PV-Freiflächenanlagen in der Landwirtschaft

Hintergrund und Zielsetzung

Durch die Energiewende nimmt der Ausbau der Stromerzeugung in Photovoltaikanlagen (PV) stetig zu. Neben der Dachfläche werden zunehmend landwirtschaftliche Flächen für den Ausbau verwendet. Es stellt sich die Frage, wie sich dieser Ausbau auf landwirtschaftliche Betriebe und die Agrarstruktur im Allgemeinen auswirkt. Um dieser Frage nachzugehen bearbeiten wir verschiedene Themengebiete, um eine umfassende Datengrundlage zu schaffen. Neben klassischen PV-Freiflächenanlagen betrachten wir vor allem die Umsetzbarkeit und Wirtschaftlichkeit neuer Agri-Photovoltaik-Konzepte, bei denen die landwirtschaftliche Produktion mit der Stromerzeugung in Photovoltaikanlagen kombiniert wird. Hierfür befinden sich aktuell verschiedene Konzepte in der Diskussion.

Vorgehensweise

1. Auf Basis des Marktstammdatenregisters werten wir den aktuellen Bestand von PV-Anlagen auf Freiflächen in Deutschland aus. Um genau zu monitoren, wie viel Fläche tatsächlich für PV-Freiflächenanlagen genutzt wird, entwickeln wir eine Methode zur Bestimmung der Fläche mit Hilfe von  Fernerkundungsdaten. Darauf aufbauend ermitteln wir mithilfe von GIS-Analysen, wie stark landwirtschaftliche Flächen für die PV-Stromerzeugung aktuell in Anspruch genommen werden und wie die Flächen vorher genutzt wurden.
   Eine erste Veröffentlichung zu diesem Thema finden Sie hier.
2. Um die aktuellen Rahmenbedingungen für die Errichtung von PV-Freiflächenanlagen darzustellen, werden bestehende Rechtsvorschriften aufgearbeitet. Die Investitionsbereitschaft in PV-Freiflächenanlagen hängt maßgeblich von der Rentabilität der Anlagen ab. Diese analysieren wir anhand von Modellkalkulationen typischer Anlagen.
   Den Artikel zu diesem Thema finden Sie hier.
3. Für die energiepolitische Bewertung vergleichen wir die flächenbezogenen Energieerträge verschiedener PV-Konzepte mit verschiedenen Bioenergielinien und der Windenergie.
   Die Studie zu dem Vergleich über die Sektoren Strom, Wärme und Verkehr können Sie hier finden.
   Ein Video zu dem Thema finden Sie im Faktencheck.
4. Um den künftigen zu erwartenden Zubau von PV-Freiflächenanlagen auf landwirtschaftlichen Flächen abschätzen zu können, werten wir den bestehenden Ausbau und Energieszenarien für ein transformiertes Energiesystem aus. Die Abschätzung finden Sie hier. 
5. Um die Flächennutzungskonkurrenz zu verringern können Agri-PV Anlagen eine Lösung darstellen. Wir vergleichen verschiedene Agri-PV Konzepte bezüglich der Flächennutzung und Wirtschaftlichkeit. 
6. Aus unseren Rentabilitätsanalysen und der Wettbewerbsfähigkeit um die Fläche, leiten wir Schlussfolgerungen für den Bodenmarkt und die Agrarstruktur ab.

Unsere Forschungsfragen

Um die Fragen rund um Photovoltaik auf landwirtschaftlichen Flächen zu beantworten gliedert sich das Projekt in folgende Themengebiete:

1. Ermittlung des Status Quo – Wie viele und welche Flächen werden aktuell durch PV-Freiflächenanlagen beansprucht?
2. Wie wirken sich die aktuellen rechtlichen Rahmenbedingungen auf die Wirtschaftlichkeit von PV-Freiflächenanlagen aus?
3. Wie hoch sind die Flächenenergieerträge von PV-Freiflächenanalgen im Vergleich zu anderen erneuerbaren Energien auf landwirtschaftlichen Flächen?
4. Wie viel Fläche wird zukünftig für PV-Freiflächenanlagen in Deutschland benötigt?
5. Wie können PV-Anlagen und eine landwirtschaftliche Nutzung wirtschaftlich tragfähig kombiniert werden um Nutzungskonkurrenzen zu verringern?
6. Welche Rückwirkungen ergeben sich aus dem steigenden Flächenbedarf für die PV-Stromerzeugung auf den Agrarsektor?

Ergebnisse

Die Ergebnisse des Forschungsprojektes können in den folgenden Veröffentlichungen gefunden werden:

Project brief: doi.org/10.3220/253-2025-169

Veröffentlichungen in referierten Zeitschriften (mit Double-Blind-Peer-Review-Verfahren)

• Böhm J, Witte T de, Michaud C (2022) Land use Prior to Installation of Ground-mounted Photovoltaic in Germany—GIS-analysis Based on MaStR and Basis-DLM. Z Energiewirtsch 46(2):147-156. doi.org/10.1007/s12398-022-00325-4
• Böhm J, Holzheid FM, Schäfer M, Krexner T (2024) Life cycle assessment of electricity from wind, photovoltaic and biogas from maize in combination with area-specific energy yields – a case study for Germany. Res. Commun. doi.org/10.1088/2515-7620/ad7dd9

Veröffentlichungen in nicht referierten Zeitschriften

• Böhm J, Witte T de, Plaas E (2022) PV-Freiflächenanlagen: Rahmenbedingungen und Wirtschaftlichkeit. Berichte über Landwirtschaft - Zeitschrift für Agrarpolitik und Landwirtschaft, Aktuelle Beiträge. doi.org/10.12767/buel.v100i2.421
• Böhm J (2023) Vergleich der Flächenenergieerträge verschiedener erneuerbarer Energien auf landwirtschaftlichen Flächen – für Strom, Wärme und Verkehr. Berichte über Landwirtschaft - Zeitschrift für Agrarpolitik und Landwirtschaft, Aktuelle Beiträge. doi.org/10.12767/BUEL.V101I1.462

Beiträge in Büchern, Berichten, Herausgeberschaften, Sammelwerken, Tagungsbänden

• Böhm J, Tietz A (2022) Abschätzung des zukünftigen Flächenbedarfs von Photovoltaik-Freiflächenanlagen. Braunschweig: Johann Heinrich von Thünen-Institut, 22 p, Thünen Working Paper 204, doi.org/10.3220/WP1669630417000
• Böhm, J. (2023): Flächennutzung von PV-Freiflächenanlagen – Flächenbedarf und Flächenenergieerträge. Dresdner Flächennutzungssymposium (DFNS 2023). In: www.doi.org/10.5281/ZENODO.10688139.
• Osterburg, B., A. Ackermann, J. Böhm, M. Bösch, J. Dauber, T. de Witte, P. Elsasser, S. Erasmi, A. Gocht, H. Hansen, C. Heidecke, S. Klimek, C. Krämer, H. Kuhnert, A. Moldovan, H. Nieberg, C. Pahmeyer, E. Plaas, J. Rock, N. Röder, M. Söder, G. Tetteh, B. Tiemeyer, A. Tietz, J. Wegmann and M. Zinnbauer (2023): Flächennutzung und Flächennutzungsansprüche in Deutschland. Johann Heinrich von Thünen-Institut. doi.org/10.3220/WP1697436258000
• Böhm, J. (2024): Key Advantages of Agrivoltaic Systems in Germany – A Comparison of the Electricity Yield of Different Systems. In: AgriVoltaics Conference Proceedings 2. doi.org/10.52825/agripv.v2i.986
• Feike, T., A. Attia, J.-J. Bernhardt, M. Bittner, J. Böhm, B. Hackauf, A. Hajjarpoor, J. Hausmann, C. Jorzig, L. Kottmann, S. Krengel-Horney, L. Kretschmer, M. Langhof, D. Ma, F. Offermann, B. Osterburg, L. Riedesel, D. Sabboura, I. Schlich, J. Schmitt, A. Serfling, A. R. Shawon, M. Söder, T. M. Ziesche and M. Zinnbauer (2024): Ertragsveränderungen vor dem Hintergrund der Klimakrise und Auswirkungen auf die Flächennutzung: Jahresbericht 2023 des Julius Kühn-Instituts und des Thünen-Instituts. In: www.doi.org/10.5073/20240718-123233-0.

Agrarjournalistische Artikel

• Böhm J (2022) Nach dem Mais nun die Solaranlagen? DLG Mitt(2):80-81
• Böhm J (2022) Wie viele landwirtschaftlichen Flächen sind bereits durch PV-Freiflächenanlagen aus der Produktion genommen? [online] DLG Mitt(04.01.2022):1-5, zu finden in <https://www.dlg-mitteilungen.de/fileadmin/img/content/cover/heft/2022/22-02/DLG0222_Flaechennutzung_PV-FFA_Boehm.pdf> [zitiert am 01.02.2022]
• Böhm J (2022) Die Konflikte entschärfen DLG Mitt(4):14-17
• Böhm J (2022) Wert von Agrarflächen kann sich durch PV-Freiflächenanlagen vervielfachen agra-europe 20_22
• Böhm J (2023) Energie vom Acker: Was liefert den meisten Strom? transforming-economies.de/energie-vom-acker-was-liefert-den-meisten-strom/
• Böhm J (2023) Energie vom Acker: Was liefert den meisten Strom? www.ecovis.com/agrar/2023/08/10/energie-vom-acker-was-liefert-den-meisten-strom/
• Wiese oder Acker für Solar-Freiflächenanlage bringt viermal soviel Geld wie Agrarnutzung www.topagrar.com/energie/news/wiese-oder-acker-fuer-solar-freiflaechenanlage-bringt-viermal-soviel-geld-wie-agrarnutzung-13093662.html
• Wert von Agrarflächen kann sich vervielfachen www.raiffeisen.com/news/artikel/wert-von-agrarflaechen-kann-sich-vervielfachen-31426536
• Freiflächen-Solaranlagen: Kosten unter der Lupe www.wochenblatt-dlv.de/feld-stall/energie/freiflaechen-solaranlagen-kosten-lupe-570620
• Solaranlagen auf Ackerland: Flächenfraß und explodierende Pachtpreise? www.agrarheute.com/management/finanzen/solaranlagen-ackerland-flaechenfrass-exorbitante-pachtpreise-600993
• Thünen-Studie: Photovoltaik und Wind deutlich flächeneffizienter als Biogas www.topagrar.com/energie/news/thuenen-studie-photovoltaik-und-wind-deutlich-flaecheneffizienter-als-biogas-13377051.html
• Wie viel Strom kann mit erneuerbaren Energien auf einem Hektar erzeugt werden? www.praxis-agrar.de/service/infografiken/wie-viel-strom-kann-mit-erneuerbaren-energien-auf-einem-hektar-erzeugt-werden
• Photovoltaik auf dem Acker: Doch keine "Goldrandlösung"? www.br.de/nachrichten/deutschland-welt/photovoltaik-auf-dem-acker-doch-keine-goldrandloesung,UG3rCla
• Agri-PV: Ernte und Stromernte kombiniert – lohnt es sich? www.br.de/nachrichten/wissen/landwirtschaft-und-photovoltaik-nur-die-stromernte-zaehlt-bei-agri-pv,USECcjd

Poster

• Böhm J, de Witte T, Gocht A, Pahmeyer C, Neuenfeldt S (2023) Poster: Photovoltaik auf Agrarflächen – Wie, wieviel und zu welchen Kosten? www.thuenen.de/media/institute/bw/Downloads/Tisch6_6d_PV_final.pdf
• Böhm J, de Witte T (2023) Poster: Fläche sparen, aber zu welchen Kosten? – Agri-Photovoltaik im Ackerbau. www.thuenen.de/media/institute/bw/Downloads/Poster_Forum_Agri-PV_Boehm_20231006.pdf

Weitere Beiträge

• Pahmeyer C, Böhm J, Erasmi S, Tetthe G, Gocht A (2023) Freiflächen-PV an Autobahnen & Schienen in Deutschland (200m BGBl 2023) (https://observablehq.com/@thuenen-institute/freiflachen-pv-an-autobahnen-schienen-in-deutschland-200m)
• Böhm J, de Witte T, Pahmeyer C, Gocht A, Neuenfeldt S (2023) PV-Strom vom Acker: Im Einklang mit oder in Konkurrenz zur Landwirtschaft? Expertisebeitrag, www.thuenen.de/de/themenfelder/pflanzenproduktion/neue-landnutzungssysteme-entwickeln/standard-titel-2
• Trommsdorff M, Berwind M, Schwenke J, Kammann C, Stoll M, Kärtner T, Hannus V, Müller K, Schurr U, Meier M, Pataczek L, Schweiger A, Wydra K, Heintze G, Eisel D, Feistel U, Wild K, Böhm J, Gerhards C, Schneider J, Vollbrecht J, Volz B, Bauer B (2021) Begleitforschung im Forschungsnetzwerk erneuerbare Energien - Photovoltaik: Themensteckbrief der Arbeitsgruppe Agri-Photovoltaik, zu finden in <https://www.uni-hohenheim.de/uploads/media/Themensteckbrief_Agri-PV.pdf> [zitiert am 17.5.2022]

Videobeiträge

• Böhm J (2022) Interview in der Tagesschau, ausgestrahlt am 04.05.2022 12:00.
• Kraft N, Böhm J (2023) Energie vom Acker – lohnt sich das? (Video) www.thuenen.de/de/newsroom/mediathek/faktencheck/energie-vom-acker-lohnt-sich-das
• Feldversuch: Wann lohnt sich Agri-PV? | Landwirtschaft der Zukunft | Unser Land, ausgestrahlt im BR am 25.10.2024 um 19:00 www.youtube.com/watch

Audiobeiträge

• BR24 Agri-PV: Ist das wirklich das große Ding? Die Schattenseiten der Goldrandlösung. www.ardaudiothek.de/episode/der-funkstreifzug/agri-pv-ist-das-wirklich-das-grosse-ding-die-schattenseiten-der-goldrandloesung/br24/13490773/

Vorträge mit Link:

• Böhm J (2023) Flächennutzung von PV-Freiflächenanlagen, DFNS 2023 - Dresdener Flächennutzungssymposium, Präsentation, 14.6.2023, doi.org/10.5281/zenodo.8096041
• Böhm, J (2024) Agri-Photovoltaik - Was bringt sie und was kostet sie?; 40. Kieler Energiediskurs, Vortrag und Podiumsdiskussion, 16.12.2024, https://www.youtube.com/live/G6TjirvJjx8?si=XXqZ8_CxmxkaZcDT&t=742

Links und Downloads

Das Dossier „Photovoltaik auf Agrarflächen – für eine schnelle Energiewende“ unseres ehemaligen Präsidenten Prof. Dr. Folkhard Isermeyer können Sie hier einsehen.

Eine Auswertung des Flächenpotenzials für PV-Freiflächenanlagen entlang von Autobahnen und doppelgleisigen Schienenwegen (privilegiert nach BauGB) finden Sie hier. 

Expertisenbeitrag

> PV-Strom vom Acker: Im Einklang mit oder in Konkurrenz zur Landwirtschaft?

Projekt Zusammenfassung - Project breif

> Solarstrom vom Feld: Eine effiziente Nutzung der Fläche mit geringen Flächennutzungskonflikten