Bodenschutz bei Agri-Photovoltaik verbessert Nachhaltigkeit
Agri-Photovoltaik kombiniert die Erzeugung von Solarstrom mit landwirtschaftlicher Nutzung auf derselben Fläche. Um die langfristige Funktionsfähigkeit dieser Systeme sicherzustellen, ist die Bodenbeschaffenheit von zentraler Bedeutung. Forschende des Leibniz-Zentrums für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) haben erstmals untersucht, wie sich die Bauphase von Agri-Photovoltaik-Anlagen auf die Bodenstruktur auswirkt. Die im Fachjournal „Scientific Reports“ veröffentlichte Studie zeigt, dass der Einsatz schwerer Baumaschinen zu einer erheblichen Bodenverdichtung führen kann, welche das Wurzelwachstum beeinträchtigt. Gleichzeitig belegen die Ergebnisse, dass gezielte Bodenschutzmaßnahmen diese Verdichtungen weitgehend verhindern können.
Untersuchung der Bodenverdichtung bei Agri-Photovoltaik
Die Analyse erfolgte an einer neu errichteten Agri-Photovoltaik-Anlage auf dem Forschungsgelände des ZALF in Müncheberg, Brandenburg. Nach Abschluss der Bauarbeiten im Herbst 2024 wurden Bodenproben entnommen und die Verdichtungsgrade des vorwiegend sandigen Bodens direkt vor Ort gemessen.
Die Messungen ergaben im Unterboden an den Baustellenbereichen eine Dichte zwischen 1,67 und 1,69 g/cm³, wobei einzelne Messpunkte Werte von 1,86 bis 1,99 g/cm³ erreichten. Im Vergleich dazu lag die Bodendichte auf einer unberührten Kontrollfläche lediglich zwischen 1,14 und 1,34 g/cm³. Zudem war der Widerstand gegen das Eindringen von Pflanzenwurzeln mit 3,7 bis 4,1 Megapascal in mittleren Bodentiefen deutlich erhöht.
Bedeutung der Ergebnisse für sandige Böden
Kathrin Grahmann, Erstautorin der Studie, erläutert: „Die gemessenen Werte überschreiten deutlich die bekannten Grenzwerte für diese Bodentypen, ab denen das Wurzelwachstum eingeschränkt wird. Sandige Böden sind besonders anfällig, da sie sich nach Verdichtung kaum selbst regenerieren können.“
Sandige Böden zeichnen sich durch eine schwache Struktur und geringe organische Kohlenstoffgehalte aus. Im Gegensatz zu tonhaltigen Böden fehlt ihnen die Fähigkeit, durch natürliche Prozesse wie Gefrieren und Tauen oder durch Bodenorganismen wieder aufzulockern.
Einfluss der Bauphase und Wetterbedingungen
Während der Bauarbeiten kamen schwere Maschinen zum Einsatz, die bei feuchten Bodenverhältnissen im Herbst die Verdichtung verstärkten. Innerhalb der drei Wochen vor Baubeginn fielen 32 mm Niederschlag, während der Bauphase kamen weitere 83 mm hinzu.
Die Verdichtung trat nicht nur an den Standorten der Solarpanel-Stützen auf, sondern erstreckte sich über die gesamte landwirtschaftlich genutzte Fläche zwischen den Reihen. Ursache hierfür war das häufige Befahren der Fläche mit Baumaschinen während der Installation.
Auswirkungen auf Landwirtschaft und Empfehlungen
- Bodenverdichtung erschwert das Wurzelwachstum und verringert die Wasserdurchlässigkeit.
- Ernteerträge können dadurch deutlich sinken; vergleichbare Studien zeigen Rückgänge von 22 bis 43 Prozent bei Winterroggen.
- Empfohlen wird eine bodenkundliche Baubegleitung bei künftigen Agri-Photovoltaik-Projekten, bei der qualifiziertes Fachpersonal die Einhaltung von Schutzmaßnahmen überwacht.
- Maßnahmen umfassen das Befahren nur festgelegter Spuren, den Einsatz von Bodenschutzplatten und die Vermeidung von Bauarbeiten bei feuchten Böden.
Im untersuchten Projekt wurden diese Schutzmaßnahmen aufgrund hoher Kosten, zeitlicher Einschränkungen und Förderfristen nicht umgesetzt. Nach Abschluss der Bauarbeiten erfolgten mechanische und biologische Bodenlockerungen, unter anderem durch den Anbau von Luzerne über zwei bis drei Jahre.
Ausblick und Bedeutung für die Energiewende
Agri-Photovoltaik gewinnt in Europa an Bedeutung, da sie die gleichzeitige Nutzung von Flächen für Energieerzeugung und Landwirtschaft ermöglicht. Die Studie weist jedoch darauf hin, dass ohne geeignete Bodenschutzmaßnahmen die Bodenfruchtbarkeit langfristig beeinträchtigt werden kann.
Zukünftige Untersuchungen sollten die Übertragbarkeit der Ergebnisse auf andere Bodentypen und Anlagenkonfigurationen prüfen sowie die langfristige Bodenerholung beobachten. Die Kosten für bodenschonende Baumaßnahmen, wie Bodenschutzplatten und spezialisierte Maschinen, werden auf mehrere tausend Euro pro Hektar geschätzt und müssten von den Projektbetreibern getragen werden.
Alternativen wie der Einsatz leichterer Baumaschinen oder landwirtschaftlicher Roboter nach der Installation könnten ebenfalls zur Bodenschonung beitragen. Ein Verzicht auf Agri-Photovoltaik zugunsten separater Flächennutzung würde Bodenverdichtung vermeiden, jedoch den Flächenverbrauch erhöhen.
Projektpartner
- Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e. V., Müncheberg
- Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia – UESB, Brasilien
- Hochschule für nachhaltige Entwicklung Eberswalde (HNEE)
- Leibniz Universität Hannover
- Swedish University of Agricultural Sciences (SLU), Schweden
Förderung
Die Open-Access-Veröffentlichung wurde durch Projekt DEAL ermöglicht. Die Nachwuchsforschungsgruppe SoilRob (Projekt-ID 031B1391) erhielt Unterstützung vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Weltraum (BMFTR). Teilweise Förderung erfolgte durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen der Exzellenzstrategie, Projekt EXC2070–390732324 – PhenoRob.
Publikation
Grahmann, K., Bastos, T.R.S., Donat, M., Rohlmann, L. & Reckling, M. (2026). Construction-induced soil compaction in agri-photovoltaic systems: evidence from an Arenosol. Scientific Reports, 16, 25529. https://doi.org/10.1038/s41598-026-65268-z
Veröffentlicht unter der Lizenz CC BY 4.0: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Kontakt
Dr. Kathrin Grahmann
Programmbereich 2 „Landnutzung und Governance“
E-Mail: kathrin.grahmann@zalf.de
