Photovoltaik über Brokkoli liefert Strom – und darunter wächst das Gemüse fast genauso groß

Landwirtschaft und Solarstrom konkurrieren oft um dieselbe Fläche. In Schweden haben Wissenschaftler nun getestet, ob Photovoltaik über Brokkoli beides verbinden kann – mit einem erstaunlich alltagstauglichen Ergebnis: Unter halbtransparenten, pink schimmernden Solarmodulen wuchs Brokkoli am Ende fast genauso groß wie unter freiem Himmel. Währenddessen erzeugten die Module darüber Strom.

Dabei bekamen die Pflanzen deutlich weniger Sonnenstrahlung ab. Trotzdem verwerteten sie das verfügbare Licht außergewöhnlich effizient: Die Forscher ermittelten eine bis zu 4,5-mal höhere Strahlungsnutzungseffizienz. Der Haken: Bis zur vergleichbaren Größe brauchte der Brokkoli unter den Modulen 25 Tage länger. Die Studie erschien am 2. Oktober in Cell Reports Physical Science.

Die Solarmodule lassen einen Teil des Lichts durch

Normale Photovoltaikmodule fangen möglichst viel Sonnenlicht ein. Für Pflanzen darunter bedeutet das entsprechend viel Schatten. Bei der Agri-Photovoltaik soll dagegen beides auf derselben Fläche funktionieren: Stromproduktion und Landwirtschaft.

Das schwedische Team setzte deshalb halbtransparente Cadmiumtellurid-Dünnschichtmodule ein. Eine farbige Zwischenschicht sorgt dafür, dass das Licht unter den Modulen magentafarben erscheint. Die Farbe wurde so gewählt, dass vor allem rote und blaue Lichtanteile passieren, die Chlorophyll besonders stark absorbiert.

Studienautorin Silvia Ma Lu von der Mälardalen University beschreibt das Prinzip so: Die Solarmodule nutzen einen Teil des einfallenden Sonnenlichts zur Stromerzeugung, während ein anderer Teil zu den Pflanzen gelangt. Die Forscher wollen damit herausfinden, wie sich verschiedene Bereiche des Sonnenspektrums möglichst effizient zwischen Pflanzenwachstum und Stromproduktion aufteilen lassen.

Auf einem Bauernhof in Schweden errichteten die Wissenschaftler zwei jeweils rund 20 Quadratmeter große Versuchsanlagen. Beide waren mit magentafarbenen Modulen ausgestattet, ließen aber unterschiedlich viel Licht durch. Eine dritte Fläche ohne Solardach diente als Vergleich.

Trotz wenig Licht wachsen die Brokkoliköpfe fast genauso groß

Im für die Photosynthese wichtigen Spektralbereich erreichten unter den beiden Systemen im Mittel nur 13,2 beziehungsweise 19,2 Prozent der Strahlung die Pflanzen. Trotzdem erreichten die reifen Brokkoliköpfe später ein ähnliches Gewicht und eine ähnliche Größe wie auf der unbeschatteten Fläche.

Während der Anbausaison 2024 erfassten die Forscher außerdem Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit und Bodenfeuchte. Zusätzlich untersuchten sie Wachstum, Photosynthese, Ertrag und Nährstoffzusammensetzung.

Die wichtigsten Punkte des Versuchs:

Zwei rund 20 Quadratmeter große Agri-PV-Flächen wurden getestet.
Eine dritte Fläche mit Brokkoli lag unter freiem Himmel.
Unter den Modulen reifte der Brokkoli 25 Tage später.
Die Strahlungsnutzungseffizienz stieg je nach System auf das 2,8- bis 4,5-Fache.

Ein Hektar könnte rechnerisch 1,18 Hektar ersetzen

Für die kombinierte Nutzung errechneten die Wissenschaftler eine sogenannte Land Equivalent Ratio von 1,18. Vereinfacht bedeutet das: Ein Hektar mit Brokkoli und Photovoltaik könnte rechnerisch dieselbe Menge an Gemüse und Strom liefern wie 1,18 Hektar, wenn beide Nutzungen getrennt stattfinden.

Die Stromausbeute allein war dabei niedriger als bei einer konventionellen Freiflächenanlage. Hochgerechnet kam das untersuchte System während der Anbauperiode auf etwa 224,7 Megawattstunden pro Hektar, eine konventionelle PV-Anlage am selben Standort auf rund 325,2 Megawattstunden.

Deutschland verfügt über große Flächen für Agri-Photovoltaik

Auch in Deutschland wird Agri-Photovoltaik untersucht. Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE testet unterschiedliche Systeme.

Nach einer Potenzialanalyse des Instituts könnten auf besonders geeigneten Flächen theoretisch Agri-PV-Anlagen mit rund 500 Gigawatt Peak Leistung entstehen. Das liegt über dem deutschen Photovoltaik-Ausbauziel für 2040.

Auch an semitransparenten Modulen wird gearbeitet. Forscher der Universität Freiburg und des Fraunhofer ISE stellten 2026 organische Solarmodule mit einer Lichtdurchlässigkeit von bis zu rund 50 Prozent vor.

Der schwedische Versuch zeigt, wie diese Doppelnutzung aussehen könnte: oben Stromproduktion, darunter Landwirtschaft. Beim Brokkoli funktionierte das mit ähnlich großen Köpfen – allerdings mit längerer Wachstumszeit und niedrigeren Werten bei mehreren Mikronährstoffen.

Kurz zusammengefasst:

Pinke, halbtransparente Solarmodule können Strom erzeugen und zugleich Brokkoli wachsen lassen; die reifen Köpfe erreichten trotz deutlich weniger Licht eine ähnliche Größe wie im Freiland.
Der Brokkoli brauchte unter den Modulen rund 25 Tage länger, nutzte die verfügbare Strahlung aber bis zu 4,5-mal effizienter; mehrere Mikronährstoffe wie Eisen und Zink lagen niedriger.
Die Studie zeigt das Potenzial von Agri-Photovoltaik: Auf derselben Fläche lassen sich Lebensmittel und Strom erzeugen, allerdings müssen die Ergebnisse noch in größeren und mehrjährigen Versuchen bestätigt werden.

Übrigens: Solarmodule können Pflanzen nicht nur beschatten, sondern sie in trockenen Jahren sogar vor Wasserverlust schützen und das Wachstum fördern. In Colorado wuchs unter PV-Anlagen deutlich mehr Gras als auf freien Flächen – mehr dazu in unserem Artikel.