Agri-Photovoltaik verbindet Stromerzeugung und Landwirtschaft auf derselben Fläche. Damit das langfristig gut funktioniert, haben Forschende des Leibniz-Zentrums für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) erstmals gemessen, wie sich die Bauphase von Agri-Photovoltaik-Anlagen auf die Bodenstruktur auswirkt.

Ergebnis: Schwere Baumaschinen können den Boden stellenweise so verdichten, dass Pflanzenwurzeln es später schwerer haben. Die gute Nachricht: Solche Verdichtungen lassen sich durch gezielte Bodenschutzmaßnahmen beim Bau weitgehend vermeiden.

Das Ergebnis: In den Bereichen, wo gebaut wurde, lag die Bodendichte im Unterboden bei 1,67 bis 1,69 Gramm pro Kubikzentimeter. Einzelne Messpunkte erreichten sogar Werte von 1,86 bis 1,99 Gramm pro Kubikzentimeter. Zum Vergleich: Auf einer unverdichteten Vergleichsfläche lagen die Werte nur bei 1,14 bis 1,34 Gramm pro Kubikzentimeter. Auch der Widerstand, den der Boden dem Durchdringen von Wurzeln entgegensetzt, war deutlich erhöht – mit 3,7 bis 4,1 Megapascal Bodendruck in mittleren Tiefen. 

„Diese Werte liegen deutlich über den für diese Bodentypen bekannten Grenzwerte, ab denen das Wurzelwachstum von Pflanzen eingeschränkt wird“, erklärt Kathrin Grahmann vom ZALF: „Bei sandigen Böden, wie sie in unserer Studie untersucht wurden, ist das besonders problematisch, weil sie sich nur schwer von selbst erholen.“ 

Warum sandige Böden besonders gefährdet sind 

Sandige Böden haben eine schwache Bodenstruktur, geringe Kohlenstoffgehalte und können sich nach Verdichtung kaum von selbst regenerieren. Im Gegensatz zu tonigen Böden fehlt ihnen die Fähigkeit, durch natürliche Prozesse wie Gefrieren und Tauen aufzuquellen oder durch Bodenorganismen wieder lockerer zu werden. 

Während der Bauphase wurden schwere Maschinen eingesetzt. Die Bauarbeiten fanden bei feuchten Bodenverhältnissen im Herbst statt, was die Verdichtung zusätzlich begünstigte. Innerhalb von drei Wochen vor Baubeginn fielen 32 Millimeter Regen, während der Konstruktion weitere 83 Millimeter. 

Die Studie zeigt, dass die Verdichtung nicht nur direkt an den Solarpanel-Stützen auftrat, sondern sich über die gesamte landwirtschaftliche Fläche zwischen den Panelreihen erstreckte. Das liegt am häufigen Befahren mit Baumaschinen während der Installation. 

Folgen für die Landwirtschaft und Handlungsempfehlungen 

Die Bodenverdichtung kann mehrere negative Folgen haben: Wurzeln wachsen schlechter, Wasser sickert langsamer ein und die Ernteerträge können schlussendlich sinken. Studien zeigen, dass bei ähnlichen Verdichtungswerten die Erträge von Winterroggen um 22 bis 43 Prozent zurückgehen können. 

Die Forschenden empfehlen, dass bei zukünftigen Agri-Photovoltaik-Projekten eine bodenkundliche Baubegleitung zum Standard werden sollte. Das bedeutet: Qualifiziertes Fachpersonal überwacht die Bauarbeiten und achtet darauf, dass Schutzmaßnahmen umgesetzt werden. Dazu gehören zum Beispiel das Befahren nur auf festgelegten Spuren, der Einsatz von Bodenschutzplatten und die Vermeidung von Bauarbeiten bei feuchten Bodenverhältnissen. 

In der aktuellen Studie wurden solche Maßnahmen nicht umgesetzt. Grund waren hohe Kosten für Bodenschutzplatten, zeitliche Verzögerungen bei der Installation und enge Fristen durch die Fördermittelgeber. Nach der Installation wurden auf der Untersuchungsfläche mechanische und biologische Maßnahmen zur Bodenlockerung umgesetzt, darunter der Anbau von Luzerne über zwei bis drei Jahre. 

Was bedeutet das für den Bodenschutz in Zukunft? 

Agri-Photovoltaik-Anlagen werden in Europa immer häufiger gebaut, da sie helfen sollen, die Energiewende voranzutreiben und gleichzeitig landwirtschaftliche Flächen weiterhin für den Anbau von Lebensmitteln zu nutzen. Die Studie zeigt jedoch, dass ohne geeignete Schutzmaßnahmen die Bodenfruchtbarkeit langfristig leiden kann. 

Zukünftige Forschungen sollten untersuchen, ob die Ergebnisse auch auf andere Bodentypen und Anlagekonfigurationen übertragbar sind. Zudem ist eine langfristige Überwachung der Bodenerholung nach der Installation wichtig. Die Kosten für bodenschonende Baumaßnahmen sind schwer pauschal zu beziffern, liegen aber schätzungsweise im Bereich von mehreren tausend Euro pro Hektar für Bodenschutzplatten und spezialisierte Maschinen. Diese Kosten müssten von den Projektbetreibern getragen werden. 

Der Verzicht auf Agri-Photovoltaik und separate Flächennutzung für Landwirtschaft und Energieproduktion würde Bodenverdichtung vermeiden, hätte aber einen höheren Flächenverbrauch zur Folge. Leichtere Baumaschinen oder der Einsatz von landwirtschaftlichen Robotern nach der Installation könnten ebenfalls helfen, den Boden zu schonen. 

Foto: Lars Richter / ZALF