Aktuell werden in Deutschland rund 25.500 Hektar Beerenobst angebaut (davon 18.500 Hektar Erdbeeren und 7.000 Hektar Strauchbeeren). Die meisten Betriebe mit Strauchbeerenanbau befinden sich in Baden-Württemberg.

Die Intensivierung beim Beerenobst hat in den vergangenen Jahren zu einem starken Wandel im Anbau und der Verfügbarkeit von Beeren geführt. Der sogenannte »geschützte Anbau«, unter Überdachungssystemen oder in Folientunneln, hat stark zugenommen.

Der überdachte Anbau bietet Produktionssicherheit und eine jahreszeitlich verlängerte zuverlässige Marktbelieferung, vor allem für große Betriebe (über 20 Hektar).
Die ersten Folientunnel wurden in den 1990er Jahren bei Erdbeeren aufgestellt, wobei sich die Verbreitung zunächst auf die Frühgebiete der Rheinebene (damals etwa 120 Hektar) beschränkte. Durch immer häufigere Wetterextreme und gestiegene Qualitätsanforderungen des Handels wurden 2018 bereits 1500 Hektar Beeren unter Dach bei kaum veränderter Gesamtfläche angebaut.

Aufgrund dieser historischen Entwicklung liegen im Beerenanbau bereits viele Erfahrungen zur Kulturführung unter Überdachungen vor. Viele Überdachungskonstruktionen sind technisch bereits so massiv ausgeführt (Stahlrohrkonstruktionen), dass sie sehr lange Standzeiten ermöglichen (10 bis 20 Jahre).

Unter der 0,2 ha große Agri-PV-Anlage am Standort Heuchlingen werden die Kenntnisse der Kulturführung verschiedener Beeren von Folienüberdachungen unter den technischen Bedingungen von PV-Überdachungen angewendet. Dabei liegt der Fokus auf der Anpassung der PV-Technologie an die Anforderungen der Kulturen.

Containerkultur

Der Anbau von Beerenobst unter Dach findet zunehmend als sogenannte »erdelose Kultur« statt. Darunter versteht man den Anbau in Rinnen oder Töpfen, die mit Substraten wie Torf oder Kokosfaser gefüllt sind. Das Wurzelvolumen dieser »Containerkulturen« ist daher begrenzt, es muss bewässert aber auch entwässert werden, Nährstoffe müssen über flüssige Düngemittel zugeführt werden. Im Rahmen des Projekts sollen also die Auswirkungen der PV-Anlage auf die Kulturführung von Beeren im Substrat (torffrei bzw. stark torfreduzierte) untersucht werden.

Recycling statt Nährstoffaustrag

Die Agri-PV-Anlage in Heuchlingen zeichnet sich durch ihre geschlossenen Kreisläufe aus, denn das Anlagendesign in Form eines Dachs ermöglicht das Auffangen von Regenwasser. Dieses ist aufgrund seiner Wasserhärte besser für die Bewässerungszwecke geeignet als Brunnenwasser. Anschließend wird das gesammelte Regenwasser mit einer Nährlösung angereichert, die für ein optimale Pflanzenwachstum notwendig ist. Da Topfkulturen immer mit mehr Wasser versorgt werden als sie tatsächlich benötigen, wird das überschüssige Bewässerungswasser (Drainwasser) aufgefangen, gereinigt, und wieder dem Bewässerungskreislauf zugeführt. Die benötigte Energie für Pumpen, Entkeimung und Steuerung soll die Agri-PV-Anlage liefern.

Die benötigte Energie für die Pumpen, Dosatron und die Steuerungsanlage soll die Agri-PV-Anlage liefern. Die Anlage hat eine installierte Leistung von 113 kWp.

Zu den Steinobstarten gehören Kirsche, Pflaume, Pfirsich und Aprikose. Bei diesen Obstarten entwickelt sich pro Fruchtknoten nur eine Samenanlage. Süßkirschen, die als Tafel-, Brenn- und Konservenobst verwendet werden, gehören zu den ältesten Obstpflanzen der Welt. Baden-Württemberg ist mit 2.600 Hektar das bedeutendste Bundesland für den heimischen Süßkirschenanbau. Mit 13.800 Tonnen produzierte das Land im Jahr 2023 rund 42,5 Prozent der beliebten Früchte. An zweiter Stelle lag Niedersachsen (5.000 Tonnen auf 500 Hektar), gefolgt von Rheinland-Pfalz (2.800 Tonnen auf 700 Hektar). Das wichtigste Süßkirschenanbaugebiet in Baden-Württemberg ist der Ortenaukreis (1.450 ha), gefolgt vom Bodenseegebiet (400 ha).

Kirschbäume werden in Plantagen in Reihen gepflanzt und haben eine relativ niedrige Wuchshöhe von drei bis vier Metern. Der niedrige Wuchs erleichtert den Pflegeschnitt, die Behandlung mit Pflanzenschutzmitteln und vor allem die Ernte der Früchte. Zu den Gründen für die geringere Kirschenernte im Jahr 2023 gehörten eine frühe Blüte und regional auftretende Spätfröste, die sich negativ auf die Früchte auswirkten. Darüber hinaus führten Schädlingsbefall und lokale Unwetter mit Starkregen zu Ertragseinbußen.

Im Süßkirschenanbau bereiten die Kirschessigfliege und die Kirschfruchtfliege große Probleme. Da viele wirksame Pflanzenschutzmittel ihre Zulassung verloren haben, ist die Bekämpfung schwierig. Als nicht-chemische Bekämpfungsmaßnahme sind feinmaschige Netze gut geeignet, um vor Befall zu schützen. Bei reifen Früchten kann auch Vogelfraß zu Qualitätsmängeln und Ertragseinbußen führen. Ein weiteres Problem sind lang anhaltende Regenfälle, die reife Kirschen aufplatzen lassen und damit unverkäuflich machen. Auch hier schützen sich die Betriebe teilweise mit Folienabdeckungen oder Überdachungen. Eine ganzjährige Überdachung wie bei Agri-PV-Systemen ist bei Tafelkirschen nicht üblich.

Das obere Bild zeigt die Traufe über der Fahrgasse. Sie dient der Ableitung von Niederschlagswasser in die Fahrgasse, ist aber vogeldicht.

Das 0,2 Hektar große Agri-PV-System hat eine Gesamtlänge von 80 Metern, wobei die Vorgewende jeweils sechs Meter umfassen. Zusätzlich wurde eine Vergleichsanlage in gleicher Größe mit Folienüberdachung errichtet. Das System ist mit einem dauerhaft installierten Netz zur Bekämpfung der Kirschessigfliege ausgestattet. Zudem besteht die Möglichkeit, die Anlage temporär einzunetzen, um die Früchte vor Vogelfraß zu schützen. Nach der Ernte kann das Netz entfernt werden, wie es auch in konventionellen Anbausystemen üblich ist.

Bei der Planung dieser Anlage wurde besonderes Augenmerk auf die regendichte Dachfläche über den Bäumen gelegt, um Ertragseinbußen durch Regenereignisse zu vermeiden. Eine Firstöffnung sorgt dafür, dass ein Hitzestau unter den PV-Modulen verhindert wird.

Süßkirschenanbau

Das Forschungsvorhaben zielt darauf ab, zu demonstrieren, dass Agri-PV eine vielversprechende Lösung für den Anbau von Süßkirschen darstellt. Beispielweise kann das Drahtspalier für die Baumerziehung an den Pfosten der Anlage montiert werden. Ebenso kann das Drahtgerüst für die Bewässerungsschläuche an den Pfosten befestigt werden.

Die Bäume wurden im März 2024 gepflanzt. Es wurden 12 aktuelle Marktsorten aufgepflanzt, die momentan und mittelfristig einen wesentlichen Anteil am erzeugten Süßkirschproduktionsvolumen haben. Bei dieser Sortengruppe sind die Fragestelluingen in Bezug auf eine Eignung für den Anbau unter Agri-PV-Bedingungen von besonderer Bedeutung. Die Bäume wurden 2022 veredelt und 2024 als Knip-Bäume gepflanzt.

Im Projekt wird untersucht, wie sich die Beschattung durch die PV-Module auf die Fruchtqualität, das Mikroklima und den Befall mit Krankheiten und Schädlingen auswirkt. Zusätzlich sollen die Vor- und Nachteile von Agri-PV-Systemen im Vergleich zu Folienüberdachungssystemen aus pflanzenbaulicher und arbeitswirtschaftlicher Sicht beleuchtet werden. Darüber hinaus werden verschiedene Erziehungssysteme auf die Eignung für den Anbau unter APV-Bedingungen überprüft.

Photovoltaik

Die Agri-PV-Anlage hat drei Zonen mit unterschiedlichen PV-Modulen mit unterschiedlichen Transparenzgraden:

Zone 1 – Maximale Transparenz: Bifaziale, semitransparente Doppelglas-Module, ca. 77% Lichtdurchlässigkeit, 115 Wp (ca. 55 kWp)

Zone 2 - Mittlere Transparenz: Bifaziale, semitransparente Doppelglas-Module, ca. 49% Lichtdurchlässigkeit, 250 Wp (ca. 119 kWp)

Zone 3 – Minimale Transparenz: Vorgewenden mit bifazialen, semitransparenten Doppelglas-Modulen, ca. 10% Lichtdurchlässigkeit, 455 Wp (ca. 51 kWp)

Die gesamte Anlage weist eine Leistung von 225 kWp auf. Um die Wirtschaftlichkeit der Anlage zu optimieren, wurden nahezu vollverschattenden bifaziale PV-Module in den äußersten vier Metern des Vorgewendes installiert. Diese PV-Module weisen einen höheren Stromertrag auf. Im Bereich des zwei Meter breiten Vorgewendes, welches unmittelbar an die Baumkronen angrenzt, wurden semitransparente PV-Module installiert. Dadurch kann eine ausreichende Lichteinstrahlung gewährleistet werden, was wiederum einen positiven Einfluss auf die Photosynthese der Bäume hat.

Referenzen:

Bundesinformationszentrum Landwirtschaft (2023). Kirschen. Beitrag.

KOB (2023). Steinobst. Beitrag.

Kösler, J. (2023). Der baden-württembergische Baumobstanbau Arten- und Sortenvielfalt im Land der Sonderkulturen. Statistisches Monatsheft BW 4/2023.

Statistisches Bundesamt (2023). Kirschenernte 2023 um 17,5 % geringer als im Vorjahr. Pressemitteilung.