Energie vom Acker - Welche Nutzungsvariante ist am effektivsten? Windkraft- und Photovoltaik-Anlagen sind dem Anbau von Energiepflanzen deutlich überlegen
Viele der in Deutschland geförderten erneuerbaren Energien werden auf landwirtschaftlichen Flächen erzeugt, denn für Landwirte wird es zunehmend attraktiver, neben Lebensmitteln und nachwachsenden Rohstoffen auch Energie zu produzieren. Die größten Anteile in Deutschland nehmen bisher der Energiepflanzenanbau für die Biogaserzeugung (8,7 Prozent) und der Rapsanbau für die Biodieselherstellung (3,1 Prozent) ein. Photovoltaik-Freiflächenanlagen beanspruchen hingegen aktuell nur 0,1 Prozent der landwirtschaftlich genutzten Fläche, Windenergieanlagen sogar nur ca. 0,06 Prozent.
Vor dem Hintergrund der weltweit immer knapper werdenden landwirtschaftlich nutzbaren Fläche, die zwingend auch für die Produktion von Nahrungsmitteln benötigt wird, stellt sich in der Diskussion um die Transformation des Energiesystems die Frage, wie viel erneuerbare Energie auf den vorhandenen landwirtschaftlichen Fläche erzeugt werden kann oder ob man die benötigte Energie nicht auch mit anderen Technologien und einem geringeren Flächenbedarf produzieren könnte. Daher haben Wissenschaftler des Thünen-Instituts die flächenbezogenen Energieerträge der verschiedenen erneuerbaren Energieerzeugungsformen in Deutschland miteinander verglichen.
Windkraft und Photovoltaik sind die effizientesten Energieformen
Mit dem Anbau von Mais für die Biogasanlage können sieben Haushalte ein Jahr lang mit Strom versorgt werden (ohne Abwärmenutzung). Sehr viel effizienter sind Photovoltaik-Freiflächenanlagen, die pro Hektar 230 Haushalte versorgen können, und Windräder, die es sogar auf knapp 6.000 Haushalte bringen.
Ähnlich ist es bei der Wärmeversorgung. Abwärme und per Wärmepumpe umgewandelter Strom einer Biogasanlage können ebenfalls sieben Haushalte ein Jahr lang versorgen, eine Photovoltaik-Anlage schafft pro Hektar mithilfe von Wärmepumpen die Versorgung von 170 Haushalten jährlich und Windräder bringen es auf 4.300 Haushalte.
Auch im Bereich Verkehr sind die Leistungsunterschiede enorm: Während ein Pkw mit Raps-Biodiesel von einem Hektar Fläche 33.500 Kilometer im Jahr fahren kann, legt ein Pkw mit Biomethan-Antrieb aus Biogas 65.800 Kilometer zurück. Dagegen fährt ein Elektroauto mit Photovoltaik-Strom von einem Hektar Land 3,9 Millionen Kilometer und eines mit Windstrom sogar 100 Millionen Kilometer.
Jonas Böhm, Wissenschaftler am Thünen-Institut und Hauptautor der Studie, fasst die Ergebnisse so zusammen: „Wir haben ermittelt, dass die meiste Energie von einem Hektar Land aus Windenergieanlagen und Photovoltaik erzeugt werden kann. Deshalb sollten diese beiden Technologien bei der Transformation des Energiesystems die wichtigste Rolle spielen. Allerdings brauchen wir dafür auch deutlich mehr Speicher- und Netzkapazitäten.“
Gewinn von Flächen für Nahrungsmittelerzeugung durch effizientere Flächennutzung
Die Studie des Thünen-Instituts betont die Bedeutung von Windkraft und Photovoltaik für die Transformation des Energiesystems und zeigt, dass für eine 100-prozentige Versorgung mit erneuerbarem Strom weniger Fläche benötigt wird als für den Anbau von Energiepflanzen. Werden die in der Studie betrachteten biogenen erneuerbaren Energien zukünftig durch Photovoltaik- oder Windkraftanlagen ersetzt, könnten die freiwerdenden Flächen für die Nahrungsmittelerzeugung oder für Biodiversitätsmaßnahmen genutzt werden.
„Wir brauchen für 100 Prozent Strom aus Windkraft und Photovoltaik deutlich weniger als die Hälfte jener Fläche, die derzeit schon für den Anbau von Energiepflanzen genutzt wird. Bei einem sinnvollen Energiemix benötigen wir also künftig weniger Fläche, von der wir mehr Energie erzeugen“, so Jonas Böhm.
Mit Blick auf eine effiziente Flächennutzung lässt sich daher eine Änderung der politischen Steuerung zu Gunsten von Photovoltaik und vor allem Windkraft empfehlen.
Über das Thünen-Institut
Das Thünen-Institut ist das Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei und eine wissenschaftlich unabhängige Forschungseinrichtung mit Hauptsitz in Braunschweig. Das Institut bildet die Schnittstelle für Wissenschaft, Politik und Gesellschaft im Geschäftsbereich des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL). In 14 Fachinstituten forschen fast 1.200 Beschäftigte in Norddeutschland.
Ziel der Forschung ist es, Konzepte einer nachhaltigen, ökologisch verträglichen und wettbewerbsfähigen Land- und Ernährungswirtschaft, Forst- und Holzwirtschaft sowie Seefischerei und Aquakultur zu entwickeln. Dabei werden sozioökonomische, ökologische und technologische Aspekte berücksichtigt und die wissenschaftlichen Grundlagen für politische Entscheidungen der Bundesregierung erarbeitet.
Das Thünen-Institut kooperiert national und international mit Universitäten und anderen Forschungseinrichtungen, bringt seine Expertise in nationale und internationale Gremien ein und engagiert sich in der wissenschaftlichen Ausbildung.
Quellen: EUROSOLAR, Thünen-Institut (BMEL), service.bund.de - August 2023
