Wassermanagement und Mikroklima unter der Agri-Photovoltaik-Anlage (Agri-PV)

In unserem Projekt (05/2022-04/2025) beschäftigen wir uns mit der Frage, welche Methoden des Wassermanagements insgesamt das effizienteste Bewässerungssystem für die bisher kaum erforschten und erprobten Agrosolarsysteme bilden. Dies wollen wir anhand der Faktoren

• netto Wasserverbrauch (verbrauchtes Wasser – zusätzlich gesammeltes Wasser) und

• Oberflächenabfluss und Erosion bewerten.

Wassermanagement unter einer Agri-Photovoltaik-Anlage

Im Rahmen der angestrebten Klimaneutralität bis zum Jahr 2045 und dem Einsatz erneuerbarer Energien in der Stromerzeugung von 80 % bis zum Jahr 2030 ist die Photovoltaik (PV) neben der Windkraft das wichtigste Standbein der Energieversorgung. Der Bedarf an installierter PV-Leistung wird von Fraunhofer ISE mit 500 GW_P angegeben. Von den vorhandenen integrierten Photovoltaik-Lösungen hat die Agri-Photovoltaik mit 1.700 GW_P das mit Abstand größte technische Potential in Deutschland [1]. Im Landkreis Lüchow-Dannenberg steht die z.Z. größte Agri-PV Anlage (APV) in Deutschland mit einer Projektfläche von ca. 1 Hektar. Unter dieser Anlage wird für einen großen Hersteller von Trockenkräutern Schnittlauch angebaut. Im Rahmen eines EIP-Agri Projektes untersucht das Institut für nachhaltige Bewässerung und Wasserwirtschaft im ländlichen Raum (INBW) an der Ostfalia Hochschule in Suderburg Fragestellungen zum Wassermanagement unterhalb der APV.

Die ersten Messungen konzentrierten sich auf die Niederschlagsverteilung unter der Anlage. Dafür wurden 3 Messplots in der Projektfläche eingerichtet und mit verschiedene Versuchsaufbauten untersucht. Ein Messplot befindet sich unterhalb der APV ohne Auffangrinnen an den Solarmodulen, ein Messplot unter der APV mit Auffangrinnen und eine Messplot als Referenzfläche neben der APV. Zu Beginn wurden je Messplot 111 Regenmesser eingebaut (siehe Abbildung 1), im späteren Verlauf wurden die Versuche modifiziert und mit 70 weiteren Regenmessern ergänzt, um den Bereich der Abtropfkanten mit höherer Auflösung darzustellen.

Abbildung 1:             Darstellung des ersten Versuchsaufbaus zu Beginn der Messungen. Im Projektverlauf wurde der Versuchsaufbau den Ergebnissen angepasst.

Eine deutlich heterogene Niederschlagsverteilung mit Bildung von ausgeprägten Abtropfkanten wurde unter der APV festgestellt. In dem Bereich, in dem das Niederschlagswasser mit Rinnen aufgefangen und weggeleitet wird, ist das Auftreten der Abtropfkanten von der Niederschlagsintensität abhängig. (Siehe Abbildung 2)

Abbildung 2:             Darstellung der Niederschlagsverteilung unterhalb der APV und auf der Referenzfläche aus gemittelten Messwerten von 22 ausgewerteten Ereignissen. 

Üblicherweise wird der Schnittlauch mit einem Düsenwagens beregnet, konventionelle Düsenwagen passen mit ihren Ausmaßen jedoch nicht unter die APV. Hier wird ein Teil der Projektfläche mittels unterirdisch verlegten Tropfschläuchen beregnet und der andere Teil mit einem für das Projekt umgebauten Düsenwagen. Die Wasserverteilung im Boden, sowie ein Managementkonzept mit Wasserspeicherung und optimaler Beregnungstechnik sind Aufgaben für die verbleibende Projektlaufzeit.

[1] Fraunhofer ISE (2022): Agri-Photovoltaik: Chance für Landwirtschaft und Energiewende. Online verfügbar unter https://www.ise.fraunhofer.de/content/dam/ise/de/documents/publications/studies/APV-Leitfaden.pdf, zuletzt geprüft am 05.10.2023.

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