Moor-Photovoltaik

Photovoltaik auf wiedervernässten Moorböden (Moor-PV)

Moor-PV bezeichnet die gleichzeitige Nutzung wiedervernässter Moorböden für Klimaschutz und PV-Stromerzeugung. Seit Anfang 2023 fördert die Bundesregierung im Rahmen des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) die Errichtung von Solaranlagen auf ehemals für die Landwirtschaft trockengelegten Moorflächen in Deutschland, wenn diese dabei dauerhaft wiedervernässt werden. Nasse Moorböden sind hochwirksame Kohlenstoffspeicher und verhindern die Freisetzung von Treibhausgasen. Gleichzeitig bieten sie zusätzliche Flächen für den Ausbau erneuerbarer Energien. Wichtig ist, für die Doppelnutzung nur entwässerte und stark degradierte Flächen zu erschließen, die derzeit landwirtschaftlich genutzt werden. Naturschutzfachlich wertvolle Moore und Moorböden innerhalb gesetzlicher Schutzgebiete sind hingegen ausgenommen.

Moore bestehen aus kohlenstoffreichen Torfböden. Mit nur 5 Prozent Anteil an der Gesamtfläche Deutschlands stammen derzeit knapp 7 Prozent der Treibhausgasemissionen von entwässerten Moorböden (Quelle: Umweltbundesamt 2022). Sie sind vor allem in der norddeutschen Tiefebene und im Alpenvorland verbreitet und werden aktuell zu rund 70 Prozent landwirtschaftlich genutzt. Zur Erreichung der Klimaneutralität bis 2045 müssen Moore in Deutschland flächendeckend wiedervernässt werden. Die gleichzeitige Nutzung dieser Flächen für die Stromerzeugung kann die Wiedervernässung für Landwirtschaftsbetriebe attraktiver machen und gleichzeitig den Flächendruck beim PV-Ausbau abmildern.

In Industrie- und Forschungsprojekten arbeiten wir an der Umsetzung und Entwicklung der Moor-Photovoltaik.

Strategieentwicklung

Moore
© Prof. Dr. Roland Walter
Nur degradierte und entwässerte Moorflächen, die typischerweise intensiv als Acker- oder Grünland genutzt wurden, kommen für Moor-PV infrage.

Wir geben unsere Erkenntnisse weiter und tragen zum besseren Verständnis der Technologie als Lösungsansatz für die Wiedervernässung von entwässerten landwirtschaftlichen Flächen bei, indem wir Workshops für betroffene Interessensgruppen anbieten und die Potenziale der Technologie je nach Standort konkretisieren. Dabei unterstützen wir landwirtschaftliche bzw. gartenbauliche Betriebe und Verbände, Flächenbesitzende, Projektierer sowie Gemeinden und Kommunen.

Workshops und Wissenstransfer

  • Aufbereitung des Stands der Forschung und Entwicklung
  • Präsentation, Austausch und Diskussion, z. B. im Umgang mit dem Rechtsrahmen oder hinsichtlich technischer Herausforderungen  

GIS-gestützte Potenzialanalyse und Standorteignungsanalyse

  • Berechnung des Moor-Photovoltaik-Potenzials für verschiedene Potenzialebenen und Identifizierung geeigneter Standorte für Moor-PV
  • Berücksichtigung von Rahmenbedingungen (bundesweit, regional)

Standortspezifische Machbarkeit

Aufbau einer Moor-PV-Anlage
© Fraunhofer ISE, Grafik: Falko Knizia
Aufbau einer Moor-PV-Anlage bei geringer Torfmächtigkeit mit Rammfundamenten.

Wir untersuchen die Machbarkeit eines Moor-PV-Projekts auf landwirtschaftlicher, ökologischer, technischer und wirtschaftlicher Ebene und erstellen ausführliche Analysen, um landwirtschaftliche bzw. gartenbauliche Betriebe und Verbände, Projektierer sowie Gemeinden und Kommunen bei der Planung und Umsetzung von konkreten Vorhaben zu unterstützen.

Landwirtschaftliche Analyse

Prüfung der Vereinbarkeit der Bewirtschaftungsweise von Paludikulturen mit dem Moor-PV-System, unter Berücksichtigung standortspezifischer Gegebenheiten und gegebenenfalls einer Vorabschätzung über die Eignung verschiedener Paludikulturen.

Lichtsimulation/konzeptionelles Moor-PV-Design

  • Lichtsimulationen zur Abschätzung der Lichtverfügbarkeit für das Pflanzenwachstum
  • Konzeptentwicklung standortangepasster Anlagen-Designs
  • Evaluierung und Optimierung bestehender System-Designs

Technologiebewertungen

  • Technische Analyse potenziell geeigneter Systemlösungen hinsichtlich des PV-Wirkungsgrades, der Betriebs- und Wartungsaspekte etc.
  • Bewertung der techno-ökonomischen Durchführbarkeit des konzipierten Systemdesigns für die Standortwahl

PV-Ertragsprognose

  • Prognose des zu erwartenden PV-Ertrags von Moor-PV-Systemen
  • Berücksichtigung des absoluten jährlichen Systemertrages in kWh und der Systemverluste

Erweiterte Analysen

PV-Anlage vor einer Moorlandschaft
© Stephan Busse
PV-Anlage vor einer Moorlandschaft.

Zusätzlich zu unseren Machbarkeitsstudien, bieten wir weitere Analysen zur ökologischen Bewertung einer Moor-PV-Anlage an und nutzen unsere Expertise in vielfältigen Energiesystemen, um eine Moor-PV-Anlage optimal in bestehende Energiesysteme zu integrieren.   

LCA-Analysen

  • Bewertung von Moor-PV-Anlagen hinsichtlich potenzieller Umweltrisiken und ökologischer Wettbewerbsfähigkeit mit der Durchführung einer Lebenszyklusanalyse
  • Lebenszyklusanalyse der Material- und Energieströme sowie der potenziellen Emissionen während des Lebenszyklus der Anlage

Energiesystemintegration

  • Entwicklung von Ansätzen zur Integration der Moor-PV-Anlage in das Energiesystem des Betriebes mit Berücksichtigung des Energiebedarfs und der Integration von Batteriespeichern
  • Ausarbeitung von Ansätzen zur Steigerung des Eigenverbrauchs der erzeugten Energie zur Gewährleistung eines möglichst hohen Autarkiegrades

Betrieb und Wartung

Moor-PV-Pilotanlage Lottorf
© Wattmanufactur
Eine der ersten Moor-PV-Pilotanlagen befindet sich in Lottorf, Schleswig-Holstein.

In Anbetracht der wenigen Praxisbeispiele zu Moor-PV in Deutschland, ist es umso wichtiger, die eigene Anlage mit einem aussagekräftigen Monitoring auszustatten, um die optimale Betriebsführung zu gewährleisten. Dafür erstellen wir standort- und anlagenspezifische Konzepte für fortlaufende Messungen während des Betriebs, die geeignete Daten als Entscheidungsgrundlage für die Betriebsführung liefern.

Monitoringkonzepte

  • Entwicklung von Messkonzepten und Konzeption eines Sensorik-Layouts
  • Berücksichtigung von zu messenden Parametern auf PV- und Pflanzenebene
  • Erstellung eines Lageplans zur Integration des Setups an der vorhandenen Anlage
  • Sensorik-Technologie-Screening: Recherche von geeigneten Sensortechnologien zur Integration im Monitoringkonzept