Monitoring
Projekt StaMoMo: »Erste Umsetzung des Standard-Monitoring-Konzepts in der Modellregion Agri-PV BW«
Um die Auswirkungen der Agri-PV zu verstehen und ihren Ausbau voranzutreiben, ist es unerlässlich bisherige Agri-PV-Anlagen im In- und Ausland detailliert und einheitlich zu erforschen. Zu diesem Zweck arbeitet das Fraunhofer ISE an einem Standard-Monitoring-Konzept. Dieses Konzept beinhaltet eine Liste von Parametern, die an jedem Standort erfasst werden, sowie einen Vorschlag der zugehörigen Sensorik. Messungen sollen in vier Bereichen erhoben werden: Kultur, Mikroklima, Boden und PV-Performance.
Innerhalb der ersten Phase des Vorhabens soll das Konzept finalisiert werden, sodass es universell umsetzbar ist. In der zweiten Phase des Projekts soll die Umsetzung des Konzepts in sechs Anlagen der »Modellregion Agri-PV BW« (Kressbronn am Bodensee, Oberkirch-Nußbach, Bavendorf, Heuchlingen, Augustenberg, Ihringen-Blankenhornsberg) erprobt werden. Die letzte Phase des Projekts zielt darauf ab, das Standard-Monitoring-Konzept der Öffentlichkeit zur freien Verfügung zu stellen. Mit Hilfe der Projektdokumentation wird es möglich sein, das modulare Konzept auf andere Agri-PV-Anlagen zu übertragen. Langfristig soll auf diese Weise eine Datenbank generiert werden, die es ermöglicht weltweit Anlagentypen anhand der gleichen Parameter zu vergleichen und je nach Eignung der Kulturen optimale Anlagendesigns abzuleiten.
Parameter:
- Kultur: Blattfeuchte [%], Photosyntheserate [μmol/m²s]
- PV-Performance: GHI (Global Horizontal Irradiance) [W/m²], POA (Plane of array irradiance) [W/m²], Diffuse horizontal irradiance (DHI) [W/m²], Albedo [%]
- Mikroklima: Lufttemperatur [°C], Luftfeuchtigkeit [%], Windgeschwindigkeit [m/s] und -richtung, PAR (Photosynthetically Active Radiation) [μmol/m²s], Niederschlag [mm]
- Boden: Temperatur [°C], Feuchtigkeit [%]
Kressbronn am Bodensee
In der letzten Märzwoche des Jahres 2024 wurde auf der Apfelplantage des Obsthofs Bernhard in Kressbronn am Bodensee ein umfangreiches Monitoringsystem installiert. Das System umfasst Bodensonden, Lichtsensoren, Sensoren für Blattfeuchtigkeit und -temperatur, Mikroklimastationen, eine Wetterstation sowie Referenzzellen.
Sensoren auf dem Bild: Blattfeuchtigkeit und -temperatur (oben links), Mikroklimateststation (oben rechts), Bodenfeuchte- und Temperatur in mehreren Tiefen (unten links), photosynthetisch aktive Strahlung (rechts).
Kompetenzzentrum Obstbau Bodensee
Anfang Juli 2024 wurde am KOB in Ravensburg das Monitoringsystem in Betrieb genommen. Dabei wurden die gleichen Sensoren verwendet, die auch in Kressbronn installiert wurden. Diese wurden in gleichen Mengen im statischen System (Feld Nord) und im nachgeführten System (Feld Mitte) sowie auf der Referenzfläche (Feld Süd) angebracht.
Leaf = Blattsensoren (Feuchtigkeit, Temperatur)
PAR = Sensor für photosynthetisch aktive Strahlung (PAR)
CBox = Schaltschrank
Oberkirch-Nußbach
Mitte August 2024 wurde das Monitoringsystem auf dem Obsthof Vollmer in Betrieb genommen. Auch hier wurden Sensoren in der Referenzfläche sowie an den Bäumen und im Boden unter den PV-Modulen installiert.
MICRO = Mikroklimastation
PAR = Sensor für photosynthetisch aktive Strahlung (PAR)
CBox = Schaltschrank
Staatliches Weinbauinstitut Freiburg
Die Viti-PV-Anlage des Projekts wurde im Oktober 2024 ebenfalls mit einem Monitoringsystem ausgestattet. Wie an den anderen Standorten wurden eine Mikroklimastation sowie Boden-, Blatt- und PAR-Sensoren installiert.
Leaf = Blattsensoren
CBox = Schaltschrank
Staatliche Lehr- und Versuchsanstalt für Wein- und Obstbau Weinsberg
Der nächste Meilenstein im Projekt wurde Anfang Februar 2025 erreicht: Das Monitoringsystem an der Agri-PV-Beerenanlage der LVWO in Heuchlingen wurde erfolgreich in Betrieb genommen. An diesem Standort befindet sich die Referenzfläche in einem Beerentunnel.
L = Blattsensoren (Feuchtigkeit, Temperatur)
PAR = Sensor für photosynthetisch aktive Strahlung (PAR)
Landwirtschaftliche Technologie Zentrum Augustenberg
Das Monitoringsystem der letzten im Rahmen der ersten Phase der »Modellregion Agri-PV BW« errichteten Anlage am LTZ Augustenberg wurde im März 2025 in Betrieb genommen. Das Bild zeigt die Mikroklimastationen auf der Referenzfläche (links), unter der nachgeführten Anlage (Mitte) und unter der statischen Anlage (rechts).
PAR = Sensor für photosynthetisch aktive Strahlung (PAR)
Micro = Mikroklimastation
Herausforderungen & Potenziale
Erkenntnisse aus Störungen: An den meisten Standorten muss das Team mit Sensorausfällen rechnen. Dies liegt zum einen an der Komplexität des installierten Systems, zum anderen daran, dass die zugekaufte Sensorik noch nicht langfristig im Zusammenspiel mit dem entwickelten System erprobt wurde. Das stellt jedoch nicht zwangsläufig einen Nachteil dar – vielmehr werden diese Erfahrungen als wertvolle Erkenntnisse in den aktuell entstehenden Leitfaden aufgenommen.Fokus auf eine Kultur pro Standort: Die Sensoren werden an jeder Anlage jeweils an einer Pflanzenreihe installiert. Das bedeutet, dass pro Standort nur eine Obst- bzw. Rebsorte untersucht wird. So werden beispielsweise an der Anlage der LVWO zwar verschiedene Strauch- und Erdbeerarten kultiviert, die Sensoren sind jedoch ausschließlich bei den Himbeeren angebracht.Strom im Blick: An den meisten Standorten wurden, sofern es technisch möglich war und die Anlagen bereits am Netz waren, zusätzliche Energiezähler installiert – obwohl diese ursprünglich nicht im Projektantrag vorgesehen waren. Mit diesen Geräten lässt sich die vom Betrieb über einen bestimmten Zeitraum verbrauchte elektrische Energiemenge präzise messen.
Kontakt
Tamara Bretzel
Projektleiterin
Fraunhofer-Institut für Solare Energiesystem ISE