In der Agri-PV spielen Systeme, die die Module der Sonne nachführen, eine immer größere Rolle. Vor allem auf größeren Flächen werden diese sogenannten Tracker installiert. Denn sie ermöglichen die landwirtschaftliche Nutzung der Fläche. In der Regel werden die Tracker so betrieben, wie auf anderen Flächen auch. Muss der Landwirt aber mit seinen Maschinen die Fläche bearbeiten, können die Modultische so entsprechend so gedreht werden, dass ausreichend Platz ist.
Gleichzeitig verschatten die Module die Fläche unter ihnen. Entscheidend sind dabei die Abstände zwischen den einzelnen Modulreihen. Welche Auswirkungen dieser Abstand hat, haben Maria König und Hubertus Wiberg von der Universität für Bodenkultur (BOKU) in Wien anhand einer Anlage in Bruck an der Leitha in Niederösterreich, südöstlich von Wien, untersucht.
Verschiedene Parameter gemessen
Die Anlage besteht aus Trackersystemen mit unterschiedlichen Reihenabständen. So stehen die Tracker auf einem Teil der Fläche im Abstand von sechs Metern zueinander. Auf einem zweiten Teil der Fläche beträgt der Abstand der Reihen neun Meter. Der dritte Anlagenteil wurde mit einem Trackerabstand von zwölf Metern gebaut. Außerdem wurde ein vierter Teil der Fläche als Referenzfläche ohne Solaranlage belassen.
Alle Trackerreihen sind in Nord-Südausrichtung gebaut, sodass die Module sich über den Tag hinweg von Osten nach Westen drehen und so den größtmöglichen Solarertrag einfahren. Die Leistung der gesamten Anlage beträgt drei Megawatt. „Um die Auswirkungen des Agri-PV-Systems zu bewerten, haben wir Daten zu mehreren Pflanzenparametern gesammelt, in drei Wiederholungen für jede Bewirtschaftungsbreite“, beschreibt Hubertus Wiberg den Versuchsaufbau.
Pflanzenentwicklung beobachtet
So haben Wiberg und König die morphologische Entwicklung mit der BBCH-Skala bewertet. Diese Skala gibt das morphologische Entwicklungsstadium einer Pflanze wider. Zudem haben sie die Bestandshöhe über die Flächenbreite zwischen den Modulreihen gemessen, um zu sehen, ob diese unter den Modulen anders ist als in Regionen mit weniger Verschattung. Um auch die Pflanzenwachstumsrate, also die Entwicklung der Biomasse, und die relative Pflanzenwachstumsrate, also die Wachstumseffizienz, zu ermitteln, haben sie alle vier Wochen eine Bodenprobe entnommen.
Gesamten Zyklus beobachtet
Die Versuchsreihe lief über einen gesamten Vegetationszyklus, von der Aussaat bis zur Ernte. Wichtig ist hierbei: Während des Versuchs wurde auf der Fläche kein Stickstoffdünger ausgebracht. Dadurch konnten die beiden Forscher standardisierte Bedingungen für beide Kulturen schaffen, die auf der Fläche angebaut wurden: Hirse und Winterweizen.
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Hirse entwickelt sich auf Kontrollfläche schneller
Bei ihren Versuchen haben König und Wiberg festgestellt, dass die morphologische Entwicklung der Hirse in der Kontrollzone ohne Solaranlage am schnellsten verlief. Je enger die Modulreihen zueinander stehen, desto langsamer haben sich die Hirsepflanzen entwickelt. Am Ende hat sich diese allerdings wieder ausgeglichen, sodass die morphologische Entwicklung der Pflanzen zum Erntezeitpunkt unabhängig vom Reihenabstand der Tracker war und sich auf das gleiche Niveau einpegelte wie auf der Kontrollfläche.
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Das gilt auch für den Winterweizen, wobei hier die Pflanzenentwicklung gleichmäßiger verlief – unabhängig vom Reihenabstand der Tracker. Auch auf der Kontrollfläche haben sich die Pflanzen ähnlich schnell entwickelt.
Trackerabstand beeinflusst die Wuchshöhe
Bei der Bestandshöhe sah das Ergebnis anders aus. Diese war auf der Kontrollfläche bei der Hirse am höchsten, und je enger die Trackerreihen zueinanderstehen, desto niedriger wuchsen die Pflanzen. Beim Winterweizen hat sich ein komplett anderes Bild gezeigt. Hier wuchsen die Pflanzen umso höher, je enger die Modulreihen zueinanderstehen. Wobei es keinen Unterschied auf den Flächen gab, auf denen die Tracker neun oder zwölf Meter zueinanderstanden. Am niedrigsten wuchs der Weizen auf der Kontrollfläche ohne Solaranlage.
Dies wirkt sich auch auf die Entwicklung der Biomasse, also am Ende auf die Ernteerträge, aus. So entwickelte sich die Hirse auf der Kontrollfläche am schnellsten, während die Biomasseentwicklung mit sinkendem Reihenabstand der Tracker zueinander abgenommen hat. „Wenn wir die relative Wachstumsrate betrachten, also den Biomassezuwachs pro bereits vorhandener Biomasse und Tag, können wir sehen, dass die schmalste Breite zwischen den Trackern die höchste Effizienz beim Biomassezuwachs hat“, sagt Hubertus Wiberg.
Winterweizen kommt mit Schatten besser zurecht
Die Ergebnisse beim Winterweizen sahen auch hier komplett anders aus. „Wir haben festgestellt, dass auf der Kontrollfläche nicht nur das Spitzenwachstum geringer ist, sondern dass sie dies auch eine fast positive Wachstumsrate über die gesamte Saison beibehält“, erklärt Hubertus Wiberg. „Dies könnte darauf hindeuten, dass der Winterweizen auf der Kontrollfläche nicht sein volles Potenzial ausschöpfen konnte.“
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Kaum Unterschied bei Wachstumseffizienz
Bei der relativen Wachstumsrate lagen die Weizenpflanzen hingegen mehr oder weniger gleichauf. Hier gab es kaum Unterschiede auf den einzelnen Teilen der gesamten Anbaufläche. „Dies deutet darauf hin, dass der Biomassezuwachs beziehungsweise die Geschwindigkeit der Biomasseproduktion insgesamt auf den Flächenteilen mit der Agri-PV besser war als auf der Kontrollfläche“, sagt Wiberg.
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Dies deute darauf hin, dass sich der Winterweizen besser an die veränderten Bedingungen zwischen den Solartrackern anpassen kann als die Hirse, fasst Hubertus Wiberg die Ergebnisse zusammen. Zumindest gilt dies so für diese Region und diesen Standort.
Weniger Wachstum bei Verschattung
Gleichzeitig zeigte sich auch, dass die Entwicklung der Pflanzen auf den Flächen zwischen den Trackerreihen unterschiedlich war. Hier gibt es ein eindeutiges Muster: Je näher die Pflanzen an den Trackern stehen, desto schlechter entwickeln sie sich. Dieser Effekt wird umso größer, je enger die Modulreihen zueinander stehen. Deshalb vermuten die Wissenschaftler, dass vor allem die Verschattung Einfluss auf das Pflanzenwachstum hat und weniger die Wasserverteilung auf der Fläche. (su)
