Hopfen-Agri-PV: Effiziente Flächennutzung mit großem Potenzial für die Energiewende
Hopfenertrag schützen, grüne Energie erzeugen und CO2 vermeiden in einem Zug: Eine Agri-PV-Anlage macht das möglich, indem die Fläche für den Anbau von Hopfen und die Erzeugung von grüner Energie doppelt genutzt wird. Aber ist Hopfen dafür überhaupt geeignet? Welche Anlagenvarianten sind möglich? Und wie wird die erzeugte Energie am besten verwendet?
Mit knapp 19.000 ha Anbaufläche ist die Hallertau in Bayern das größte zusammenhängende Hopfenanbaugebiet der Welt. In den Hopfengärten werden verschiedene Sorten angepflanzt, von bekannteren Zuchtsorten wie dem „Herkules“ bis zur ursprünglichen Landsorte, der „Hallertauer Mittelfrüh“. Das Risiko dabei: Extremwetterereignisse wie Hagel schaden dem Hopfen und können die komplette Ernte zerstören.
Außerdem verbraucht die Trocknung des Hopfens viel Heizöl, was eine Menge klimaschädliches CO2 freisetzt. Der Preis von Heizöl vervierfachte sich zudem innerhalb der letzten 2 Jahre. Die Agri-PV kann helfen, die Risiken von Ernteausfällen zu minimieren und den Heizöleinsatz zu verringern.
Ist der Hopfen für die Agri-PV geeignet?
Hopfen ist eine Schlingpflanze und kommt ursprünglich in Auwäldern vor. Er fühlt sich an Waldrändern wohl und mag es gerne etwas schattiger. Zu viel Licht kann dem Hopfen schaden und den Ernteertrag schmälern. Eine PV-Anlage mit bifazialen Modulen kann dem Hopfen gerade so viel Licht nehmen, dass er noch optimal wächst. Gleichzeitig wird ein geeigneter Schutz vor Hagel geschaffen. Wie viel Licht genau dem Hopfen genommen werden kann, ist allerdings noch nicht genau erforscht.
Eine Pilot-Agri-PV-Anlage in der Hallertau setzt hier an. Das Fraunhofer Institut und die Hochschule Weihenstephan-Triesdorf begleiten das Projekt wissenschaftlich.
Wie entsteht über dem Hopfen eine PV-Anlage?
Hopfen windet sich im Auwald mit Hilfe seiner rauen Stängel an Bäumen nach oben. Bäume werden in einem Hopfengarten nachempfunden. Mit Hilfe eines Gerüsts aus Holz- oder Betonmasten werden über dem Hopfengarten Drähte gespannt und im Boden verankert. An diesen kann der Hopfen wachsen. Es ist also schon ein Gerüst im Einsatz, das dann für die PV-Anlage genutzt werden kann. Bei anderen Pflanzen muss das Gerüst erst gebaut werden, dadurch steigen die Kosten.
Verschiedene Anlagen-Varianten kommen in Frage: Die erste Variante kann mit Röhrenmodulen gebaut werden. Ein Röhrenmodul besteht aus mehreren Glasrohren nebeneinander. Ein PV-Streifen in einem Glasrohr erzeugt die Energie. Die Licht- und Wasserdurchlässigkeit zwischen den Glasröhren ist bei dieser Modultechnologie gut. Das Regenwasser fließt zwischen den Röhren zum Hopfen. Die Röhren halten den Hagel durch einen geringen Abstand zueinander trotzdem ab.
Gegenüber flachen Modulen gleitet der Wind zwischen den Röhren hindurch, dadurch können die Module bzw. das Gerüst höhere Lasten aufnehmen. Die Leistung ist aber vergleichsweise gering.
Wer auf hohe Leistung setzt, ist bei flachen Modulen richtig. Auf der gleichen Fläche können bifaziale Module über 50 % mehr Leistung erzielen. Da das Regenwasser nicht gleichmäßig auf die Hopfenpflanzen trifft, sollte das Regenwasser gesammelt und über ein Bewässerungssystem an die Pflanzen verteilt werden. Aber kann das gängige Hopfengerüst die Lasten bei flachen Modulen aufnehmen? Eventuell muss ein stärkeres Gerüst her.
In beiden Fällen bringt die Agri-PV-Anlage eine sehr hohe Flächennutzungseffizienz. Mit 100 % Landwirtschaftsfläche sowie ca. 60−80 % PV-Fläche liegt die Effizienz deutlich höher als bei einer reinen Landwirtschaftsfläche bzw. Freiflächenanlage.
Wie sieht der Energieverbrauch in der Hopfen-Landwirtschaft aus?
Ein Hopfenlandwirtschaftsbetrieb hat einen großen Energiebedarf zur Zeit der Hopfenernte. Der Hopfen wird zwischen Ende August bis Mitte September geerntet. Anschließend trocknen ihn die Landwirte direkt in Hopfendarren. Dafür wird eine Menge Heizöl verwendet – pro Hektar und Jahr etwa 1.000 l. Zusätzlich braucht es für die Ernte Landwirtschaftsmaschinen. Diese verbrauchen ca. 300-400 l Kraftstoff pro Jahr und Hektar.
Wie kann eine PV-Anlage helfen, diesen Verbrauch zu verringern?
Wir vergleichen den Energieverbrauch pro Hektar mit der Energieerzeugung pro Hektar während der Ernte- und Trocknungszeit.
Das Diagramm zeigt, dass der Energiebedarf für die Trocknung und die Landwirtschaftsmaschine reicht. Zusätzlich kann der überschüssige Strom verkauft oder für weitere Energieverbraucher verwendet werden. Dafür müssen die Verbraucher aber elektrisch sein. Der Landwirt kann von Ölheizungen auf Elektroheizungen umsteigen oder elektrisch betriebene Landwirtschaftsmaschinen einsetzen. Einzelne Landwirtschaftsbetriebe verbrauchen unterschiedlich viel Strom, jeder Fall muss individuell betrachtet und analysiert werden.
Ein passendes Energiemanagementsystem kann die Erzeugung und Verwendung der Energie optimal steuern. Das steigert die Energieeffizienz. Unter unserer Marke PEAKPLAN bilden wir das gesamte Agri-Projekt ab, von der Planung, über die Steuerung bis hin zum Warenmanagement.
Fazit/Einschätzung
Die Agri-PV bietet großes Potenzial für die Landwirtschaft. Zum einen können Betriebe sich besser vor Extremwetterereignissen schützen, zum anderen kann das Einkommen durch landwirtschaftliche Erträge und Energieerträge diversifiziert werden.
Gerade im Kampf gegen die Klimakrise können die Landwirtschaftsbetriebe viel beitragen. Hopfenbetriebe können mit der selbsterzeugten Energie sukzessiv unabhängiger von Strom- und Ölmarktpreisen werden. Aktuell ist die Technik aber noch nicht ausgereift und die Trocknung kann noch nicht elektrisch laufen. Dennoch reicht die Energieerzeugung der Agri-PV-Anlage aus, um einen klimaneutralen Landwirtschaftsbetrieb zu gestalten.
Zusammengefasst
- Agri-PV-Anlagen können den Hopfen und damit die Ernte vor Hagel schützen
- Eine zusätzliche Einkommensquelle kann durch den Verkauf der eigenen Energie geschaffen werden
- Die selbsterzeugte Energie kann langfristig klimaschädlichen Kraftstoff und Öl ersetzen
- Ein geeignetes Energiemanagementsystem steigert die Effizienz des Betriebes
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