Großanlage Dirmingen

Deutschlandweit wurden im Jahr 2018 Photovoltaik (PV)-Anlagen mit einer Leistung von mehr als 2.800 Megawatt zugebaut. Allein in Bayern entfielen dabei 216 Megawatt der neu installierten Leistung auf PV-Freiflächenanlagen, was etwa einem Drittel des bundesweiten Zubaus für diesen Anlagentyp entspricht. Bayerns Wirtschafts- und Energieminister Hubert Aiwanger kommentierte die kürzlich veröffentlichten Daten der Agentur für Erneuerbare Energien folgendermaßen: „Die Zahlen zum Ausbau der Photovoltaik in Bayern sind sehr erfreulich, trotzdem wollen wir weiter zulegen.“

Auch hier zeigt sich deutlich, dass das EEG 2017 zunehmend an Bedeutung gewinnt. Es ermöglicht den Ländern Flächen für das Realisieren von PV-Projekten, um Acker- und Grünlandflächen in landwirtschaftlich benachteiligten Gebieten zu erweitern. Das sieht auch Staatsminister Aiwanger so: „Für Freiflächenanlagen sehe ich noch große Chancen – auch mit Agro-PV, wo der Boden unter den PV-Flächen noch genutzt wird. Bei der Solarenergie wollen wir mehr Kapazitäten erreichen und das bayerische Potenzial ausschöpfen. Vor allem in Kombination mit Speichern kann noch viel bewegt werden. Wir werden uns deshalb beim Bund unter anderem dafür einsetzen, den 52 GW-Deckel beim Zubau von Photovoltaikanlagen abzuschaffen.“

Stand der Technik

PV-Freiflächenanlagen (FFA) sind mittlerweile nicht mehr aus unserem Landschaftsbild wegzudenken: Sie stehen an Autobahnen, Bahntrassen oder in anderen sogenannten „landwirtschaftlich benachteiligten Gebieten“. Mit etwa 1.000 FFA, die jeweils größer als 750 kWp sind und über eine installierte Leistung von knapp 2.400 MWp verfügen, hat Bayern bereits jetzt im bundesdeutschen Durchschnitt die meisten FFA am Netz. Doch wie sieht es mit einer potenziellen Doppelnutzung (Strom und Biomasse) solcher Flächen aus? – Hierzu fehlt es bis dato noch an einer belastbaren Datengrundlage. An dieser Stelle kommen nun interessante Konzepte zu unterschiedlich konstruierten Agro-PV-Anlagen ins Spiel. Betrachtet man die Technik einer solchen Agro-PV-Anlage, so unterscheidet sie sich im Vergleich zu einer FFA zunächst nur durch ihre Aufständerung, die ein landwirtschaftliches Bewirtschaften ermöglicht. Hier müssen für den Landwirt die notwendigen Durchfahrtshöhen individuell beachtet werden (Abbildung 1 und Abbildung 2). Geht man jedoch einen Schritt weiter, so setzen die im weiteren Verlauf beschriebenen Agro-PV-Anlagen nicht mehr wie üblich auf monofaziale Module, sondern nutzen ertragsreichere bifaziale Module. Diese können durch eine doppelseitige Kontaktierung die Sonneneinstrahlung optimaler ausnutzen und somit höhere Erträge erzielen.

Das galt bisher für Deutschlands größte Agro-PV-Pilotanlage dieses Typs mit einer Leistung von 192 kWp, die unter der Leitung des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme (ISE) in Zusammenarbeit mit sechs weiteren Projektpartnern der Innovationsgruppe APV-RESOLA geplant und umgesetzt wurde. Sie steht seit September 2016 auf Ackerflächen der Demeter-Hofgemeinschaft Heggelbach in der Region Bodensee-Oberschwaben (Abbildung 1) und umfasst eine genutzte Versuchsfläche von etwa zweieinhalb Hektar.

Über die Erprobungsphase hinausgegangen ist nun ein Projekt der Next2Sun GmbH. Nach einer Realisierungsphase von zwei Jahren ist Ende 2018 in Eppelborn-Dirmingen im Saarland ein Solarpark auf einer Fläche von sieben Hektar und einer Leistung von 2 MWp ans Netz gegangen. Das Besondere daran: Die bifazialen Solarmodule wurden nicht wie in Heggelbach schräg in Richtung Süden aufgeständert, sondern vertikal in Ost-West-Ausrichtung. Die 5.700 bifazialen Module können dabei bis zu 700 Haushalte versorgen (Abbildung 3).

Abbildung 1: PV-Module der Agro-PV-Anlage des Fraunhofer ISE, Heggelbach (Baden-Württemberg).
Abbildung 2: PV-Module einer FFA der Umspannwerk Straßkirchen GmbH & Co., Straßkirchen (Bayern).
Abbildung 3: Vertikal aufgeständerte bifaziale PV-Module der Agro-PV-Anlage der Next2Sun GmbH, Eppelborn-Dirmingen (Saarland).
Abbildung 4: Landwirtschaftliche Bewirtschaftung zwischen den Agro-PV-Modulreihen der Next2Sun GmbH, Eppelborn-Dirmingen (Saarland).
Abbildung 5: Theoretisches Strahlungsprofil der Agro-PV-Anlage der Next2Sun GmbH in Eppelborn-Dirmingen, Saarland (gelb) im Vergleich zu einer konventionellen FFA (blau).
Bildquelle: Gawan Heintze/TFZ in Anlehnung an eine Abbildung der Next2Sun GmbH
 

Rahmenbedingungen EEG

Seit dem EEG 2017 werden immer mehr PV-Systeme als FFA realisiert. Dies hat mit den rechtlichen Rahmenbedingungen zu tun, die der Gesetzgeber damals geschaffen hat. Ziel war es, den Ausbau voranzutreiben und gleichzeitig die Kosten für Strom aus Erneuerbaren Energien einzudämmen. So können seitdem FFA in benachteiligten landwirtschaftlichen Gebieten errichtet werden. Anlagen lassen sich auch weiterhin auf Konversionsflächen, 110 Meter-Streifen und versiegelten Flächen errichten. Jedoch gibt es einige Punkte, die ein künftiger Anlagenbetreiber hinsichtlich Anlagengröße und vorliegender Flächenkulisse beachten sollte (Tabelle 1).

So werden nur noch Anlagen unter 100 kWp fest vergütet. Diese Vergütung speist sich komplett aus dem EEG-Fördertopf (www.erneuerbare-energien.de/EE/Navigation/DE/Recht-Politik/EEG-Ausschreibungen/eeg-2017-wettbewerbliche-foerderung.html).

Bei einer installierten Leistung von 100 bis 750 kWp müssen neue Anlagenbetreiber folglich das Marktprämienmodell mit der Direktvermarktung wählen. Dies bedeutet, dass der Betreiber sich selber einen Direktvermarkter für seinen Strom suchen muss. Dieser verkauft den PV-Strom in der Regel direkt an der Strombörse. Für seine Dienstleistung erhält der Direktvermarkter vom Betreiber eine bestimmte Vergütung. Im Gegenzug erhält der Betreiber für seinen Strom den aktuellen Marktwert Solar, der sich an der Strombörse bildet, vom Direktvermarkter ausgezahlt. Die Differenz, die noch zum sogenannten anzulegenden Wert besteht, wird ihm über das EEG-Konto ausgezahlt. Dieser anzulegende Wert entspricht letztlich der Festvergütung plus einem Direktvermarktungsbonus in Höhe von 0,4 ct/kWh.

Deutlich wird es an folgendem Beispiel: Der Anlagenbetreiber erlöst über den Vermarkter 3 ct/kWh an der Strombörse. Laut EEG stehen ihm aber im Marktprämienmodell mindestens 8 ct/kWh als anzulegender Wert zu. Die Differenz von 5 ct/kWh wird ihm nun aus dem EEG-Fördertopf ausbezahlt, sodass er immer die mindestens 8 ct/kWh erhält. Bezahlen muss er lediglich die Kosten für den Direktvermarkter, in der Regel liegen diese unter 0,5 ct/kWh.

Ab einer installierten Leistung von 750 kWp erhalten die Anlagenbetreiber nicht mehr einen im Gesetz festgeschriebenen Satz. Vielmehr müssen sie vor Baubeginn mit anderen Betreibern an einer Ausschreibung teilnehmen. So werden nur die wirtschaftlich günstigsten Gebote berücksichtigt. Der mittlere gewichtete Zuschlagswert lag bei der letzten Ausschreibungsrunde im Februar 2019 bei 4,80 ct/kWh. Wie sich diese Ausschreibungen in den vergangenen zwei Jahren entwickelt haben, wurde bereits ausführlich in einem vorangegangenen Artikel (BLW 03/2019) behandelt.

Ab einer installierten Leistung von 10 MWp werden Anlagen überhaupt nicht mehr über das EEG gefördert. Das bedeutet aber nicht zwingend, dass in dieser Größenklasse keine Anlagen gebaut werden. Durch Skaleneffekte sind bei sehr großen Solarparks mittlerweile Stromgestehungskosten unter 40 /MWh möglich. Dies bedeutet, dass PV-Anlagen unter günstigen Bedingungen am freien Energiemarkt gänzlich ohne Förderung wirtschaftlich sind. Das Ziel des EEG, die erneuerbaren Anlagen zur Marktreife zu bringen, wäre in dieser Anlagenklasse erfüllt. Umsetzen will dies die Energie Baden-Württemberg AG (EnBW) zum ersten Mal mit einem Solarpark in Brandenburg mit einer installierten Leistung von 175 MWp. Bereits Ende 2019 könnten die Verantwortlichen damit beginnen.

Tabelle 1: Flächenkulisse, Anlagengröße und Vergütungssätze in ct/kWh ab Inbetriebnahme 01.04.2019 -
1:Ob eine Fläche in einem benachteiligten Gebiet liegt, kann schnell auf der Homepage des Energie-Atlas Bayern (www.energieatlas.bayern.de) im Kartenteil überprüft werden.

Ökonomisches Potenzial

Die Anlage der Next2Sun GmbH in Eppelborn-Dirmingen muss sich als erste kommerzielle Agro-PV-Anlage in Deutschland in das EEG-Regime einfügen und hat dazu erfolgreich an der Ausschreibung im Dezember 2016 teilgenommen. Damals lag der durchschnittliche Zuschlagswert bei 6,90 ct/kWh. Nun kann die Anlage in den kommenden Jahren beweisen, dass sie die Erwartungen erfüllt. Die Technik hat wirtschaftlich das Potenzial, durch Doppelnutzung der Fläche die konventionelle FFA zu überholen.

Derzeit sind vor allem die bifazialen Großmodule teurer als Standardmodule. Die Aufständerung wird jedoch mit derselben Technik wie bei klassischen FFA gerammt. Die weiteren elektrischen Komponenten sowie die Anschlussarbeiten sind weitgehend vergleichbar.

Allein die Flächenbelegung ist bei den Agro-PV-Anlagen systembedingt etwa um die Hälfte geringer als bei FFA. Dies muss bei Agro-PV zugunsten der landwirtschaftlichen Bewirtschaftung so sein. Dafür kann das Agro-PV-System von Next2Sun durch seine Ost-West-Ausrichtung außerhalb der Haupterzeugungszeiten höhere Erlöse an der Strombörse erzielen als klassisch nach Süden ausgerichtete FFA. Darüber hinaus kann die Anlage auch noch mehr Energie pro Kilowatt installierter Leistung durch die verwendeten bifazialen Module erzeugen. Der Betreiber spricht von höheren Solarerträgen von fünf bis 15 Prozent. Die Anlage hat somit vor allem ökonomisch betrachtet Vorteile gegenüber der Forschungsanlage in Heggelbach.

Eine Hürde schafft jedoch der Gesetzgeber mit der Definition einer FFA-Fläche als „hauptsächlich nicht landwirtschaftlich genutzte Fläche“. Das bedeutet für den Landwirt, er erhält mit einer Agro-PV-Anlage keine landwirtschaftlichen Förderungen für seine Flächen, auch wenn diese landwirtschaftlich genutzt werden.

Fazit und Ausblick

Zum 31. Januar 2019 waren in Deutschland etwa 1,6 Millionen PV-Anlagen mit einer Leistung von 46,5 GWp am Netz. Dies beweist, dass vor allem die PV-Technik einen großen Rückhalt in der Bevölkerung genießt und die Energiewende in besonderem Maße unterstützt. Problematisch jedoch ist, dass der Gesetzgeber im EEG 2012 die Förderung für PV-Anlagen insgesamt auf eine Leistung von 52 GWp gedeckelt hat. Diese Grenze wird voraussichtlich im Jahr 2020 erreicht. Zwar können bis dahin wahrscheinlich die ersten großen FFA auch ohne EEG-Fördermittel auskommen, aber für alle PV-Aufdachanlagen, die danach in Betrieb gehen, könnte es finanziell unattraktiv werden.

Next2Sun war auch 2018 bei zwei Ausschreibungen mit seinem Anlagendesign erfolgreich. Die durchschnittlichen Zuschlagswerte lagen in diesen Ausschreibungsrunden zwischen 4,69 und 5,27 ct/kWh. So werden in den nächsten Monaten in der Gemeinde Donaueschingen in Baden-Württemberg Agro-PV-Anlagen mit einer Gesamtleistung von 3,8 MWp auf knapp 14 Hektar errichtet.

Agro-PV bietet letztlich ein hohes technisches Potenzial, die wachsende Flächenkonkurrenz zwischen Energieerzeugung und landwirtschaftlicher Produktion zu entschärfen.