Photovoltaik-Freiflächenanlagen | Umweltbundesamt

Flächeninanspruchnahme durch Photovoltaik-Freiflächenanlagen

Freiflächenanlagen (PV-FFA) nehmen, anders als PV-Dachanlagen, zusätzliche Freiflächen in Anspruch. Die pro Megawatt benötigte Fläche geht allerdings stetig zurück. Wurden im Jahr 2006 noch 4,1 ha/MW (Hektar pro Megawatt) benötigt, waren es 2021 nur noch ca. 1 ha/MW. Dies hängt vor allem mit der kontinuierlichen Leistungssteigerung der Module zusammen. Dadurch kann auf der gleichen Fläche heute deutlich mehr Solarstrom gewonnen werden.

Ende 2021 waren in Deutschland auf etwa 32.000 ha Photovoltaik-Freiflächenanlagen installiert. Davon entfallen ca. 11.460 ha (36 %) auf sogenannte Konversionsflächen (z. B. alte Militärflächen oder Deponien), 9.600 ha (30 %) auf Ackerflächen und 2.440 ha (8 %) auf Randstreifen an Verkehrswegen, welche teilweise ebenfalls den Ackerflächen zuzuordnen sind. Die installierte Photovoltaik-Leistung auf Ackerflächen und Randstreifen an Verkehrswegen entspricht lediglich 0,07 % der gesamten landwirtschaftlichen Fläche Deutschlands. Auch wenn dieser Anteil gering ist, ist es grundsätzlich wünschenswert, auch weiterhin einen möglichst großen Anteil der benötigten Photovoltaikanlagen auf Dächern zu installieren, um die zusätzliche Flächeninanspruchnahme gering zu halten.

Das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) 2023 gibt bis zum Jahr 2030 ein Ausbauziel von 215 Gigawatt (GW) für die Photovoltaik vor. Im Vergleich zum Ausbaustand Ende 2022 soll sich die installierte Leistung in den folgenden acht Jahren ungefähr verdreifachen. Nimmt man an, dass die Hälfte des PV-Ausbaus auf Gebäuden erfolgt und die andere Hälfte auf Freiflächen, würden bei einem Flächenbedarf von ca. 1 ha/MW bei neueren Photovoltaik-Freiflächenanlagen (PV-FFA) bis Ende 2030 zusätzlich zu den bereits Ende 2021 belegten ca. 32.000 ha weitere 63.000 ha an Fläche benötigt werden. Diese insgesamt rund 95.000 ha würden ca. 0,3 % der Gesamtfläche Deutschlands (knapp 35,8 Mio. ha) belegen. Bezieht man die benötigte Gesamtfläche ausschließlich auf landwirtschaftlich genutzte Flächen (Gesamtfläche: rund 16,7 Mio. ha) ergäbe sich ein Anteil von ca. 0,6 %, so ein UBA-Gutachten. Im Vergleich dazu werden momentan fast 14 % der landwirtschaftlich genutzten Flächen für den Anbau von Energiepflanzen zur Erzeugung biomassebasierter Energie genutzt (siehe unten).

Seit dem EEG 2004 wird der Zubau von Photovoltaikanlagen auf Freiflächen durch das EEG räumlich gesteuert. Zu Freiflächenanlagen gehört laut EEG jede Solaranlage, die nicht auf, an oder in einem Gebäude oder einer sonstigen baulichen Anlage angebracht ist. Die geförderten Flächenkategorien änderten sich mit verschiedenen Novellen des EEG. Das EEG 2023 fördert gemäß § 37 die Errichtung von PV-FFA

• auf Flächen im Bereich von bestimmten Bebauungsplänen;
• auf Flächen für die bestimmte Planfeststellungs- oder immissionsschutzrechtliche Verfahren durchgeführt wurden (z. B. Abfallbeseitigungsanlagen),
• auf Flächen innerhalb eines 500 Meter-Streifens entlang von Autobahnen und bestimmten Schienenwegen,
• auf Acker- und Grünlandflächen in sogenannten benachteiligten Gebieten.

Weiterhin ist die EEG-Förderung möglich auf bestimmten Flächen, die im Eigentum des Bundes oder der Bundesanstalt für Immobilienaufgaben stehen und für die Entwicklung von Solaranlagen vorgesehen sind, sowie auf künstlichen oder erheblich veränderten Gewässern im Sinne von § 3 Nummer 4 und 5 des Wasserhaushaltsgesetzes (Floating-PV). Diese Anlagen dürfen maximal 15 % der Wasserfläche mit Solarmodulen belegen und ein Uferabstand von 40 Metern ist einzuhalten.

Infolge der niedrigen Modul- und hohen Strompreise können sich inzwischen PV-FFA auch ohne EEG-Förderung rechnen, sog. PPA-Anlagen. „Power Purchase Agreement“ (PPA) bedeutet, dass die Anlagenbetreiber ihren Strom direkt an Stromversorger, Direktvermarkter oder an Unternehmen verkaufen. Sie sind nicht an die im EEG förderfähigen Flächen gebunden. Daher stehen ihnen grundsätzlich alle Flächen offen. Sie müssen jedoch genauso wie geförderte PV-FFA ein baurechtliches Genehmigungsverfahren durchlaufen. Sowohl für geförderte als auch ungeförderte Photovoltaikanlagen gilt, dass die erzeugten Strommengen nicht unbegrenzt im Strommarkt gewinnbringend integriert werden können. Somit sind der photovoltaischen Stromerzeugung auch bereits ökonomische Grenzen gesetzt, die einem unbegrenzten Anstieg der Flächeninanspruchnahme entgegenstehen. Es ist davon auszugehen, dass nur ein relativ geringer Teil der potenziell nutzbaren Flächen tatsächlich für den Bau von PV-Anlagen genutzt wird.

Besondere Solaranlagen

Neben den konventionellen PV-FFA werden durch das EEG 2023 verschiedene „besondere Solaranlagen“ gefördert, bei denen die Stromerzeugung mit einer parallelen Nutzung derselben Fläche verknüpft wird:

Agri-PV auf Acker-, Dauerkultur-, mehrjährigen Kultur- und Grünlandflächen, die kein Moorboden sind. Voraussetzung für diese Förderkategorie ist, dass die Flächen weiterhin überwiegend landwirtschaftlich bewirtschaftet werden und sie die Anforderungen erfüllen, die in Festlegungen der Bundesnetzagentur nach § 85c EEG 2023 an sie gestellt werden. Dazu zählen bestimmte naturschutzrelevante Vorgaben. Bei dieser multifunktionalen Flächennutzung kann – durch erhöhte Aufständerung oder vertikale Montage der Module – dieselbe Fläche sowohl für die Stromerzeugung als auch für einen landwirtschaftlichen Anbau genutzt werden. Dabei bleibt der Nutzpflanzenanbau die Hauptnutzung, während begleitend Solarstrom erzeugt wird.

Parkplatz-PV oberhalb von Parkplatzflächen. Hier wird eine Parkplatzfläche parallel mit hoch aufgeständerten Solarmodulen genutzt.

Moor-PV sind Solaranlagen, die auf entwässerten Moorböden aufgeständert werden und bei denen gleichzeitig das Moor wiedervernässt und renaturiert wird. Für die Förderung dieser Anlagen sind bestimmte naturschutzrelevante Anforderungen an die jeweiligen Installationsorte und an Errichtungs- und Betriebsweise zu erfüllen, z. B. zu Mindestwasserständen. So sollen devastierte Moorböden renaturiert und eine schonende Errichtung und Betriebsweise von Solaranlagen auf diesen Böden sichergestellt werden.

Stärkere Ausrichtung der Flächenkulisse an Umweltbelangen

Freifläche ist nur begrenzt verfügbar. Ihre Nutzung sollte daher effektiv und unter Berücksichtigung der unterschiedlichen, an sie gestellten Ansprüche erfolgen. In einem Forschungsprojekt im Auftrag des Umweltbundesamtes wurden Kriterien für eine umweltverträgliche Standortsteuerung für den weiteren Ausbau der Solarenergie herausgearbeitet: PV-FFA sollten vorrangig außerhalb von ökologisch hochwertigen oder geschützten Flächen und stattdessen auf versiegelten (z. B. Parkplätze) oder vorbelasteten Flächen (z. B. Altlastenstandorte, Deponien, Halden, stillgelegte Tagebau- oder Konversionsflächen, Seitenflächen von Autobahnen) ohne besondere ökologische Funktion errichtet werden. Zur Sicherung der Nahrungsmittelproduktion sollten auch Ackerflächen mit hoher Bodengüte in der Regel nicht mit PV-FFA überständert und die Installation von Agri-PV vorangetrieben werden.

PV-FFA können die Fläche, in Abhängigkeit von deren Ausgangszustand, ökologisch aufwerten. Eine entsprechende Ausgestaltung der Anlage und des Pflegemanagements kann aus artenarmem Acker- oder Intensivgrünland artenreiches Grünland entwickeln und so zu einer höheren ⁠Biodiversität⁠ beitragen. Zudem kann sich der Boden erholen, wenn die Fläche aus der intensiven ackerbaulichen Bewirtschaftung herausgenommen wird und Biozid- und Nährstoffeinträge sinken. Bei ökologisch hochwertigen Ausgangsflächen kann es jedoch (z. B. durch eine dichte Modulstellung oder intensive Bewirtschaftung) zu einer Verschlechterung des ökologischen Wertes der Fläche und zu einer Artenverarmung kommen.

Daher ist vor Installation einer PV-FFA eine Prüfung des jeweiligen Standortes erforderlich. Die Flächen sollten nach den o. g. Kriterien ausgewählt werden. Bei der Errichtung und dem Betrieb der Anlagen ist darauf zu achten, die Beeinträchtigungen des Naturhaushaltes und der ökologisch wertvollen Arten so gering wie möglich zu halten. Genauere Vorgaben zur Eingriffsminimierung (Modulabstände, Biozidverzicht, extensive Bewirtschaftung, etc.) oder zu erforderlichen Ausgleichsmaßnahmen können durch Fördervorgaben bzw. durch Auflagen in der ⁠Bauleitplanung⁠ sichergestellt werden.

Flächeninanspruchnahme durch Photovoltaik im Vergleich zur Bioenergie

Vergleicht man erneuerbare Energiequellen, ist die jeweilige Flächeninanspruchnahme ein wichtiges Kriterium. Denn insbesondere fruchtbare Böden sind zunehmend knappe Ressourcen, mit denen sorgsam umzugehen ist. Verschiedene Studien wie die „Langfristszenarien und Strategien für den Ausbau der erneuerbaren Energien“ haben gezeigt, dass der flächenbezogene Stromertrag aus Photovoltaik um ein Vielfaches höher ist als die ⁠Stromerzeugung aus Anbaubiomasse wie Mais oder Raps. Eigenen Berechnungen des Umweltbundesamtes zufolge kann pro Hektar im Jahr rund 40-mal mehr Strom durch neue Photovoltaikanlagen erzeugt werden (ca. 800 MWh) als beispielsweise durch Biogasanlagen, die mit Mais beschickt werden (im Mittel 20 MWh). Auch wenn für Photovoltaik zum Ausgleich der fluktuierenden Stromerzeugung Speicherverluste berücksichtigt werden, bleibt die Flächeneffizienz der Stromerzeugung aus Anbaubiomasse um ein Vielfaches geringer als aus Photovoltaik. Um die gleiche Menge Strom aus Photovoltaik zu erzeugen, ist also nur ein Bruchteil der zur Bioenergieerzeugung benötigten Fläche nötig. So könnte der Nutzungsdruck auf landwirtschaftliche Flächen verringert werden und Flächen für andere Nutzungen, zum Beispiel für eine umweltverträgliche Nahrungsmittelproduktion oder für Naturschutzmaßnahmen, freigestellt werden. Zudem ist auf PV-Freiflächen der Eintrag von Bioziden und Dünger deutlich geringer als beim Anbau der meisten Energiepflanzen. Die insgesamt deutlich geringeren negativen Umweltwirkungen der PV-FFA sind ein Grund dafür, dass das Umweltbundesamt von der Förderung der energetischen Nutzung von Anbaubiomasse abrät.

Anders als Energiepflanzen kann Solarenergie auch auf bebauten oder unfruchtbaren Böden erzeugt werden. Weiterhin können vorbelastete Standorte, die für eine Nahrungsmittelerzeugung nicht geeignet sind, genutzt werden. Um Flächen optimal zu nutzen und fruchtbare oder ökologisch wertvolle Flächen zu schonen, sollten Solaranlagen daher vorzugsweise auf bebauten, versiegelten, vorbelasteten oder ökologisch und ökonomisch weniger wertvollen Bereichen installiert werden.