Potenzialabschätzungen für Agri-PV in der Schweizer Landwirtschaft
Creators: name: Anderegg, Dionis
name: Jäger, Mareike
name: Strebel, Sven
name: Rohrer, Jürg
Publisher: name: ZHAW Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften
Year: 2024
Subjects: Photovoltaik
Agri-PV
Agro-PV
Potential
333.79: Energie
630: Landwirtschaft

description: Unter Agri-Photovoltaik (Agri-PV) wird die Doppelnutzung von Flächen für landwirtschaftliche Zwecke sowie die Energieproduktion mit Photovoltaik verstanden. Da sich Agri-PV-Anlagen typischerweise ausserhalb der Bauzonen befinden, werden Bewilligungen zu deren Bau nur erteilt, wenn sie standort-gebunden sind (sich unter anderem in wenig empfindlichen Gebieten befinden) und Vorteile für die landwirtschaftliche Produktion erbringen bzw. der wissenschaftlichen Forschung dienen.
Die vorliegende Untersuchung quantifiziert das Potenzial zur Stromproduktion von Agri-PV in der Schweiz unter Berücksichtigung der vorhandenen landwirtschaftlichen Nutzflächen. Es werden nur Flächen berücksichtigt, die sich in einem Puffer von 1000 m um Bauzonen befinden. Flächen, die sich mit nationalen Schutzinteressen überschneiden, werden ausgeschlossen. Dies gilt auch für Sömmerungs- und Biodiversitätsförderflächen sowie für Flächen mit einer horizontalen Einstrahlung unter 1000 kWh/m2/a. Die verbleibenden Flächen werden anschliessend anhand der darauf angebauten Kultur in die drei Kulturgruppen «Offene Ackerflächen», «Dauerkulturen» und «Dauergrünland» eingeteilt. Pro Kulturgruppe wird eine typische Agri-PV Referenzanlage definiert und deren Stromertrag berechnet.
Aufgrund fehlender praktischer Erfahrungen in der Schweiz bezüglich des Nutzens von Agri-PV für die landwirtschaftliche Produktion wurden nur wenige Einschränkungen bezüglich der Art der Kulturen gemacht, die auf landwirtschaftlichen Nutzflächen in Kombination mit PV-Anlagen angebaut werden können.  Das berechnete Potenzial stellt daher ein theoretisches Maximalpotenzial dar, während das praktische Potenzial deutlich geringer sein kann. Die Auswirkungen auf die Landwirtschaft sollten in den nächsten Jahren durch entsprechende Forschung in der Schweiz nachgewiesen werden.
Für Agri-PV in der Schweiz wurde ein theoretisches Gesamtpotenzial von 323 TWh/a berechnet. Das Potenzial verteilt sich über eine Fläche von 583'499 ha und umfasst damit 56 % der im Jahr 2022 vorhandenen landwirtschaftlichen Nutzflächen (ohne Sömmerungsflächen) in der Schweiz. Wird eine Distanz von maximal 300 m zu einem Einspeisepunkt für den Strom berücksichtigt, so reduziert sich das theoretische Potenzial auf 113 TWh pro Jahr (204’029 ha). Der grösste Teil des Potenzials mit maximal 300 m Distanz vom Einspeisepunkt liegt auf offenen Ackerflächen mit 92.2 TWh/a. Im Dauergrünland beträgt dieses Potenzial 17.8 TWh/a, bei den Dauerkulturen sind es 3 TWh/a. Bei Dauerkulturen haben Flächen mit Rebbau den grössten Anteil am Potenzial, gefolgt von Obstplantagen (Äpfel, Steinobst, Birnen). Die geografische Verteilung zeigt eine Konzentration der Potenziale auf das Mittelland, insbesondere in den Kantonen Bern, Waadt und Freiburg.
Der durchschnittliche spezifische Jahresertrag beträgt 1194 kWh/kWp. Im Winterhalbjahr wird durch-schnittlich 29 % des Jahresertrages produziert. Der durchschnittliche spezifische Winterstromertrag der Agri-PV liegt somit etwa um einen Drittel höher als der durchschnittliche spezifische Winter-stromertrag von PV-Anlagen auf Dachflächen. 
Agri-PV Anlagen sind nicht als Ersatz, sondern als Ergänzung zu PV-Anlagen auf Dachflächen und auf anderen bestehenden Infrastrukturen zu sehen. Aufgrund der höheren spezifischen Produktion im Winter und der Synergieeffekte mit der landwirtschaftlichen Produktion erscheinen Agri-PV-Anlagen als sinnvolle Erweiterung.
Für 1 MWp Referenzanlagen wurden ausserdem die Stromgestehungskosten berechnet. Dabei wurden die Investitions- und Betriebskosten (inkl. Netzanschluss), ein kalkulatorischer Zins von 2 %, sowie Förderbeiträge der GREIV im Jahr 2022 berücksichtigt. Die Gestehungskosten liegen für Anlagen im Dauergrünland aufgrund der einfachen Anlagenkonstruktion mit 6.0 Rp./kWh am tiefsten. Auf Ackerkulturen ist mit 7.8 Rp./kWh zu rechnen, bei Dauerkulturen mit 8.4 Rp./kWh. Insbesondere die aufwändigere Konstruktion erhöht bei Anlagen über Acker- und Dauerkulturen die Investitionskosten, womit höhere Gestehungskosten einhergehen.
Bei einer angenommenen jährlichen Stromproduktion von 7 bis 8 TWh durch Agri-PV (entspricht ca. 10% des erwarteten Strombedarfs im Jahr 2050) wären je nach gewählten Kulturen 1 bis 2 % der landwirtschaftlichen Nutzfläche der Schweiz betroffen. Diese Flächen wären keineswegs verloren, sondern könnten weiterhin landwirtschaftlich genutzt werden und zusätzlich von den Synergien der Agri-PV profitieren.