliches Klima und ähnliche Böden haben. Auf unseren Böden dürfen wir auch keinen Crémant (Bourgogne) produzieren. Obstanbau wäre eine Möglichkeit mit Bäumen, die in zehn Jahren Früchte tragen würden. Hier lässt die Rentabilität zu lange auf sich warten. Ich habe mich intensiv mit nachhaltiger Entwicklung und dem Thema Energie beschäftigt. Auch ein Samenkorn produziert ja Energie. Irgendwie sind wir also bereits Energieproduzenten. Warum sollten wir also nicht auch Strom erzeugen?“
Pierre Détain erläutert: „Wir haben lange nach einer Kennzahl gesucht, mit der sich der Nutzen eines Agrophotovoltaikprojekts messen lässt. Mit dem Land Equivalent Ratio (LER = Landäquivalentverhältnis), wie er bereits in der Forstwirtschaft verwendet wird, haben wir sie gefunden. Mit dem LER kann man die Effizienz der Kombination (Feldfrucht + Photovoltaik) innerhalb des Entwicklungszyklus bewerten. Sie vergleicht die Erträge der Kombination (oder den Energieertrag) mit den Erträgen der einzelnen Bestandteile. Das LER entspricht der Fläche mit monotypischer Nutzung, die nötig ist, um denselben Ertrag zu erhalten wie mit der Kombination. Bei der Energieerzeugung auf einem Hektar mit vertikalen Modulen alle 12 m, kombiniert mit dem Anbau von Bioweizen mit einem Ertrag von 3 t pro ha, erhält man ein LER von 1,33. Das bedeutet: 2 ha mit der Kombination Weizen und Photovoltaikmodul produzieren 33 % mehr als ein Hektar mit nur Weizen und ein Hektar mit nur Modulen.“
„In diesem Zusammenhang misst das LER die positiven und negativen Wechselwirkungen, die bei der Nahrungsmittelproduktion und der Energieproduktion auftreten können. Wenn zum Beispiel die Konkurrenz um Licht entscheidend ist, ist das LER ungünstig. Wenn dagegen der Schatten die Kulturen vor Unwägbarkeiten schützt, ist das LER günstig für die Kombination aus Modulen und Kulturen.“

Agriphotovoltaik: Vergleich der Projekte

Es gibt verschiedene Projektarten. Wir stellen Ihnen hier zwei Kunden vor, die sich für zwei komplett gegensätzliche Varianten entschieden haben.

Sylvain Raison hat sich 2022 für ein Photovoltaikdach entschieden. 5.500 Module wurden auf einer Fläche von 3 ha in der Gemeinde Amance im Department Haute Saône installiert – mitten in seinem 850-ha-Betrieb. 5 m hoch und mit Pfosten im Abstand von 27 m kann die Anlage 0,85 MW in der Spitze produzieren und wurde 2023 ans Stromnetz angeschlossen. Die Module fangen 60 % des Lichts ein und folgen über Motoren dem Lauf der Sonne von Osten nach Westen. Es können verschiedene Wetterszenarien programmiert werden. Wenn es zum Beispiel regnet, neigen sich die Module zunächst um 45° und werden so gewaschen. Dann klappen sie vollständig ein, damit sich das Wasser gleichmäßig auf dem Feld verteilt. Die Wartung der Seile, mit denen die Module aufgehängt sind, werden von einer Firma durchgeführt, die eigentlich auf Seilbahnen spezialisiert ist. Das kann aber außerhalb der Parzellen gemacht werden, also ohne die Kulturen zu beeinträchtigen. Beim Ausfall eines Motors wartet das Energieversorgungsunternehmen ab, bis die Entwicklung der Kulturen abgeschlossen ist, bevor es mit einer Arbeitsbühne eingreift. Der Ausfall einiger Motoren beeinträchtigt die endgültige Stromerzeugung nicht.

Jean-Philippe Delacre, Landwirt in Chanay, Department Côte d’Or, hat sich 2021 für vertikale Module mit einem Abstand von 12 m entschieden, so dass er seine zwei Joker 8 RT und den Terrano 8 FM wie gewohnt nutzen kann. Die Module produzieren 0,237 MW in der Spitze pro ha und sind in Nord-Süd-Richtung ausgerichtet. Durch die vertikale Ausrichtung produzieren sie weniger Strom, sind aber auch günstiger im Aufbau und weniger wartungsintensiv. Jean-Philippe Delacre ergänzt: „Während herkömmliche, nach Süden ausgerichtete Photovoltaikmodule mit einer Neigung von 35 % Strom nach der Gaußschen Kurve produzieren, haben diese Module den Vorteil, dass sie nach einer M-Kurve produzieren. Sie sind zu den traditionellen Verbrauchszeiten, also morgens und abends, leistungsfähiger. Damit erübrigt sich ein Teil der Speicherprobleme, weil der Strom sofort verbraucht wird.“ Er testet zwei Fabrikate dieser zweiseitigen Module mit unterschiedlichen Eigenschaften.
Bisher bleibt der Staub, der bei den verschiedenen Arbeiten auf dem Feld entsteht, nicht an den Modulen hängen und mindert nicht die Effizienz des Systems.
Beide Projekte werden von einem Konsortium, bestehend aus Alliance BFC und den Energieversorgern Total Energies (Jean-Philippe Delacre) und TSE (Sylvain Raison) getragen, entwickelt und finanziert. Für den Bau der Anlagen werden keine öffentlichen Gelder beantragt. Jedes Projekt hat die gleichen Fixkosten für Planung und den Anschluss. Das Energieversorgungsunternehmen ist verantwortlich für den Vorentwurf, die Planungen, das Aufstellen, den Anschluss, die Instandhaltung und das Recycling. „Das ist schon sehr beruhigend“, bestätigen beide Landwirte.
Beide Landwirte werden entweder pro MW oder pro ha entlohnt, was einen Jahresdurchschnitt von 1.500 bis 1.800 € pro ha ergibt. Wenn man die Marktpreise für Weizen über zehn Jahre glättet, kommt man auf durchschnittlich 180 € pro t. Auf Lehm-Kalk-Böden bewegen sich die Erträge im konventionellen Anbau um 7 t pro Hektar, also 1.260 € pro Jahr. Glättet man die Erträge mit der traditionellen Fruchtfolge Weizen/Raps/Gerste, stellt man fest, dass der Ertrag, der aus der Stromerzeugung generiert wird, im Durchschnitt dem der Kultur vor Ort entspricht.
Letztendlich kommt man dem Windkraftmodell sehr nahe, allerdings mit einer besseren Reversibilität. Es gibt weniger Beton auf dem Boden und im Bereich Recycling wird die Organisation immer besser.

Was spricht für das eine, was für das andere Projekt ?

Sylvain Raison argumentiert folgendermaßen: „Ich fand das Projekt mit dem Photovoltaikdach sofort interessant – sowohl wegen der Stromerzeugung als auch pflanzenbaulich. Die Positionierung der Module in dieser Höhe verringert das Risiko, wenn Fremdkörper in die Luft geschleudert werden, und auch die Verschmutzung durch Staub.

TSE ist das erste französische Unternehmen, das Solarmodule in einer Höhe von über 5 m anbringt und so die Möglichkeit bietet, dass die meisten Maschinen, die derzeit auf dem Markt sind, darunter fahren können. Die Pfosten sind weit genug auseinander - nämlich 27 m, so dass wir mit unserer 12-m-HORSCH-Sämaschine bequem fahren können. Ich kann also meinen vorhandenen Maschinenpark nutzen. Und wenn ich irgendwann meine Produktionsart ändere und die derzeitigen Aktivitäten auf meinem Betrieb diversifizieren möchte in Richtung Gemüseanbau, Beerenfrüchte oder Hopfen, ist diese Art der Anlage immer noch ideal!“
Jean-Philippe Delacre ging die Sache anders an: „Ich wollte mir erst einen Partner suchen, bevor ich mich mit der Technik beschäftigte. Ich habe mich an verschiedene Energieversorgungsunternehmen gewandt, weil ich überzeugt war, dass ich durch die Stromerzeugung mein Einkommen steigern könnte. Allerdings war mein Betrieb finanziell nicht so gut aufgestellt, um die nötigen Investitionen zu tragen, und es gab auch nicht das nötige Wissen, um das Projekt zu planen. Ich habe einige Absagen bekommen. Ich habe mir auch einige Start-ups angesehen, aber da konnte ich nicht abschätzen, ob sie auch wirklich Bestand haben würden. Total Energies antwortete als erstes Unternehmen positiv auf meine Anfrage, da das Unternehmen gerade mitten im Wandel steckte. Ab 2035 werden auf dem amerikanischen und europäischen Markt nicht mehr viele Verbrennungsmotoren verkauft werden und die Kernenergie ist ein staatliches Monopol. Total Energies muss sich also neu orientieren in Richtung dieser Lösungen zur Erzeugung erneuerbarer Energien. Deshalb habe ich mich entschieden, ihnen zu vertrauen. Was die Technik angeht, hätte ich mich gern für Photovoltaikmodule entschieden, die die Beschattung fördern und die Wiedereinführung der Schafzucht ermöglichen, wie wir sie vor 1960 bereits auf dem Betrieb hatten. Aber durch Total Energies hörte ich von vertikalen Modulen und ich fand die Idee interessant, um so den Ackerbau beizuhalten. In vier von fünf Jahren hatte ich mit extremen Wetterkapriolen zu kämpfen. Die Module sollen langfristig meine Ernte absichern.“

Und wie sieht es mit der Agronomie aus?

Bei Sylvain Raison wurde zunächst Soja gesät. Das bringt bereits erste, vielversprechende Ergebnisse, obwohl der Boden bei der Aussaat noch sehr verdichtet war. Sylvain Raison betont in diesem Zusammenhang: „In 30 cm Tiefe war die Bodentemperatur um 3° niedriger als auf den Referenzfeldern.“
Pierre Détain argumentiert ebenfalls zugunsten des Photovoltaikdachs: „Die tensiometrischen Sonden haben gezeigt, dass nach starkem Regen die Referenzfläche schneller wieder in Wasserstress geriet als die Versuchsfläche. Das ist natürlich in langen Trockenperioden ideal. Auch die Evapotranspiration scheint unter dem Photovoltaikdach geringer zu sein. Insgesamt wurde ein Unterschied von 27 Gradtagen festgestellt. Das entspricht bei Soja unter dem Dach einer Verschiebung des Entwicklungsstadiums von zwei Tagen. Das ist nicht signifikant, da das Erntedatum nicht verschoben wurde. Trotzdem wirft das neue Fragen auf: Die gesammelten Daten sehen vielleicht im Frühjahr ganz anders aus. Wird es bei der Aussaat im Frühjahr unter dem Schattendach Nachteile geben? Werden wir die Aussaat verschieben müssen?“
Im Anschluss an das Aufstellen der Anlage wurden Bodenprofile erstellt. Sie zeigten, dass das wiederholte Befahren mit den Maschinen zu Verdichtungen im ersten Horizont (0 – 20 cm) geführt hat. Trotzdem entwickelten sich die Sojabohnen, die nach den Aufstellarbeiten gepflanzt wurden, sehr gut und die erzielten Erträge waren ähnlich im Bereich unter den Modulen und im Referenzfeld. „Durch die Wiese, die während der Bauarbeiten angelegt wurde, konnten die Verdichtungen begrenzt werden und das Umsetzen der Maschinen wurde erleichtert. Wir werden unseren Mitgliedern empfehlen, vor den Bauarbeiten eine Wiese anzulegen, um die Verdichtungen zu reduzieren“, erläutert Pierre Détain.