| Aus vielen
Landwirten werden zunehmend Energiewirte.
Neben der Nahrungsmittelproduktion wird, politisch gewünscht
und gefördert (
Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz
[EEWärmeG]), die Biomasseerzeugung ein zweites und
immer öfter ein erstes Standbein. Sie können auch im Rahmen einer Energiegenossenschaft tätig werden. |
So stellen
sie z. B. die Rohstoffe für die Erzeugung Biokraftstoff,
Biogas und biogene Festbrennstoff und stellen die Flächen für
die Erzeugung von elektrischem Strom (PV-, Windkraft-Anlagen) zur Verfügung. |
| Die Betätigungsfelder der
Energiewirte sind sehr vielfältig. |
- Herstellung biogene Brenngase
- Biogas zur Strom- und Wärmeerzeugung
- Biomethan als Kraftstoff
- Strom aus Erneuerbaren Energien
- biogene Brennstoffe
- Flüssigbrennstoffe (Pflanzenöl,
Biodiesel, Bioethanol)
- biogene Festbrennstoffe
- Biomasse aus schnellwachsenden
Pflanzen (Riesen-Chinaschilf (Miscanthus floridulus), Mais, Raps,
Stroh aus Getreidepflanzen)
- Holz aus betriebseigenem Wald
(Brennholz)
oder aus Heckenschnitt (Hackschnitzel
aus schnell wachsenden Hölzern wie z. B. Pappeln und Weiden)
- Nutzung der Wasserkraft (Mini-Wasserkraftwerke)
- Bioreaktoren
(Biomeiler)
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Eine Biogasanlage erzeugt durch die Vergärung
von Biomasse Biogas. Hierzu werden in landwirtschaftlichen
Biogasanlagen meist Pflanzensilage und Gülle vergoren. Das entstandene Gas wird vor Ort in einem Blockheizkraftwerk (BHKW) zur Stromerzeugung genutzt. Als Nebenprodukte fallen Wärme
und ein Gärrest, der als Dünger verwendet wird, an.
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Ein Bürgersolarpark (Photovoltaik-Freiflächenanlagen)
fördert die Akzeptanz für Photovoltaikanlagen. Warum muss man auf jedes Haus eine eigene Anlage
packen? Sinnvoller ist es, in einer Gemeinde bzw. Stadt eine große Solaranlage zu bauen. Hier kann sich jeder Bürger
beteiligen, vor allen Dingen dann, wenn er kein geeignetes Dach zur Verfügung hat oder sich das Dach nicht
verschandeln oder den Anblick den Nachbarn die spiegelnden Flächen nicht zumuten will. Die Nachteile einer PV-Anlage
bezüglich des Brandschutzes (Blitzschutzanlage) oder bei einem
Feuer (Brandlöschung)
sind zunehmend in der Diskussion.
Für Wind- und Solarparks sollen die Betreibergesellschaften künftig nach
dem Gewerbesteuergesetz § 29 mindestens 90 %, statt bislang 70 % der Gewerbesteuer an die Standortkommunen zahlen. Dadurch wird u. a. eine
bessere Akzeptanz der Anlagen vor Ort erhofft. |
Photovoltaik-Freiflächenanlage
Photovoltaik-Freiflächenanlage an der
Bahnstrecke - Garding - St.Peter-Ording
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Die Freiflächenanlagen werden hauptsächlich auf Konversionsflächen erstellt. Darunter versteht man Böden mit hoher Schadstoffbelastung, ehemalige Mülldeponien oder früher militärisch genutzte Flächen. Aber auch Ackerland oder Grünflächen können in so genannten "landwirtschaftlich benachteiligten Gebieten" in begrenztem Umfang für Solaranlagen genutzt werden. Für die deren Ausweisung ist die jeweilige Landesregierung zuständig und die zuständigen Kommune muss muss für jede Freiflächenanlage eine Baugenehmigung erteilen. Dieses Verfahren ist zur Zeit ein langwieriges Verfahren, weil auch die ökologische Verträglichkeit und die Integration ins Landschaftsbild geprüft werden müssen.
Die Vorteile dieser Anlagen sind, dass die Ausrichtung der Module durch die Aufständerung weitgehend frei festgelegt werden kann. Die Standortwahl ist nur durch die rechtlichen Rahmenbedingungen eingeschränkt. Dabei kommen hochwertige landwirtschaftliche Flächen und ökologisch wertvolle Flächen nicht in Betracht. Aber auch Naturschutzbelange sind zu beachten, wobei Naturschutz mit nicht Umweltschutz verwechselt werden darf, da eine Photovoltaikanlage keine schädlichen Emissionen verursacht und Tiere noch Pflanzen nicht geschädigt werden. Die Beeinträchtigung des Landschaftsbildes wird immer wieder als Gegenargument der Gegner herangezogen. |
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Gardinger Photovoltaik-Freiflächenanlage 
Photovoltaik-Freiflächenanlage an der
Bahnstrecke - Garding - St.Peter-Ording
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Jede Gemeinde hat Grundstücke
für Photovoltaik-Freiflächenanlagen (z. B. Schafweiden,
Konversionsflächen, ehemaligen Mülldeponien),
die z. B. in Form einer Energiegenossenschaft, Energiegesellschaft oder GmbH & Co, KG) genutzt werden können.
Außerdem sollte das "Kirchturmdenken"
durch Kooperationen über die eigene
Grundstücks- bzw. Gemeindegrenze hinaus stattfinden. |
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Agri-Photovoltaik
Mit dem Agri-Photovoltaik-Verfahren wird ein Landwirt auch zum Ernergiewirt. Die landwirtschaftlichen Flächen werden zum Anbau von Getreide, Obst und Gemüse (Photosynthese), zur Weidewirtschaft (Schaf, Ziege, Rind) und gleichzeitig zur PV-Stromproduktion (Photovoltaik) genutzt. |
In Deutschland steckt die Agri-Photovoltaik (Bestandteil der Integrierten Photovoltaik) noch in den Kinderschuhen. Das soll sich ab 2023 ändern. Denn um Flächen besser für den Ausbau erneuerbarer Energien nutzen zu können, wird die Förderung der Agri-PV, im Rahmen der Freiflächen-Photovoltaikanlagen (PV-FFA) , mit der Novelle des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG 2023) ermöglicht.
Die weltweit installierte Leistung betrug ca. 14 GWp (im Jahr 2020). Das technisches Potenzial in Deutschland wird auf ca. 1700 GWp geschätzt.
Vorteile:
• riesiges Flächenpotenzial
• günstiger als kleine PV-Dachanlagen
• Zusatznutzen für die Landwirtschaft u. a. durch Schutz vor Hagel-, Frost- und Dürreschäden
Herausforderungen:
• zuverlässige Prognosen landwirtschaftlicher Erträge
• Optimierung des Anlagendesigns hinsichtlich der landwirtschaftlichen Bewirtschaftung
• Sicherung der landwirtschaftlichen Hauptnutzung für Agri-PV mit Tierhaltung Um Solarstrom und Lebensmittel auf derselben Fläche zu erzeugen, ist ein ausgewogenes Verhältnis von Licht und Schatten erforderlich. Das Fraunhofer ISE hat Modelle und Konzepte entwickelt, um die Erträge in Form von Energiegewinnung und landwirtschaftlichen Produkten durch gezieltes Lichtmanagement zu optimieren. |
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Durch Auswahl und Anpassung von Modultypen, Montagegestellen und Installationsparametern wird sichergestellt, dass die jeweiligen Pflanzen über den Tages- und Jahreslauf genügend Licht bekommen.
Zentrale Elemente der Forschung zu Agri-PV sind Interaktionen und Synergien zwischen der landwirtschaftlichen und
der photovoltaischen Ebene. Ein angepasstes Anlagendesign
mit gezieltem Lichtmanagement und die Auswahl geeigneter Kulturarten können die landwirtschaftlichen Erträge
stabilisieren oder sogar erhöhen. Vor allem in zunehmenden
Trockenperioden lassen sich so Ernteausfälle reduzieren oder
ganz vermeiden. Der Bewässerungsbedarf sinkt durch die Teilverschattung, die Winderosion nimmt ab. Die PV-Unterkonstruktion kann außerdem für Schutznetze oder -folien genutzt
werden oder diese sogar ersetzen. Die Resilienz des Obst- und
Gemüseanbaus gegenüber Hagel, Frost und Dürre steigt. |
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Die Agri-Photovoltaik erzeugt nicht nur Strom. Sie bietet auch viele Vorteile für die Landwirtschaft.
• Agri-Photovoltaikanlagen schützen die Pflanzen und die Ernte vor Wetterextremen wie Hitze, Dürre, Starkregen, Hagel und Wind.
• Landwirtschaftliche Maschinen in unterschiedlichen Größen können wie
gewöhnt unter den Agri-Photovoltaikanlagen eingesetzt werden.
• Der Einsatz von Agri-Photovoltaikanlagen fördert die Ernteerträge.
• Neben der Investition in eine eigene Anlage bietet AgroSolar Europe auch ein Pachtmodell an, sodass der
landwirtschaftliche Betrieb keinerlei Aufwand mit der Errichtung
und Stromvermarktung hat.
• Mit Agri-Photovoltaikanlagen kann kontrolliert Humus aufgebaut werden. Gleichzeitig sinkt der Düngemittelverbrauch. Das fördert auch die Speicherung von CO2 im Boden. Das ist ein Vorteil für die Fruchtbarkeit der Äcker und für die Umwelt. Nach drei bis fünf Jahren Nutzung der Anlage und angepasster Bodenbearbeitung kann eine signifikante Steigerung der CO2-Speicherung erreicht werden.
Quelle : AgroSolar Europe GmbH |
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Agri-PV-Plattform
AgroSolar Europe GmbH
Agri PV — Doppelte Ernte für eine nachhaltige Zukunft
AgroSolar Europe GmbH
Agri-PV — Gemeinsam für mehr Klimaresilienz
BayWa r.e. AG
Gemeinsam ein Feld beackern – Agriphotovoltaik löst gleich zwei Probleme
EnBW Energie Baden-Württemberg AG |
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Immer
mehr Landwirte betreiben eigene Windkraftanlagen oder beteiligen sich an der Erstellung und Nutzung dieser Anlagen
in Form von Windparks. Oft beschränkt sich
aber auch die Beteiligung nur auf die Verpachtung der notwendigen Aufstellungsflächen. |
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Ein Bürgerwindpark fördert die Akzeptanz für Windkraftanlagen, wenn diese von einer Gemeinde,
einem Gemeindeverband bzw. einer Stadt gebaut wird und nicht von den großen Energieversorgern. Hier kann sich
jeder Bürger beteiligen, denn Kleinwindkraftanlagen
werden in den meisten Baugebieten nicht genehmigt. Außerdem
sollte das "Kirchturmdenken" durch Kooperationen über die eigene Grundstücks- bzw. Gemeindegrenze hinaus stattfinden. |
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Die hohe regionale Akzeptanz und Teilhabe an den Bürgerwindparks entstehen unter enger Zusammenarbeit zwischen den jeweiligen Initiatoren, die Personen aus der Region sind, mit den beteiligen Gemeinden und der ortsansässigen Bevölkerung.
In Nordfriesland sind die Bürgerwindparks bereits die Regel. Hier sind ca. 90 % aller Windparks unter Bürgerbeteiligung entstanden. Jede Gemeinde hat Grundstücke, die als Aufstellflächen mit der geringsten Auswirkung durch Schall oder Schattenwurf ausgewählt werden können. Die Bürgerbeteiligung kann in Form einer Energiegesellschaft (Genossenschaft oder GmbH & Co, KG) aufgestellt werden. |
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Wünschenswert ist die Verspargelung der Landschaft nicht.
Dazu kommen dann noch die riesigen Türme der Überlandleitungen (Freileitungen).
(Ich bin kein Gegner der Windenergie, aber ein wenig weniger bzw. konzentriert, wäre angesagt)
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Kleinwindkraftanlagen
(KWKA) |
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Kleinwindkraftanlage
für Netz- und Inselsysteme |
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Kleinwindkraftanlagen (max. 70 kW; Anlagen für private Haushalte leisten zwischen
0,4 bis 30 kW) für private und gewerbliche Zwecke zur
Nutzung von Windkraft sind von vielen Herstellern schon in
Betrieb bzw. in der Entwicklung. Hier wird eine einfache robuste
Bauweise, die eine Lebensdauer von 20 Jahre und ein annehmbares
Preis-/Leistungsverhältnis hat, angestrebt. Auch sollte
die Amortisationszeit, je nach Standort, bei ca. 8 bis 12
Jahren liegen. |
In der IEC-NORM
61400-2:2006 werden Klein-Windkraftanlagen nach folgenden
Vorausetzungen festgelegt. Die Rotorfläche muss kleiner
sein als 200 m² bei 350 W/m². Das bedeutet, dass
die Kleinwindkraftanlagen eine maximale Leistung von 70 kW
haben dürfen. Die Turmhöhe darf 20 m nicht überschreiten. |
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Die Kleinwindkraftanlagen sind im Gegensatz zu Photovoltaikanlagen zur Zeit für Privathaushalte
noch eine Seltenheit. Diese Anlagen werden hauptsächlich für autarke Inselanlagen bei Ferien- und Wochendhäusern,
in Kleingärten und auf Booten bzw. Schiffen eingesetzt. Eine Hybridanlage,
die aus einer PV-Anlage und Windkraftanlage den Strom zur Eigennutzung bzw. Netzeinspeisung herstellt oder zum Laden eines großen Solarakkus genutzt werden
kann. Durch die bivalente Lösung wird die Nutzungszeit verlängert,
da dann auch bei bewölktem und stürmischem Wetter (auch in der
Nacht) Strom erzeugt wird. |
Da die Hochsaison für Kleinwindkraftanlagen
im Winterhalbjahr liegt, sind sie eine ideale Ergänzung zur Photovoltaik
bei einer Inselversorgung (Inselbetrieb). |
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Kleinwindkraftanlage |
Quelle:
ZACK Gesellschaft für innovative Heizungssysteme mbH |
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Vertikal-Windgeneratoren |
Quelle:
MITTRONIK GmbH |
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Das Hauptproblem wird wohl in der Akzeptanz der Nachbarn und
Behörden liegen. |
| Grundsätzlich gibt es zwei
Typen von Kleinwindkraftanlagen: |
- Rotorblätter drehen sich
um eine vertikale Achse
- Rotorblätter drehen sich
um eine horizontale Achse
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Jede Kleinwindanlage
braucht einen Wechselrichter, der den erzeugten
Strom in konstante 230 Volt und 50 Hertz umwandelt, damit
er im Haus genutzt werden kann. |
Vertikale
Kleinwindkraftanlagen bestehen aus einem Getriebe und Generator, die in den meisten Fällen
auf dem Boden befestigt sind. Zur Zeit ist die Windausbeute
geringer als die der horizontale Kleinwindkraftanlagen. |
| Merkmale für vertikaler
Kleinwindkraftanlagen: |
- Stromerzeugung auch bei schwachem
Wind
- Keine Abschaltung bei starkem
Wind
- Unabhängig von der Windrichtung
und somit keine Nachführung (Ausrichtung) notwendig
- Auch bei turbulenten Windströmungen
einsetzbar
- Sehr leiser Betrieb
- Bei niedrigen Windgeschwindigkeit
in Bodennähe ein schlechter Wirkungsgrad
- Wartungsaufwand relativ aufwendig
(Auswechselung des Hauptlagers - Demontage der ganzen Kleinwindkraftanlage)
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Horizontale
Kleinwindkraftanlagen bestehen aus einer horizontalen
Achse mit einem Rotor/Generator, Rahmen/Azimutlager und einer Windfahne. |
| Merkmale für horizontale
Kleinwindkraftanlagen sind: |
- Langlebigkeit durch Erfahrungen
aus den Großwindkraftanlagen
- Guter Wirkungsgrad schon bei
Windgeschwindigkeiten von 3 m/s
- Geräuschpegel je nach Windradtyp
unterschiedlich
- Zur Zeit noch effizienter als
vertikale Kleinwindkraftanlagen
- Abhängig von der Windrichtung,
somit muss ist eine Nachführung (Ausrichtung) notwendig
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Kleinwindkraftanlagen
müssen genehmigt werden und den Vorschriften inbezug auf
Lärm und Schattenwurf entsprechen. Leider entscheiden die regionale
Behörden immer noch unterschiedlich. Die Bauämter können
hier Auskünfte erteilen. In einigen Bundesländern sind Anlagen
bis zu 10 m Höhe genehmigungsfrei, aber verzichten nicht auf ein
statisches Gutachten. |
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Architekt
erfindet neue Technologie |
Neue Ideen sind gefragt,
wenn es um den Ausbau der erneuerbaren Energien geht. Ein
Architekt aus Freiburg hat möglichweise einen Kompromiss
gefunden, mit dem Gegner und Befürworter von Windrädern
einverstanden sind. Er baut die Windräder direkt auf
Baumspitzen. |
Mit Windkraftanlagen auf Baumkronen greift der Freiburger Architekt
Wolfgang Frey in die Diskussion um die Windkraft ein.
Als Prototyp hat er in Freiamt im Kreis Emmendingen
auf einer rund 30 Meter hohen Douglasie eine Windkraftanlage
montiert. Eine Gesetzeslücke in den
Genehmigungsvorschriften macht es möglich. |
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Windenergie
Logger PCE-WL 2 mit Display |
Quelle:
PCE Deutschland GmbH |
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Um die Windsituation vor der Inbetriebnahme einer Windkraftanlage zu messen und zu analysieren wird ein Windenergie-Logger eingesetzt. Damit werden die Messwerte für Windgeschwindigkeit und Windrichtung auf einer SD-Karte gespeichert. Nach einer Messung können die Windenergiedaten an einem Computer ausgewerten werden.
Der Windsensor misst die Windgeschwindigkeit bis zu 40 m/s und die Windrichtung über einen Bereich
von 2,5° bis 357,5°. Das Schalenkreuz ist mit verschleißarmen Reedrelais ausgestattet. Zusätzlich
sind mit einem Display die Aufzeichnungstakte der gespeicherten
Werte für Windrichtung und Windgeschwindigkeit abzulesen.
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Mini-Wasserkraftwerke
gibt es in den verschiedensten Ausführungen. Es gibt Inselsanwendungen,
d. h. es ist keine öffentliche Stromversorgung vorhanden. Außerdem
wird der Wunsch, Strom zum Eigengebrauch oder/und zur Einspeisung
in das öffentliche Stromnetz zu erzeugen, immer aktueller.
Natürlich sind solche Lösungen als Beitrag zur CO2-Reduzierung
sinnvoll. >
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Biomeiler |
Quelle:
Naturinsel Drachenmühle |
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Bioreaktoren
und Biomeiler können genutzt werden um Warmwasser,
Methangas und Biomasse zu erzeugen. >
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