Masterarbeit: Ökobilanzierung von Agri-Photovoltaik in Kombination mit Energiespeichersystemen

Masterarbeit: Ökobilanzierung von Agri-Photovoltaik in Kombination mit Energiespeichersystemen

Im Rahmen des Abschlusses seines Masterstudiums im Studiengang Erneuerbare Energien Management hat unser Mitarbeiter Leon Bruno Hoffmann im Februar 2026 seine Masterarbeit erfolgreich fertiggestellt. Der Titel der Arbeit lautet: Ökobilanzierung von Agri-Photovoltaik in Kombination mit Energiespeichersystemen – Eine modellhafte Analyse des Umweltfußabdrucks von Agri-Photovoltaik- und Freiflächenanlagen mit Energiespeicherung und Wasserstoffnutzung in Thüringen.

Die Energiewende in Deutschland führt zu einer zunehmenden Flächenkonkurrenz zwischen Landwirtschaft und erneuerbarer Energieerzeugung sowie zu einem steigenden Bedarf an Energiespeichern. Agri-Photovoltaik (Agri-PV) bietet hierfür einen Lösungsansatz, indem landwirtschaftliche Produktion und Stromerzeugung auf derselben Fläche kombiniert werden. In Verbindung mit Energiespeichersystemen kann zudem eine dezentrale und unabhängigere Energieversorgung ermöglicht werden.

Ziel der Arbeit war es, die Umweltwirkungen einer hochaufgeständerten, für den Apfelanbau optimierten Agri-PV-Anlage in Thüringen zu bewerten und mit konventionellen Systemen wie Freiflächen-Photovoltaikanlagen sowie dem deutschen Strommix zu vergleichen. Darüber hinaus wurden Batteriespeicher sowie Wasserstoff- und Ammoniaksysteme hinsichtlich ihres CO₂-Fußabdrucks untersucht.

Im Rahmen einer Ökobilanz wurden drei Szenarien analysiert: Agri-PV mit integriertem Apfelanbau, eine getrennte Produktion aus Freiflächen-PV und Apfelanbau sowie ein Referenzsystem mit landwirtschaftlicher Produktion und Strom aus dem deutschen Strommix (Stand 2024). Als funktionelle Einheiten dienten 1 kWh Strom und 1 kg Äpfel.

Die Ergebnisse zeigen, dass Agri-PV eine vergleichbare, leicht erhöhte Umweltwirkung im Vergleich zu Freiflächen-PV aufweist, gleichzeitig jedoch eine deutlich effizientere Flächennutzung ermöglicht. Hinsichtlich der Klimawirkung verursacht Photovoltaikstrom über den Lebenszyklus etwa fünf- bis sechsmal geringere Emissionen als der aktuelle Strommix.

Beim Vergleich der Speichertechnologien weisen Batteriespeichersysteme die geringsten CO₂-Emissionen pro gespeicherter Kilowattstunde auf und stellen damit die ökologisch vorteilhafteste Option dar. Wasserstoff- und Ammoniakspeicher bleiben aufgrund ihrer Eignung für Langzeitspeicherung und hoher Energiedichten weiterhin relevant. Aufgrund geringerer Wirkungsgrade sind sie jedoch pro gespeicherter Energieeinheit weniger effizient und verursachen höhere Emissionen pro kWh als Batteriespeicher.

Insgesamt zeigt die Studie, dass Agri-PV in Kombination mit Batteriespeichern eine vielversprechende Lösung darstellt, um den Ausbau erneuerbarer Energien voranzutreiben, landwirtschaftliche Flächen effizient zu nutzen und die Umweltwirkungen der Energieversorgung deutlich zu reduzieren. Damit liefert die Arbeit wichtige Erkenntnisse für die nachhaltige Gestaltung zukünftiger Landnutzungs- und Energiesysteme.

Leon Bruno Hoffmann ist seit dem Winter 2023 als wissenschaftlicher Assistent im Bereich Agri-Photovoltaik bei SolarInput tätig. Zuvor absolvierte er eine Ausbildung zum biologisch-technischen Assistenten sowie ein Bachelorstudium im gärtnerischen Pflanzenbau. Bereits während seines Studiums beschäftigte er sich intensiv mit dem Thema Agri-PV und verfasste hierzu seine Bachelorarbeit. Seitdem engagiert er sich aktiv für die Weiterentwicklung der Agri-Photovoltaik in Deutschland und Thüringen. Neben seinem Masterstudium unterstützte er den SolarInput e.V. über mehr als zwei Jahre hinweg in Teilzeit bei fachlichen und projektbezogenen Fragestellungen rund um Agri-PV.

Die vollständige Arbeit können Sie unter folgendem Link einsehen:

Ökobilanzierung von Agri-Photovoltaik in Kombination mit Energiespeichersystemen