Bis zu 268 GW aus dem Moor: Deutschlands übersehene Solarflächen

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Moor-PV, also Photovoltaikanlagen auf wiedervernässten Moorböden, könnten den Ausbau erneuerbarer Energien mit einer deutlichen Verringerung von Treibhausgasemissionen aus der Landnutzung verbinden.

Eine neue Handreichung des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE und weiterer Forschungspartner fasst den aktuellen Stand der Technik zusammen, beschreibt offene Fragen und gibt Empfehlungen für Planung, Genehmigung, Betrieb und Rückbau von Moor-PV-Anlagen.

Wann eine Förderung möglich ist

Als Moor-PV wird die Nutzung degradierter, bislang entwässerter Moorflächen zur Stromerzeugung bezeichnet, wenn die Flächen im Zuge des Anlagenbaus dauerhaft wiedervernässt werden. Seit 2023 ist die Stromproduktion auf zuvor landwirtschaftlich genutzten Moorböden im Rahmen des Erneuerbare-Energien-Gesetzes förderfähig. Voraussetzung ist, dass die Entwässerung beendet und ein dauerhaft hoher Wasserstand hergestellt wird.

Die Handreichung richtet sich an landwirtschaftliche Betriebe, Solarunternehmen, Behörden, Planungsbüros und die interessierte Öffentlichkeit. Erarbeitet haben sie das Fraunhofer ISE, die Universität Greifswald als Partner im Greifswald Moor Centrum, die Humboldt-Universität zu Berlin, das Institut für Landwirtschaftsrecht der Georg-August-Universität Göttingen und die Kanzlei Becker Büttner Held. Unterstützt wurden die Arbeiten durch das geförderte Forschungsvorhaben „MoorPower“.

Entwässerte Moore verursachen hohe Emissionen

Moorböden bedecken rund 5 % der Fläche Deutschlands. Sie kommen vor allem in der norddeutschen Tiefebene und im Alpenvorland vor. Fast alle deutschen Moore wurden entwässert und sind deshalb in der Landschaft häufig kaum noch als Moorflächen zu erkennen. Über 70 % der Moorböden werden landwirtschaftlich genutzt.

Die Entwässerung ermöglicht zwar eine konventionelle Nutzung als Acker- oder Grünland. Das allerdings zu einem hohen Preis, denn die Entwässerung bringt Zersetzungsprozesse im kohlenstoffreichen Torfboden in Gang. Wenn Sauerstoff in den zuvor wassergesättigten Boden gelangt, dann oxidiert das organische Material und gebundener Kohlenstoff wird als Kohlendioxid freigesetzt
Den Forschenden zufolge stammen aktuell knapp 7 % der gesamten deutschen Treibhausgasemissionen aus entwässerten organischen Böden. Das entspricht etwa 54 Mio. t CO₂-Äquivalenten pro Jahr. Landwirtschaftlich genutztes Moorgrünland verursacht durchschnittlich rund 32 t CO₂-Äquivalente pro Hektar und Jahr. Mooracker liegt mit rund 40 t sogar noch darüber.

Eine wirksame Verringerung dieser Emissionen ist nach Ansicht der Forschenden nur durch Wiedervernässung möglich. Um die nationalen Klimaziele zu erreichen, müssten jährlich etwa 50 000 Hektar degradierter Moorfläche wiedervernässt werden.

Moor-PV könnte zwei Klimaschutzbeiträge leisten

Moor-PV soll zwei bislang getrennte Klimaschutzmaßnahmen miteinander verknüpfen: die Erzeugung von Solarstrom und die Verringerung bodenbürtiger Emissionen. Denn der produzierte Strom ersetzt Energie aus fossilen Quellen. Außerdem bremst ein hoher Wasserstand die weitere Zersetzung des Torfes.

Bei einer PV-Belegungsdichte von 0,4 bis 0,8 MWp pro ha und einer Stromerzeugung von 1 000 kWh/kWp lassen sich laut den Wissenschaftlern mit Moor-PV im Stromsektor jährlich etwa 120 bis 240 t CO₂ /ha vermeiden. Dazu kommt das Minderungspotenzial der Wiedervernässung. Das liegt bei durchschnittlich bei 26 t und bei Mooracker bei rund 34 t CO₂-Äquivalenten pro Hektar und Jahr.
Für Moor-PV ergibt sich daraus unter den für 2025 angenommenen Bedingungen ein gesamtes Treibhausgas-Minderungspotenzial von etwa 146 t bis 274 t CO₂-Äquivalenten je Hektar und Jahr. Mit sinkenden Emissionen des Strommixes nimmt allerdings auch der zusätzliche Verdrängungseffekt des Solarstroms ab. Langfristig wird deshalb die dauerhafte Emissionsminderung durch die Wiedervernässung bedeutsamer.

Nach Einschätzung der Forschenden könnten sich gleichzeitig neue wirtschaftliche Perspektiven für landwirtschaftliche Betriebe und Flächeneigentümer ergeben. Einnahmen aus der Solarstromproduktion könnten die Attraktivität der Wiedervernässung für diese Gruppen erhöhen und dazu beitragen, Flächenkonflikte beim Ausbau der Photovoltaik zu entschärfen.

Technisches Potenzial von bis zu 268 GWp

Das theoretische Flächenpotenzial ist erheblich. Deutschlandweit erstrecken sich Moorböden über rund 1,9 Mio. ha . Etwa 55 % werden als Grünland und 19 % als Ackerland genutzt.
Betrachet man ausschließlich landwirtschaftlich genutzte Moorackerflächen, für die in der Regel keine naturschutzrechtlichen Einschränkungen bestehen, ergibt sich laut Handreichung ein Potenzial von rund 334 500 ha. Bei einer Belegungsdichte von 0,4 bis 0,8 MWp pro ha entspricht dies einer möglichen installierten Leistung von etwa 134 GWp bis 268 GWp.

Allein in Mecklenburg-Vorpommern umfassen degradierte, landwirtschaftlich genutzte Moorböden ohne einschränkende Schutzauflagen mehr als 85 000 ha. Rechnerisch würde diese Fläche ausreichen, um die Ende 2022 in Deutschland installierte Photovoltaikleistung nahezu zu verdoppeln.

Die Forschenden betonen jedoch, dass Moor-PV ausschließlich auf bereits entwässerten und stark degradierten Standorten umgesetzt werden sollte. Naturschutzfachlich wertvolle Moore, naturnahe Flächen und Moorböden innerhalb gesetzlicher Schutzgebiete sollen von einer Bebauung ausgenommen bleiben.

Wiedervernässung bleibt technisch anspruchsvoll

Die größte Herausforderung liegt in der Herstellung dauerhaft torferhaltender Wasserstände. Als Zielwert nennt die Handreichung Wasserstände, die auch im Sommermittel nicht tiefer als 10 cm unter der Geländeoberkante liegen. Nur dann lässt sich der Torf weitgehend vor weiterer Zersetzung schützen. In der Praxis ist das alles andere als einfach. Langjährig entwässerte Moorböden haben oft bereits einen Teil ihrer ursprünglichen Wasserspeicherfähigkeit verloren. Zudem können Moorsackungen, Höhenunterschiede, alte Drainagen und benachbarte Entwässerungsgräben zu stark unterschiedlichen Wasserständen innerhalb einer Fläche führen. Trockene Sommer und hohe Verdunstungsraten verschärfen das Problem.

Der Wasserrückhalt kann passiv durch Grabenverschlüsse oder aktiv durch regulierbare Stauanlagen und das Pumpen von Wasser erfolgen. Nach Auffassung der Fachleute sollte für jedes Projekt ein hydrologisches Gutachten erstellt werden. Das sollte unter anderem klären, welche wasserbaulichen Maßnahmen erforderlich sind. Ebenso, wie viel Wasser im Winter zurückgehalten werden muss und ob im Sommer zusätzliches Wasser benötigt wird. Gleichzeitig müsse die Wiedervernässung als dauerhafter Prozess verstanden werden. Die Wasserstände sollten kontinuierlich kontrolliert und die Maßnahmen bei Bedarf nachjustiert werden.

Anlagenbau, Wartung und Rückbau müssen angepasst werden

Hohe Wasserstände verändern auch die technischen Anforderungen an Photovoltaikanlagen. Es gilt, Fundamente, Unterkonstruktionen, Kabel, Trafostationen und Zuwegungen an weiche, nasse und teilweise überstaute Böden anzupassen. Denn Wartungsarbeiten sollen auch bei hohen Wasserständen und im Winter möglich bleiben.

Zu berücksichtigen sind außerdem Korrosion, Tragfähigkeit und die spätere Rückbaubarkeit der Anlage. Bisher liegen nur wenige Erfahrungen dazu vor, wie sich Moor-PV-Anlagen nach mehreren Jahrzehnten auf dauerhaft wiedervernässten Flächen zurückbauen oder durch neue Anlagen ersetzen lassen. Eines der wenigen deutschen Praxisbeispiele ist der Solarpark Lottorf in Schleswig-Holstein.

Die Anlage wurde auf einem ehemals entwässerten Niedermoor errichtet und verfügt über eine Leistung von 17 MWp. Durch gekappte Drainagerohre und einen Fahrdamm wird Wasser in der Fläche zurückgehalten. Dennoch zeigt das Projekt, dass ganzjährig gleichmäßige und torferhaltende Wasserstände unter realen Standortbedingungen schwer zu erreichen sind.

Kombination mit Paludikultur wird untersucht

Zusätzlich zur Solarstromproduktion könnte Moor-PV perspektivisch mit Paludikultur verbunden werden. Dabei handelt es sich um die land- oder forstwirtschaftliche Nutzung nasser Moorböden, bei der der Torf erhalten bleibt. Als mögliche Kulturen eignen sich beispielsweise Schilf, Rohrkolben, Seggen oder andere an hohe Wasserstände angepasste Pflanzen.

Solarstrom, Wiedervernässung und Biomasseproduktion

Eine solche Paludi-PV könnte Solarstrom, Wiedervernässung und Biomasseproduktion auf derselben Fläche kombinieren. Die Biomasse ließe sich stofflich oder energetisch nutzen und könnte fossile Rohstoffe ersetzen. Wird der darin gebundene Kohlenstoff in langlebigen Produkten gespeichert, wäre ein zusätzlicher Klimaschutzeffekt möglich.

Die technische Machbarkeit ist allerdings bislang noch nicht nachgewiesen. Modulabstände, Aufständerung und Durchfahrtshöhen müssten so gewählt werden, dass ausreichend Licht für die Vegetation verbleibt und Spezialmaschinen zur Pflege oder Ernte eingesetzt werden können. Auch das Risiko, dass Pflanzen die Module verschatten oder überwachsen, gilt es bei der Planung zu berücksichtigen.

Hoher Forschungs- und Regelungsbedarf

Deutschlandweit und international gibt es bislang nur wenige Moor-PV-Projekte. Entsprechend groß ist der Forschungsbedarf. Offene Fragen gibt es unter anderem zu der optimalen Anlagentechnik, der langfristigen Stabilität von Fundamenten, der Entwicklung moortypischer Vegetation, sowie zum Wasserhaushalt, der Wirtschaftlichkeit, dem Rückbau und zu der Kombination mit Paludikultur.

Hinzu kommen komplexe Genehmigungs- und Eigentumsfragen. Moore bilden hydrologische Einheiten, die häufig über einzelne Grundstücksgrenzen hinausreichen. Die Wiedervernässung einer Fläche kann deshalb angrenzende landwirtschaftliche Nutzungen, Verkehrswege, Siedlungen, Leitungen oder Entwässerungssysteme beeinflussen.

Nach Einschätzung der Autorinnen und Autoren ist es sinnvoll, Solaranlage und Wiedervernässung deshalb von Anfang an gemeinsam zu planen. Zudem seien neue Kooperationsmodelle notwendig. So könnte man Eigentümer, Bewirtschafter, Anlagenbetreiber und weitere Betroffene an den Projekten beteiligen und sie könnten wirtschaftlich profitieren. Die Handreichung „Moor-PV: Doppelter Klimaschutz durch Photovoltaik-Systeme auf wiedervernässten Moorböden“ steht online zum kostenlosen Download zur Verfügung.