Energie vom Acker im Vergleich: Wie effizient sind Photovoltaik, Windkraft und Biogasanlagen?

Immer mehr Menschen suchen nach Möglichkeiten, erneuerbare Energiequellen zu nutzen und ihre Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu reduzieren. Auch die landwirtschaftlichen Flächen können dafür genutzt werden, um die sogenannte „Energie vom Acker“ zu produzieren. Es ist unbestritten, dass es für landwirtschaftliche Betriebe zunehmend interessanter wird, neben der Produktion von Lebensmitteln und nachwachsenden Rohstoffen auch Energie zu erzeugen.

Zunächst haben die Landwirte damit begonnen, Biogas und Biodiesel als Energiequellen zu nutzen. Heute stehen ihnen noch mehr Möglichkeiten offen, Energie auf dem eigenen Acker zu erzeugen. Doch was ist effizienter? Was lohnt sich und was lohnt sich nicht? Gerade diesen Fragen haben sich die Forschenden des Thünen-Instituts gestellt und haben untersucht, welche Energieform die effizienteste pro Flächeneinheit ist. Im Rahmen der Studie haben sie verschiedene Nutzungsmöglichkeiten verglichen und ihre Ergebnisse in einer Studie veröffentlicht.

Die Analyse vergleicht die Flächenenergieerträge verschiedener Arten von biogenen erneuerbaren Energien mit verschiedenen technischen Varianten von Photovoltaik sowie Windenergieanlagen, um die energetische Nutzung als Strom, Wärme und für Mobilität zu untersuchen.

Wie viel Energie kann ein Hektar Ackerfläche bringen?

Die Berechnungen zeigten, dass auf einem Hektar Ackerfläche der Anbau von Mais für eine Biogasanlage ausreicht, um sieben Haushalte ein Jahr lang mit Strom zu versorgen (ohne Abwärmenutzung). Hat man auf dieser Fläche PV-Anlagen installiert, können davon 230 Haushalte profitieren. Die Windräder sind mit 6.000 Haushalten pro Hektar weitaus effizienter.

Ähnliche Unterschiede gibt es auch bei der Wärmeversorgung. Abwärme und Strom von Biogasanlagen können wieder sieben Haushalte ein Jahr lang versorgen. Die installierten PV-Anlagen schaffen pro Hektar mithilfe von Wärmepumpen 170 Haushalte zu versorgen. Bei den Windrädern waren es sogar 4.300.

Auch bei der Mobilität sind die festgestellten Unterschiede enorm: Ein Auto kann mit Raps-Biodiesel von einem Hektar Fläche 33.000 km im Jahr fahren (mit Anrechnung von Nebenprodukten 57.000 km). Ein Auto mit Biomethan aus Biogas kann 66.000 km zurücklegen. Elektroautos, die mit PV-Strom fahren, legen hingegen 4 Millionen km zurück und Autos, die mit Windstrom von einem Hektar Windradfläche versorgt wurden, sogar 100 Millionen km.

„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“, kommentierte die Ergebnisse Jonas Böhm, Wissenschaftler am Thünen-Institut für Betriebswirtschaft und Hauptautor der Studie.

Angesichts der begrenzten landwirtschaftlichen Fläche in Deutschland stellt sich aber die Frage, wie viel erneuerbare Energie auf dieser Fläche erzeugt werden kann, insbesondere im Rahmen der aktuellen Debatte zur Transformation des Energiesystems.

Bei einem sinnvollen Energiemix – weniger Fläche

„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. Freiwerdende Flächen könnten für Nahrungsmittelerzeugung oder Biodiversitätsmaßnahmen zur Verfügung stehen“, sagte er und entkräftete damit den Vorwurf des Flächenfraßes durch Erneuerbare.

Bezogen auf den Verlust an landwirtschaftlicher Nutzfläche für die Nahrungsmittelproduktion sind Windenergieanlagen noch effizienter als Photovoltaikanlagen auf Freiflächen. Eine Umstellung auf Photovoltaik und Windenergie könnte den Verlust an landwirtschaftlicher Fläche reduzieren.

Allerding geht der Wissenschaftler davon aus, dass Rohstoffe für Biogasanlagen und Raps nicht von deutschen Feldern verschwinden werden: „Der Nutzungszweck wird sich allerdings ändern. Erzeugen wir aktuell noch Energie damit, so werden wir künftig aus ihnen Industrierohstoffe herstellen. Beispielsweise werden wir große Mengen an Methan aus Biogas für die Fertigung industrieller Produkte benötigen. Auch Rapsöl brauchen wir als Rohstoff für die Schmiermittelindustrie und als Nahrungsmittel.“