Solarpark

Unter einer Photovoltaik-Freiflächenanlage (auch Solarpark) versteht man eine Photovoltaikanlage, die nicht auf einem Gebäude oder an einer Fassade, sondern ebenerdig auf einer freien Fläche aufgestellt ist. Eine Freiflächenanlage ist ein fest montiertes System, bei dem mittels einer Unterkonstruktion die Photovoltaikmodule in einem optimalen Winkel zur Sonne (Azimut) ausgerichtet werden.

Eine Sonderform der Photovoltaik-Freiflächenanlage ist die Agri-Photovoltaik (Abk.: Agri-PV, auch Agrar-PV oder Agro-PV). Hier wird nicht die gesamte Freifläche der Photovoltaik gewidmet. Stattdessen wird die Freifläche gleichzeitig für Photovoltaik und Landwirtschaft genutzt. Erreicht wird das dadurch, das die Photovoltaikanlagen so hoch installiert werden, das landwirtschaftliche Fahrzeuge unter ihnen hindurch fahren können. Durch das Verhältnis der Fläche der Module zur Freifläche kann der Grad der Beschattung der Agrarfläche festgelegt werden. Im Zuge des Klimawandels gewinnt diese Technik an Bedeutung, weil die Austrocknung des Bodens und Pflanzenschäden durch zu intensive Sonnenbestrahlung gemindert werden können.

Neben diesen fest montierten Freiflächenanlagen gibt es auch nachgeführte Anlagen, sogenannte Tracker-Systeme, die dem Stand der Sonne folgen. Es gibt auch Photovoltaikanlagen, die auf Schwimmkörpern installiert sind, die auf Seen (z. B. Baggerlöchern) schwimmen (#siehe unten).

Auf den besten Standorten weltweit können Solarparks mit Stand 2020 mit Stromgestehungskosten von deutlich unter 2 US-Cent/kWh produzieren.^[1] Zudem ist die Flächeneffizienz von Solarparks vergleichsweise hoch: So liefern Solarparks pro Flächeneinheit etwa 25- bis 65-mal so viel Strom wie Energiepflanzen.^[2]

Marktanteil

Gemessen am Gesamtmarkt für Photovoltaikanlagen in Deutschland machen ebenerdig errichtete Anlagen einen vergleichsweise kleinen Teil aus: Gegen 2010 hieß es, ihr Anteil in Deutschland liege seit Jahren konstant zwischen 10 und 15 Prozent. 2008 wurden vom Wirtschaftsministerium Baden-Württemberg 286 Freiflächenanlagen mit 486 Megawatt auf 1.800 ha Fläche gezählt. Später stieg der Anteil der Freiflächenanlagen, insbesondere in Monaten mit hohem Zubau kurz vor Absenkungen der Einspeisevergütung. So entfiel in den Monaten Juni und September 2012 vermutlich die Mehrzahl der neu installierten PV-Leistung in Deutschland auf Freiflächenanlagen. Bundesweit wurden in diesen Monaten jeweils um die 330 MW neue PV-Anlagen mit über 10 MW Leistung gemeldet, kleinere Freiflächenanlagen kamen noch dazu.^[3] Ende 2012 ging der Anteil der Freiflächenanlagen wieder deutlich zurück.

Seit 2017 werden jährlich 600 MW für Anlagen über 750 kW über Ausschreibungen vergeben. Für die Jahre 2019 bis 2021 werden darüber hinaus weitere 4 GW über Sonderausschreibungen vergeben (§ 28 des Erneuerbare-Energien-Gesetzes).

Wirtschaftlichkeit

Vergütung

Strom von Freiflächenanlagen wird über das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) gefördert. Die Vergütung fiel für diese Anlagenart geringer aus als bei Photovoltaikanlagen, die auf oder an Gebäuden montiert sind. 2009 betrug die Vergütung noch 31,94 Cent je eingespeister Kilowattstunde (kWh) Strom, 2010 ist sie für neue Anlagen auf 28,43 Cent gesunken.^[4] Ab Januar 2013 betrug sie 11,78 Cent, fallend mit Abschlägen von 2,5 % monatlich. Die Novelle des EEG 2014 schrieb vor, dass die Förderhöhe für Freiflächen-Photovoltaikanlagen zukünftig in Ausschreibungen durch die Bundesnetzagentur ermittelt werden soll, anstelle der bisherigen gesetzlich bestimmten Einspeisevergütungen.^[5] Die Umsetzung erfolgte in der Verordnung zur Ausschreibung der finanziellen Förderung für Freiflächenanlagen vom 6. Februar 2015 (Freiflächenausschreibungsverordnung). Mit dem EEG 2017 werden diese Ausschreibungen im Gesetz geregelt. Kleinere PV-Anlagen bis 750 kW_p erhalten eine gesetzlich bestimmte Vergütung ohne Ausschreibung.

Der erste Gebotstermin war der 15. April 2015 mit einer ausgeschriebenen Menge von 150 Megawatt.^[6] Das Ausschreibungsvolumen war mehrfach überzeichnet.^[7] Der Bundesverband Erneuerbare Energie äußerte die Befürchtung, Bürgergenossenschaften und -anlagen könnten vom Markt verdrängt werden, da sie aufgrund geringerer Kapitalstärke weniger Vorleistungen auf sich nehmen und weniger Risiken tragen können.^[8][9][10]

Ausschreibungen stehen in der Kritik, da internationale Erfahrungen und ökonomische Modelle nahelegen, dass die angestrebten Ziele Kosteneffizienz, Ausbauziele und Akteursvielfalt dadurch konterkariert werden.^[11] Das Pilotmodell für PV-Freiflächenanlagen sollte zur Erprobung der Praxiswirkung von Ausschreibungen im Bereich Erneuerbare Energien dienen.

Förderfreie Solarparks

Zunehmend kommen Solarparks auf, die ohne staatliche Förderung gebaut werden.^[12] Diese Projekte nehmen keine zusätzliche Marktprämie aus der EEG-Umlage in Anspruch. 2018 errichtete das Unternehmen Viessmann neben seinem Sitz in Allendorf (Eder) einen Solarpark mit einer Leistung von 2 MW, der über den Eigenverbrauch des Stroms refinanziert wird.^[13] 2019 kündigte EnBW Energie Baden-Württemberg (EnBW) eine Reihe großer Solarparks an, die sich nur über den Stromverkauf am Markt amortisieren sollen. Unter anderem soll mit dem Solarpark Weesow-Willmersdorf auf einer Fläche von 164 Hektar bis 2020 der größte Solarpark Deutschlands entstehen.^[14] Die finale Investitionsentscheidung für den 180-MW-Solarpark wurde im Oktober 2019 getroffen; EnbW gibt die Kosten mit einem hohen zweistelligen Millionenbetrag an.^[15] In Marlow plant Energiekontor auf einer Fläche von 120 ha die Errichtung eines Solarparks mit 80 MW Leistung.^[16] Der dort erzeugte Strom wird über einen langfristigen Liefervertrag von EnBW abgenommen.^[17] Auf dem Flughafen Barth errichtet BayWa r.e. renewable energy eine förderfreie PV-Anlage mit 8,8 MW, die Infrastruktur im bestehenden Solarpark nutzt.^[18]

Ähnliche Projekte existieren für die Braunkohlereviere im Rheinland und in Ostdeutschland.^[19]

Durch Skalen- und Synergieeffekte können große Solarparks die Stromgestehungskosten so weit senken, dass eine EEG-Vergütung nicht mehr erforderlich ist. Dazu hat der Preisverfall bei Solarmodulen beigetragen.^[20]

Mögliche Standorte

Das EEG in Deutschland sieht eine Anwendung der Vergütungssätze nur für bestimmte Freiflächen vor (§ 37, § 48 EEG 2017):

• Versiegelte Flächen. Eine Versiegelung liegt bei einer Oberflächenabdichtung des Bodens vor. Daher wird auch Strom aus Anlagen an Straßen, Stellplätzen, Deponieflächen, Aufschüttungen, Lager- und Abstellplätzen und Ähnlichem vergütet.
• Konversionsflächen aus wirtschaftlicher, verkehrlicher, wohnungsbaulicher oder militärischer Nutzung. Zu Konversionsflächen können beispielsweise Abraumhalden, ehemalige Tagebaugebiete, Truppenübungsplätze und Munitionsdepots zählen.
• Flächen längs von Autobahnen oder Schienenwegen in einer Entfernung bis zu 110 Meter.
• Ackerland und Grünland, nur wenn sie in einem benachteiligten Gebiet gemäß Richtlinie 86/465/EWG liegen und von den Bundesländern zur PV-Nutzung freigegeben wurden.

Die Unterkonstruktion von Solarkraftwerken versiegelt meist nur einen Bruchteil der Naturfläche, oft weniger als 0,05 % der eigentlichen Bodenfläche. Zu einer Aufwertung der ökologischen Qualität trägt u. a. der Platz zwischen den einzelnen Reihen bei, der benötigt wird, um einer Abschattung einzelner Modulreihen bei niedrigem Sonnenstand entgegenzuwirken.

Vor Baubeginn durchlaufen Freiflächenanlagen meist einen Genehmigungsprozess in der Gemeinde. Um eine Fläche nutzen zu können, muss diese im Flächennutzungsplan in ein „Sondergebiet Solar“ geändert werden. Notwendig ist außerdem ein Bebauungsplan, der auf der entsprechenden Fläche Baurecht schafft.^[21] Die Bauleitplanung obliegt der Gemeinde. Sie prüft Raumbedeutsamkeit und Umweltverträglichkeit des Vorhabens und soll dabei alle Bürger und Träger öffentlicher Belange (TÖB) einbeziehen. Wichtige Entscheidungsgrundlage ist neben Anlagengröße, Flächenverbrauch und Technik der Grünordnungsplan des Bauherrn. Er beschreibt, wie die geplante Freiflächenanlage in die Landschaft integriert und diese dabei ökologisch aufgewertet werden soll. Nach Anhörung aller beteiligten Parteien verabschiedet die Gemeinde den Bebauungsplan. Anschließend erfolgt die Baugenehmigung.^[22]

Agri-Photovoltaik

Ressourceneffiziente Landnutzung mit Agri-Photovoltaik bei der “Hofgemeinschaft Heggelbach”

Konzept einer senkrechten Anlage mit bifazialen PV-Modulen

Ein bifacialer Solarzaun bietet Hühnern doppelten Schutz und Landwirten eine zusätzliche Einnahmequelle

Unter den Stichworten Agri-Photovoltaik (Abk.: Agri-PV, auch Agrar-PV oder Agro-PV) oder Agrophotovoltaik stehen neuerdings auch die Vorteile, Freiflächenanlagen mit landwirtschaftlicher Produktion zu kombinieren im Mittelpunkt der Forschung:^[26] In Italien wird dies als „Agrovoltaico“ bzw. „Food and Energy“ bereits praktiziert, in Deutschland gibt es in Bodenseenähe seit 2016 einen Versuchsbetrieb bei der „Hofgemeinschaft Heggelbach“. Mindestens 5 m hoch über dem Boden montierte Photovoltaikpaneele erlauben die Bodenbearbeitung und Ernte unter dem Einsatz von üblichen landwirtschaftlichen Maschinen.^[27] Die Idee stammt von Adolf Goetzberger.^[28] Das Projekt wurde vom Freiburger Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) initiiert und vom Bundesministerium für Bildung und Forschung, Energiegewinnung und Landwirtschaft gefördert.

Zahlreiche Pflanzen wie Kartoffeln, Hopfen oder Salat gedeihen unter Photovoltaikanlagen sogar besser als an der prallen Sonne, andere Kulturen wie Gerste, Raps oder Kohl lassen sich von der mäßigen Beschattung kaum beeinflussen.^[26] Andere Pflanzen brachten in Deutschland auf den treffenden Flächen unter dem PV-Modulen Ernteeinbussen von bis zu 20 %, während in heißeren Regionen wie Indien keine Einbußen zu verzeichnen waren.^[29]

Ein anderer Ansatz ist die senkrechte Aufstellung von bifazialen Modulen: Sie können das Sonnenlicht von beiden Seiten in elektrische Energie umwandeln, sodass von beiden Seiten zusammen auch bei senkrechter Aufstellung gute bis sehr gute Energieerträge erreicht werden können. Bei solchen Anlagen wird die Bodenfläche nicht überbaut, sondern kann zwischen den senkrecht stehenden Modulreihen zu ca. 90 % weiter genutzt werden. Eine Pilotanlage nach diesem Prinzip wurde 2015 im Saarland errichtet.^[30] Im Jahr 2018 ging eine erste kommerzielle Anlage mit 2 MWp in Betrieb, eine weitere Anlage mit 4,1 MWp ist bei Donaueschingen-Aasen in Betrieb.^[31] Eine Abwandlung des Konzepts ist der 2019 eingeführte bifaziale Solarzaun.^[32] Hierbei wird die Höhe auf ein Modul reduziert und ein Abstand zum Boden mit einem Gitter geschlossen. Der Solarzaun kann in der Landwirtschaft als Begrenzung für Hühnerauslaufe oder Weiden genutzt werden. Dabei bietet der Solarzaun z. B. Hühnern sowohl Schutz vor Raubtieren als auch vor zu viel Sonneneinstrahlung. Der Solarzaun wird auch von Privatpersonen zur Einfriedung von Grundstücken genutzt.

Die größte Anlage steht in China (Stand: 2019), wo es wie in Frankreich und Japan eine staatliche Förderung gibt.^[33]

In Deutschland gibt es bei Errichtung und Betrieb von Landnutzung mit Agri-Photovoltaik aktuell (2018) einige Hindernisse, z. B. keine Förderung nach dem Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG), eine notwendige Umwidmung entsprechender landwirtschaftlicher Flächen zu Gewerbegebieten oder der Entfall der EU-Agrarbeihilfe.^[34]

Die Stromgestehungskosten für Agri-PV liegen (Stand 2020) zwischen 7 und 12 Eurocent pro kWh.^[35]

Quelle: Seite „Photovoltaik-Freiflächenanlage“. In: Wikipedia, Die freie Enzyklopädie. Bearbeitungsstand: 22. März 2021, 07:05 UTC. URL: https://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Photovoltaik-Freifl%C3%A4chenanlage&oldid=210076163 (Abgerufen: 24. März 2021, 10:12 UTC)