Deutschland hat mehr Platz für Freiflächen-PV als nach aktuellen Schätzungen benötigt werden, um den für eine erneuerbare Stromversorgung geplanten Zubau von 200 Gigawatt (GW) bis zum Jahr 2040 zu realisieren. Das ist ein Ergebnis zweier neuer Studien, die das Öko-Institut e.V. mit Sitz in Freiburg jetzt vorlegte. Wir fassen hier die wichtigsten Ergebnisse für Sie zusammen.
Das Institut fürangewandte Ökologie, kurz: Öko-Institut, legte
1. zum einen eine sogenannte Überblicksstudie mit dem Titel „Photovoltaik-Freiflächenanlagenin Deutschland“ (56-seitiges PDF-Dokument) vor, die einen „Überblick zuFlächenkulissen, Potenzialen, Finanzierung, Nachhaltigkeit undProduktionskapazitäten (Stand Januar 2024)“ liefert.
2. zum anderen eine Studie mit dem Titel „Potenzialflächenfür Agri-Photovoltaik. Eine GIS-basierte Potenzialanalyse für Deutschland“(25-seitiges PDF-Dokument) vor, die „Ausbaupotenziale für Agri-PV mittels einerdetaillierten Bottom-Up-Analyse mit Hilfe von Geoinformationssystemen (GIS) fürDeutschland ermittelt“.
Laut dem Öko-Institutwaren bis zum Ende des vergangenen Jahres 2023 insgesamt 81,9 GWPhotovoltaikleistung in Deutschland installiert.
Exkurs: Wie viel PV-Leistung passt auf einen Hektar (ha)?
Die künftige Flächeninanspruchnahme ist entscheidend für den geplantenLeistungszubau von PV-Freiflächenanlagen. Wie viel Fläche PV-FFA brauchen, das hängtvon der technischen Weiterentwicklung der Solarmodule ab. Hierbei sindinsbesondere der Wirkungsgrad und die sogenannte Leistungsdichte, also dieLeistung pro Fläche, relevant. Diese liegt laut dem Öko-Institut derzeit bei etwa1 Megawatt pro ha (MW/ha). Die Leistungsdichte von Neuanlagen könnte demnach, jenachdem, welche Modulwirkungsgrade erreicht werden, bis zum Jahr 2030 auf 1,33MW/ha und bis 2040 auf 1,54 MW/ha erhöht werden. Der Wirkungsgrad vonkommerziellen Wafer-PV-Modulen ist in den letzten zehn Jahren im Schnitt um 0,3bis 0,5 Prozentpunkte pro Jahr auf 20 bis 21 Prozent gestiegen. Bei diesenAngaben beruft sich das Öko-Institut auf das Fraunhofer-Institut für SolareEnergiesysteme (Fraunhofer ISE).
Rund ein Drittel (29Prozent) der genannten 81,9 GW PV-Leistung steht demnach aktuell aufFreiflächen. Laut dem Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG 2023) wird ein jehälftiger Anteil beim Zubau von Dach- und Freiflächenanlagen angestrebt. Ab demJahr 2025 sollen jährlich 9,9 GW neue Freiflächenanlagen zugebaut werden.
Laut der Studie desÖko-Instituts gibt es in Ostdeutschland und in Bayern auffallend vielFreiflächen-PV. Die Zubaurate ist dort entsprechend hoch. Gleiches gilt demnachfür Teile von Rheinland-Pfalz, vom Saarland und den Norden vonSchleswig-Holstein. Demgegenüber ist in großen Teilen von Westdeutschland dieLandkreisfläche deutlich geringer mit PV-FFA besetzt.
Insgesamt hatDeutschland wesentlich mehr Platz für Freiflächen-PV als für den geplantenZubau von 200 GW bis zum Jahr 2040 gebraucht wird, schreibt das Öko-Institut inseiner Studie zu PV-Freiflächenanlagen. Dieser könnte demnach schon komplett mitPV-Anlagen auf sogenannten vorbelasteten Flächen wie Parkplätzen, Randstreifenund Gewerbegebieten gedeckt werden. Sogenannte benachteiligteGebiete auf landwirtschaftlichen Flächenmüssten, wenn überhaupt, nur in sehr geringem Umfang in Anspruch genommenwerden. Spannend: Anlagenaußerhalb der sogenannten EEG-Förderkulisse erscheinen in diesem Kontext kaum bis gar nicht notwendig.
Bislang werden PV-FFAhierzulande vor allem auf sogenannten Konversionsflächen, auf Ackerland oder inIndustrie- und Gewerbegebieten errichtet.
· Die meisten PV-FFA stehen derStudie zufolge in Konversionsgebieten und auf Ackerland (60Prozent).
· An den übrigen 40 Prozent habenvor allem die versiegelten Flächen und Flächen mit einemBebauungsplan für das Gewerbe- und Industriegebiet den größten Anteil.
· Mit lediglich 1.300 ha habenPV-FFA auf Grünland einen sehr geringen Anteil an der derzeitigenPV-FFA-Flächenkulisse.
Enormes technisch-machbaresPotential, das zugleich Synergieeffekte mit sich bringt, schreibt dasÖko-Institut landwirtschaftlichen Flächen, Mooren und Gewässern zu, wenn dieseals Standort für Agri-PV, Moor-PV, und schwimmende PV (Floating-PV) genutztwerden. Da solche Anlagen teurer und somit im Wettbewerb benachteiligt sind,ist der Studie zufolge ein separates Ausschreibungssegment in der Planung.
Würden die im Zugedes PV-Ausbaus bis zum Jahr 2040 geplanten PV-FFA ausschließlich auf mit Biomasse(sogenannte Energiepflanzen) belegten Flächen errichtet werden, bräuchte es nur9 Prozent (ein Elftel) der dafür aktuell belegten Fläche. Wegen des deutlichhöheren Energieertrags von Photovoltaik im Vergleich zu Biomasse (Stichwort:Flächeneffizienz) auf der Fläche könnte mit diesem Bruchteil der Fläche jedochdas 2,4-Fache an erneuerbarer Energie erzeugt werden. Dazu muss man auchbedenken, dass Biomasse zur Energiegewinnung großteils verfeuert wird, was dieÖkobilanz der Energiequelle stark belastet.
Exkurs: Energieeffizienz von PV-FFA und Biomasse (Bioenergiemais) imVergleich
Derzeit besetzen PV-FFA nur 0,1 Prozent der landwirtschaftlichenFläche. Energiepflanzen zur Biogas- und Biodieselerzeugung dagegen werden aufinsgesamt 11,8 Prozent angebaut. Hinzu kommt, dass mit dem Solarstrom, der auf1 ha PV-FFA erzeugt wird, bis zu 230 Haushalte versorgt werden können, währendes beim Anbau von Bioenergiemais auf 1 ha Fläche nur 7 Haushalte sind. Beidiesem Vergleich wird ein durchschnittlicher Stromverbrauch von 3.100Kilowattstunden (kWh) pro Haushalt und Jahr angenommen. Die Analysen für Wärmeund Mobilität ergeben demnach ein ähnliches Bild. Das heißt: Mit PV-FFA lässtsich deutlich mehr Energie je ha landwirtschaftlicher Fläche erzeugen als mitEnergiepflanzen.
Wichtig: Es ist besonders raumverträglich, so schreibt das Öko-Institut, wennbis zum Jahr 2040 die für den Ausbau von PV-FFA notwendigen Flächen ausschließlichauf Flächen für den Anbau von Energiepflanzen verwendet würden, um dasZubauziel von 200 GW zu erreichen.
Für die nächsten Jahrewerden sinkende Modulpreise und damit sinkende Stromgestehungskosten erwartet.Jedoch haben die verschiedenen Krisen der letzten Jahre zu Lieferengpässen undauch zwischenzeitlich zu steigenden Anlagenpreisen geführt. Da auch bei denmöglichen Erlösen von PV an der Strombörse ein Rückgang erwartet wird, könnten auchlängerfristig zusätzliche Finanzierungselemente notwendig sein.
Exkurs: Wie werden sogenannte besondere PV-FFA heute und künftig gefördert?
Wie wirtschaftlich eine PV-FFA ist, das hängt von verschiedenenEinflussfaktoren ab, darunter der Standort und die Größe der Anlage. Zudem sindneben
· den Investitionskosten für Solarmodule, Wechselrichter undAufständerung
· auch einmaligen Kosten für den Netzanschluss
· und Betriebskosten inklusive der Kosten für die Wartung der Anlage, derPachtkosten für die Fläche und gegebenenfalls die kosten für dieGrünanlagenpflege
bedeutsam. Vor allem besondere Anlagen wie Biodiversitäts-, Moor-PV undAgri-PV-Anlagen, die Synergieeffekte für den Naturschutz oder Möglichkeiten zurDoppelnutzung der Fläche mit sich bringen, haben deutlich höhere Investitions-und Betriebskosten. Zugleich sind sie meist auch schwieriger zu installieren.
Derzeit bekommen von den im EEG aufgeführten besonderen Anlagen mitVergütungsanspruch nur Agri-PV- und Moor-PV-Anlagen zusätzliche Zuschläge.
· Bei Agri-PV-Anlagen erhöht sich der sogenannte anzulegende Wert im Jahr 2023 um 1,2 Cent (ct) pro kWh. DieserZuschlag reduziert sich dem Öko-Institut zufolge bis zum Jahr 2028 sukzessiveauf 0,5 ct/kWh.
· Für Moor-PV erhöht sich der anzulegende Wert um 0,5 ct/kWh.
· Um PV-FFA auf versiegelten Flächen und Mehrfachnutzungen anzureizen,plant das Bundesministerium Für Wirtschaft und Klima (BMWK) mit dem Start desSolarpakets I für Agri-PV, extensive Agri-PV, Floating-PV, Moor-PV undParkplatz-PV, eine eigene Ausschreibung einzuführen. Der Höchstwert soll 9,5ct/kWh betragen. Das Ausschreibungsvolumen soll zunächst bei 500 MW liegen.Dieses soll bis 2029 auf 3.000 MW erhöht werden.
Der Bau von PV-FFA kannsich laut dem Öko-Institut negativ wie potenziell positiv auf die angestrebte Biodiversität,den angestrebten Klimaschutz und die angestrebte Nachhaltigkeit auswirken. Jenachdem, wie die Fläche zuvor genutzt wurde, kann es zu einer Aufwertung vonBiodiversität und Klimaschutz kommen, beispielsweise bei vorbelasteten Flächenoder bei wiedervernässten Mooren. Um Biodiversitätsstandards bei PV-FFA zugarantieren, sollten neue Flächenkategorien – Biodiversitäts-PV und extensiveAgri-PV – eingeführt werden, rät das Öko-Institut.
Exkurs: Was ist Biodiversitäts-PV und extensive Agri-PV?
· Bei Biodiversitäts-PV wird darauf geachtet, die Fläche unter der PV-FFAso wenig wie möglich zu versiegeln.
· Bei extensiver Agri-PV geht es nicht mehr nur um eine doppelte Nutzungder Fläche (Energieerzeugung plus landwirtschaftliche Nutzung), sondern um einedreifache: Hinzu kommt der Klima- und Artenschutz. sind Düngung undPestizidbehandlung oft unnötig. Dank der schonenden (extensiven)Flächenbewirtschaftung können PV-FFA zu störungsarmen Lebensräumen (Habitate)für gefährdete Tier- und Pflanzenarten werden. Außerdem wirkt sich dieextensive Bewirtschaftung positiv auf die Boden- und Wasserqualität sowie aufdie Biodiversität aus, insbesondere von sogenannten Offenlandarten. Fürbodenbrütende Vögel wie Feldlerchen und Braunkehlchen können diesestörungsarmen Solarparks nach der Inbetriebnahme als Brutplätze dienen. DasAnlegen von Hecken, Steinhaufen, Rohbodenstellen, Totholz oder Kleingewässernkommt Arten wie Zauneidechsen, Steinschmätzern, Kreuzkröten oder verschiedenenInsektenarten zugute. Auch der Randbereich des Parks kann mit dort installiertenNistmöglichkeiten oder Sitzwarten von verschiedenen Arten genutzt werden.
Damit diese Effekte wirken, sollte der Boden möglichst wenig verdichtetund verletzt werden. Beim Aufstellen von Zäunen rund um die Solarparks sollten vorallem wandernde Arten beachtet werden. Zäune sind eine Barriere – sie begünstigendie Zerstückelung der Flächen und Lebensräume. Um die Wege der Tiere so wenigwie möglich zu stören, sollte der Bodenabstand sinnvoll gewählt und keinStacheldraht angebracht werden.
Solartstrom ist lautdem Öko-Institut die beliebteste Technologie zur Erzeugung erneuerbarer Energie.Solardächer (Platz 1 in der Beliebtheitsskala) und Solarparks (Platz 2) erhaltendemnach insgesamt eine sehr hohe Zustimmung. Während der Planung aufkommende Bedenkenzur Flächennutzung mit PV-FFA würden sich ausräumen lassen, wenn der Fokus auf
· vorbelastete Flächen,
· eine Mehrfachnutzung wie mit Agri-PV
· und eine finanzielle Beteiligung,beispielweise über einen vergünstigten Zugang zu Strom
gerichtet werde.
Seit den 2010erJahren ist ein Abbau von Arbeitsplätzen und Produktionskapazitäten in der deutschenund europäischen Solarindustrie mit einer Verlagerung nach Asien, insbesondere nachChina, zu beobachten. Die Produktionskapazitäten in Deutschland und der EU sinddaher derzeit gering.
Exkurs: Wie steht es um Deutschland als PV-Technik-Produzent?
Deutschland produziert der Studie des Öko-Instituts zufolge vor allemPV-Module und Wechselrichter. Mit dem Wacker Konzerngibt es demnach hierzulandeaber auch eine bedeutende Fertigungsstätte für Polysilizium.
· Die Produktionsstandorte für Wechselrichter sind überwiegend inSüddeutschland. Ausnahme: die Solar Technology AG (SMA) in Hessen, die im Jahr2022 auf Platz 5 der Liste der weltweit führenden Wechselrichterherstellerstand.
· Die Produktion von PV-Modulen findet vor allem in Ostdeutschland statt.Hier liegt auch Deutschlands einzige Produktionsstätte für Solarzellen desHerstellers Meyer-Burger.
Insgesamt lagen die deutschen Produktionskapazitäten im Jahr 2021 bei59,9 GW. Bis zum Jahr 2025 sollen sich laut Solar Power Europe dieProduktionskapazitäten in Deutschland verdoppeln.
Im internationalen Vergleich ist die deutsche PV-Industrie mit denaktuellen Produktionskapazitäten nur bedingt wettbewerbsfähig. Die meisten derhierzulande installierten PV-Produkte wird daher importiert.
7. Ressourcen: Verfügbarkeitist begrenzt – technischer Fortschritt kann für Entspannung sorgen
Diesozial-ökologische Dimension von PV-Anlagen, insbesondere, was die Beschaffungvon Materialien betrifft, sollte dem Öko-Institut zufolge verstärkt beachtetwerden. Weltweit ist die Verfügbarkeit von Schlüsselrohstoffen wie Silber,Silizium und Indium demnach begrenzt. Das könnte die Produktion von PV-Zellenbeeinträchtigen. Wichtig: Trotz des Recyclingpotenzials von PV-Modulen wird diesesnoch nicht ausreichend genutzt.
Wie viel Agri-PVgibt es aktuell?
Aktuell wird nurwenig Fläche mit Landwirtschaft und solarer Energieerzeugung doppelt genutzt.Im Jahr 2022 waren der Öko-Institut-Studie zu Agri-PV zufolge auf einer Flächevon 34.700 ha insgesamt 20 GW an PV-FFA installiert. Das entspricht einemAnteil von 0,1 Prozent der gesamten Fläche von Deutschland.
· Mehr als ein Drittel der fürPV-FFA genutzten Flächen entfällt demnach auf Konversionsflächen mit rund11.700 ha (36 Prozent der Gesamtfläche für PV-FFA).
· Mit 10.900 ha folgt an zweiterStelle PV-FFA auf Ackerflächen. Diese stellen aktuell 31 Prozent derGesamtfläche, die für PV-FFA genutzt wird.
· PV-FFA auf Dauergrünland machendemgegenüber einen geringeren Anteil von etwa 4 Prozent (1.300 ha) aus.
Fasst man die beiden FlächentypenAckerland und Dauergrünland zusammen, entfallen rund 40 Prozent der gesamten mitPV-FFA besetzten Flächen auf landwirtschaftliche. Mit rund 12.200 ha nehmendiese Flächen einen theoretischen Anteil von lediglich 0,1 Prozent der gesamtenlandwirtschaftlich genutzten Fläche in Deutschland (16,6 Millionen ha) ein. ImVergleich dazu werden 14 Prozent der landwirtschaftlichen Nutzfläche zurKultivierung von Energiepflanzen genutzt.
Die Analyse ergibt, dass insgesamt eine Flächevon circa 13 Millionen ha theoretisch fürPV-Projekte genutzt werden könnte. Dies entspricht 37 Prozent der deutschenLandesfläche.
Da sich bestimmte Flächen undlandwirtschaftliche Kulturen besonders für die Kombination mit Photovoltaikeignen, können rund 4,3 Millionen ha alsbesonders geeignet identifiziert werden. Diese setzen sich zusammen aus
· rund 400.000 ha, die für dieSynergienutzung auf Dauerkulturen geeignet wären
· und rund 3,9 Millionen ha angeringer Nutzungskonkurrenz auf Flächen mit geringer und mittlerer Bodengüte.
