Solaranlagen auf Feldern: Schützen sie Gemüse vor extremer Hitze?

Du kennst das Problem vielleicht aus dem eigenen Garten: Nach einigen Tagen mit extremer Sonne wirken Blätter schlapp, der Boden ist staubtrocken, und selbst regelmäßiges Gießen scheint kaum zu reichen. Für Gemüsebetriebe ist das mehr als Ärger: Hitze kann Qualität, Ertrag und den Wasserbedarf gleichzeitig verschieben. Genau hier taucht eine Idee auf, die auf den ersten Blick widersprüchlich wirkt: Solaranlagen auf Feldern (Agri-PV) spenden Schatten – und könnten damit Pflanzen in heißen Phasen schützen.

Die Grundfrage ist dabei nicht, ob Schatten „gut“ oder „schlecht“ ist. Für Pflanzen ist Licht schließlich Energie. Entscheidend ist, wie viel Licht wann ankommt und was parallel mit Temperatur und Bodenfeuchte passiert. Forschung und Pilotanlagen zeigen: Unter PV-Modulen verändert sich das Mikroklima messbar. In einem extrem heißen und trockenen Sommer 2018 wurden bei einem deutschen Pilotprojekt für einzelne Kulturen sogar höhere Erträge im beschatteten Bereich berichtet. Das klingt nach einer eleganten Doppel-Nutzung von Fläche – aber es ist nicht automatisch auf jedes Gemüse und jeden Standort übertragbar.

In diesem Artikel bekommst du eine verständliche Einordnung: Welche physikalischen Effekte sind plausibel, welche Ergebnisse sind belegt – und welche Bedingungen müssen stimmen, damit Agri-PV Gemüse in Hitzeperioden tatsächlich hilft.

Damit Solaranlagen auf Feldern Pflanzen vor Hitze schützen können, müssen sie mehr beeinflussen als nur die Helligkeit. In der Praxis geht es um ein kleines Zusammenspiel aus Strahlung, Verdunstung und Boden. PV-Module fangen einen Teil der Sonnenstrahlung ab. Für die Landwirtschaft ist dabei vor allem relevant, wie stark die photosynthetisch aktive Strahlung (PAR) sinkt – also der Lichtanteil, den Pflanzen für Wachstum nutzen. Im Heggelbach-Pilotprojekt wurde für die Fläche unter den Modulen in einem Bericht von Fraunhofer ISE eine durchschnittliche PAR-Reduktion von rund 30 % gegenüber einer Referenzfläche genannt.

Sinngemäß nach Fraunhofer ISE: In einem sehr heißen und trockenen Jahr können einige Kulturen unter den Modulen von der Beschattung profitieren, statt zu verlieren.

Warum ist das möglich? Weniger direkte Sonne bedeutet oft weniger Verdunstung aus dem Boden und weniger „Strahlungshitze“ auf den oberen Bodenschichten. Beides kann helfen, dass der Boden länger feucht bleibt. Ein Feldversuch in einem trockenen, heißen Talgebiet (peer-reviewte Studie) beschreibt für agrivoltaische Flächen ebenfalls Veränderungen, die in diese Richtung deuten: Unter den Modulen wurden in diesem Setup Bodenparameter und Bodenfeuchte günstiger bewertet als in den Vergleichsflächen. Das ist kein automatischer Ertragsbonus, aber es ist eine wichtige Voraussetzung für weniger Stress in Trockenphasen.

Wichtig ist dabei: Agri-PV erzeugt kein „einheitliches Klima“. Je nach Modulhöhe, Reihenabstand, Neigung und Sonnenstand entstehen Streifen aus stärkerem und schwächerem Schatten. Diese Heterogenität ist technisch normal – und sie entscheidet mit darüber, ob ein Gemüsebestand gleichmäßig wächst oder ob einzelne Reihen hinterherhinken. Genau deshalb empfehlen Leitfäden und Datensätze aus der Forschung, Mikroklima und Licht an mehreren Punkten zu messen und nicht nur an einer Station.

Die meistzitierte, gut dokumentierte Zahl für „Gemüse profitiert“ stammt aus dem deutschen Pilotprojekt in Heggelbach: Fraunhofer ISE berichtet für den heißen und trockenen Sommer 2018, dass Sellerie im agrivoltaischen Teilbereich einen höheren Ertrag erzielte als in der Vergleichsfläche – konkret +12 %. Das ist ein starkes Indiz dafür, dass Beschattung in Extremjahren nicht nur „weniger Wachstum“ bedeuten muss, sondern auch „weniger Stress“.

Aber: Schon im gleichen Kontext wird deutlich, wie vorsichtig man solche Zahlen interpretieren muss. Erstens sind es Ergebnisse aus einem spezifischen Jahr mit besonderen Wetterbedingungen. Zweitens sind Ertragsreaktionen kulturabhängig. Im gleichen 2018-Vergleich wurden auch Zuwächse bei Kartoffeln (+11 %) und Winterweizen (+3 %) genannt. Für Kleegras wurde dagegen ein Rückgang (−8 %) berichtet. Das zeigt: Es gibt keinen pauschalen „Agri-PV-Bonus“.

Für Gemüse heißt das praktisch: Ob Schatten hilft, hängt davon ab, welche Art Stress dominiert. In einer Hitzeperiode können Pflanzen gleichzeitig unter zu wenig Wasser und unter zu hoher Strahlung leiden. Wenn der limitierende Faktor Wasser ist, kann eine moderate Reduktion der Einstrahlung indirekt helfen, weil die Pflanze weniger verdunsten muss. Wenn der limitierende Faktor dagegen Licht ist – zum Beispiel bei Kulturen, die sehr viel direkte Sonne für Fruchtbildung und Zuckerbildung brauchen – kann Beschattung zum Bremsklotz werden. Diese Logik findet sich auch in Übersichtsarbeiten und Praxisleitfäden wieder: Agri-PV wird als „kontextabhängige“ Lösung beschrieben, nicht als universelles Rezept.

Eine weitere wichtige Botschaft aus den Quellen: Die Frage „Schützt Agri-PV vor Hitze?“ ist eigentlich zwei Fragen. Erstens: Sinkt die Belastung durch Temperaturspitzen und Trockenheit messbar? Zweitens: Übersetzt sich das in marktfähige Qualität und Ertrag? Die erste Frage lässt sich mit Sensoren relativ direkt beantworten. Die zweite hängt zusätzlich von Sortenwahl, Boden, Bewässerung, Erntelogistik und sogar von Vermarktungsstandards ab. Deshalb ist es sinnvoll, bei Gemüse besonders auf mehrjährige Daten und saubere Vergleichsflächen zu achten.

Wenn du Agri-PV als Hitzeschutz für Gemüse denkst, lohnt es sich, zuerst wie ein Betriebsleiter und erst danach wie ein Energieplaner zu schauen. Die Module dürfen die Feldarbeit nicht „in ein Laborexperiment“ verwandeln. Genau deshalb betonen Standards und Standard-referenzierende Berichte, dass die landwirtschaftliche Nutzung im Vordergrund stehen soll. In Sekundärquellen zur DIN SPEC 91434 wird dafür unter anderem genannt, dass der landwirtschaftliche Ertrag im Vergleich zur Referenz bei mindestens 66 % liegen soll. Außerdem wird für „overhead/elevated“-Systeme häufig eine Mindest-Bodenfreiheit von 2,1 m als Richtwert beschrieben, damit Maschinen und Arbeitssicherheit realistisch bleiben. (Für exakte Compliance-Details ist das Originaldokument nötig, da es nicht frei zugänglich ist.)

Für Gemüsebetriebe sind neben der Höhe vor allem zwei Designhebel entscheidend: der Grad der Beschattung und die Gleichmäßigkeit. Mehr Abstand zwischen Reihen und geeignete Modul-Layouts können die Lichtverteilung verbessern. Gleichzeitig muss die Konstruktion Windlasten und Betrieb aushalten – höhere Anlagen können teurer werden, weil sie statisch anspruchsvoller sind. Diese Zielkonflikte solltest du früh sichtbar machen, bevor du dich auf eine Modulgeometrie festlegst.

Im Alltag entscheidet außerdem die Mess- und Lernfähigkeit. Forschungseinrichtungen empfehlen, nicht nur „Wetterdaten“ zu sammeln, sondern explizit unter den Modulen, im Zwischenraum und auf einer Referenzfläche zu messen. Offene Datensätze wie HyPErFarm zeigen, wie solche Zeitreihen strukturiert sein können: Lufttemperatur, relative Feuchte, Licht und Bodenparameter in regelmäßigen Intervallen. Für eine Gemüsefläche kann das schnell sehr praktisch werden: Du siehst, ob der Schatten wirklich die kritischen Spitzen dämpft oder ob du am Ende nur Licht verlierst, ohne Wasser zu gewinnen.

Und noch ein Punkt, der in Enthusiasmus oft untergeht: Betrieb und Wartung. Landwirtschaft bedeutet Staub, Bodenbearbeitung und manchmal Spritznebel. Das kann die Verschmutzung von Modulen beeinflussen und damit den Stromertrag – und umgekehrt müssen Reinigung und Wartung so geplant sein, dass sie die Kultur nicht beschädigen. Wer Agri-PV als Schutzsystem ernst nimmt, sollte deshalb O&M (Betrieb und Instandhaltung) nicht als Nebensache behandeln, sondern als Teil des landwirtschaftlichen Systems.

Agri-PV entwickelt sich gerade von Pilotprojekten zu einem Feld, in dem Standards, Messdaten und Nachweise immer wichtiger werden. Der Nutzen als Hitzeschutz wird dabei nur dann belastbar, wenn er über mehrere Jahre und Kulturen hinweg gezeigt werden kann. Genau hier ist die Richtung aus Standardsicht interessant: Die DIN SPEC 91434 wird in internationalen Übersichten als Referenzrahmen für Agri-PV in Deutschland erwähnt – gerade weil sie versucht, die landwirtschaftliche Primärnutzung messbar zu sichern (zum Beispiel über die erwähnte 66 %-Schwelle in öffentlichen Sekundärquellen). Das macht die Debatte weniger gefühlt und mehr überprüfbar.

Gleichzeitig zeigt die Forschung, dass „Messbarkeit“ nicht automatisch „Einfachheit“ bedeutet. Mikroklimaeffekte sind kleinräumig: Unter einem Modul ist es nicht automatisch genauso wie zwei Meter daneben. Für Gemüse kann das bedeuten, dass du sehr genau hinschauen musst, ob du gleichmäßige Qualität bekommst oder ein Feld mit wechselnden Entwicklungsstadien. Hier helfen offene Datensätze und transparente Methoden. Wenn Datensätze wie HyPErFarm zeigen, wie Zeitreihen sauber abgelegt sind, wird es für Betriebe, Berater und Kommunen leichter, Projekte zu vergleichen und aus Fehlern zu lernen.

Offen sind außerdem Fragen, die eher nach Zukunft klingen, aber direkt in die Praxis greifen: Welche Modultechnologien und Layouts passen am besten zu Gemüse, ohne zu stark zu beschatten? Wie verändern sich Bewässerungsstrategien, wenn der Boden länger feucht bleibt – und wie vermeidet man dabei unerwünschte Nebenwirkungen? Und wie weist man Effekte fair nach, wenn Wetter und Marktbedingungen von Jahr zu Jahr stark schwanken? Genau solche Fragen entscheiden am Ende darüber, ob Agri-PV als Hitzeschutz ein Nischenkonzept bleibt oder in bestimmten Regionen ein robustes Werkzeug wird.

Solaranlagen auf Feldern können Gemüse in Hitzeperioden tatsächlich unterstützen – aber nicht, weil „Schatten immer gut“ wäre. Der plausible und in Quellen beschriebene Hebel ist die Entlastung über Mikroklima: weniger direkte Strahlung, potenziell mehr Bodenfeuchte und gedämpfte Extremspitzen. Dass sich das in einem Extremjahr auch im Ertrag zeigen kann, deutet das Beispiel aus 2018 an, in dem Fraunhofer ISE für Sellerie einen Zuwachs von +12 % gegenüber der Referenzfläche berichtet. Gleichzeitig zeigen die gleichen Berichte, dass Effekte je nach Kultur auch negativ ausfallen können. Für Gemüsebetriebe ist Agri-PV daher am stärksten, wenn sie als anpassbares System geplant wird: mit passendem Layout, klaren Messpunkten und einer ehrlichen Auswertung über mehr als eine Saison.