Alles Wichtige zur PV Freiflächenanlage: Genehmigung, Planung und Vorteile

PV Freiflächenanlagen sind ideal, um große Mengen an Solarstrom zu erzeugen. Doch von der Genehmigung bis zur Wahl der Unterkonstruktion gibt es einige Aspekte, die du kennen solltest, um dein Projekt erfolgreich umzusetzen. Hier erhältst du die wichtigsten Informationen.

Was ist eine PV Freiflächenanlage?

Eine PV Freiflächenanlage, auch als Photovoltaik-Freiflächenanlage bezeichnet, ist eine großflächige Solaranlage, die auf unbebauten oder landwirtschaftlich nicht genutzten Flächen installiert wird. Im Gegensatz zu Dachanlagen werden die Solarmodule auf dem Boden montiert, was eine flexible und großflächige Nutzung ermöglicht. Dies macht PV-Freiflächenanlagen ideal für große Projekte, die darauf abzielen, hohe Mengen an Solarstrom zu erzeugen.

Diese Art von Anlagen eignet sich besonders gut für Flächen wie Konversionsflächen (z.B. ehemalige Militär- oder Industrieflächen) oder landwirtschaftliche Flächen mit geringer Ertragsfähigkeit. Mit der richtigen Planung können solche Projekte nicht nur einen großen Beitrag zur Energiewende leisten, sondern auch eine attraktive Rendite für Investoren bieten. Die Skalierbarkeit von PV Freiflächenanlagen erlaubt es, die Größe und Kapazität je nach Bedarf anzupassen, was sie zu einer lohnenden Investition macht.

Ein wesentlicher Aspekt bei der Entscheidung für eine PV Freiflächenanlage ist der Return on Investment (ROI). Durch die Nutzung großer Flächen und die Installation leistungsstarker Solarmodule können diese Anlagen oft schon nach wenigen Jahren rentabel werden. Die Rendite hängt dabei von mehreren Faktoren ab, darunter die Einstrahlungsintensität am Standort, die Effizienz der verwendeten Module sowie die Einspeisevergütung oder Marktpreise für den erzeugten Strom. Richtig umgesetzt, kann eine PV Freiflächenanlage nicht nur nachhaltig Strom produzieren, sondern auch langfristig stabile Einnahmen generieren.

Zusätzlich dazu ermöglicht die fortschreitende technologische Entwicklung, dass solche Anlagen über Jahrzehnte hinweg zuverlässig und mit minimalem Wartungsaufwand betrieben werden können, was die Gesamtrentabilität weiter steigert. Besonders für Unternehmen oder Gemeinden, die erneuerbare Energien nutzen und gleichzeitig von finanziellen Vorteilen profitieren möchten, stellt die PV Freiflächenanlage eine attraktive Option dar.

Genehmigung einer PV Freiflächenanlage

Die Genehmigung einer PV Freiflächenanlage ist ein mehrstufiger Prozess, der von rechtlichen, umweltbezogenen und technischen Anforderungen geprägt ist. Dank neuer gesetzlicher Änderungen wie dem im Mai 2024 verabschiedeten Solarpaket I wurden jedoch einige Hürden für Photovoltaik-Projekte vereinfacht. Insbesondere wurden Genehmigungsverfahren beschleunigt und die Privilegierung von PV-Freiflächenanlagen verbessert. Diese Maßnahmen sollen dazu beitragen, den Ausbau erneuerbarer Energien in Deutschland zu beschleunigen und die Klimaziele zu erreichen.

Ein wesentlicher Punkt im Genehmigungsprozess ist die Bauleitplanung. In vielen Fällen müssen die vorgesehenen Flächen im Bebauungsplan als Sondergebiet für erneuerbare Energien ausgewiesen sein. Das kann mehrere Monate dauern, da die örtlichen Behörden den Plan genehmigen müssen. Dank der neuen Regelungen wird dieser Prozess nun teilweise vereinfacht, insbesondere für Agri-PV-Projekte oder PV-Anlagen entlang von Autobahnen, die von einer besonderen Privilegierung profitieren.

Zusätzlich ist eine Umweltverträglichkeitsprüfung (UVP) erforderlich, besonders bei größeren Projekten. Diese Prüfung stellt sicher, dass der Bau keine negativen Auswirkungen auf die Umwelt hat, insbesondere auf geschützte Arten und Naturräume. Seit Oktober 2024 gibt es für diese Prüfungen einen neuen Leitfaden mit Mindestkriterien, der klar definiert, welche Maßnahmen die Betreiber zum Schutz der Umwelt erfüllen müssen. Dies trägt dazu bei, Verzögerungen zu vermeiden und die Anforderungen von Anfang an klarer zu gestalten.

Ein weiterer wichtiger Schritt ist die Netzverträglichkeitsprüfung. Hier prüfen die Netzbetreiber, ob das örtliche Stromnetz die zusätzliche Energie aufnehmen kann. Mit dem Solarpaket I wird auch dieser Prozess beschleunigt, um eine schnelle Einspeisung des erzeugten Solarstroms zu ermöglichen.

Trotz dieser Fortschritte bleibt der Genehmigungsprozess komplex. Um Verzögerungen zu minimieren, empfiehlt es sich, frühzeitig mit den Behörden und Netzbetreibern in Kontakt zu treten und alle erforderlichen Dokumente rechtzeitig einzureichen. Dank der Vereinfachungen könnten einige PV-Projekte künftig jedoch deutlich schneller realisiert werden, was auch positive Auswirkungen auf die Rentabilität und den Return on Investment (ROI) solcher Anlagen hat, da sie schneller ans Netz gehen und Erträge erwirtschaften können.

Planung und Aufbau: Die Unterkonstruktion

Die Unterkonstruktion ist das Fundament jeder PV Freiflächenanlage und spielt eine entscheidende Rolle für die Stabilität und Effizienz der gesamten Anlage. Diese Konstruktionen bestehen meist aus langlebigen Materialien wie verzinktem Stahl oder Aluminium, die für ihre Widerstandsfähigkeit gegen Korrosion und Umwelteinflüsse bekannt sind. Die Unterkonstruktion sorgt nicht nur dafür, dass die Solarmodule sicher befestigt sind, sondern optimiert auch ihre Ausrichtung zur Sonne, um die maximale Energieerzeugung zu gewährleisten.

Arten der Unterkonstruktion

Je nach Standort und den lokalen Bedingungen kommen unterschiedliche Arten von Unterkonstruktionen zum Einsatz. Die gängigsten Systeme sind:

1. Feste Systeme: Diese Art der Konstruktion wird stationär installiert und ist besonders geeignet für Standorte, die eine konstante und starke Sonneneinstrahlung über den Tag hinweg bieten. Sie sind kostengünstiger in der Anschaffung und einfacher zu warten, da keine beweglichen Teile involviert sind. Besonders in Regionen mit geringen Schwankungen der Sonneneinstrahlung ist dieses System effizient und wirtschaftlich.
2. Nachgeführte Systeme (Tracking-Systeme): Diese Konstruktionen sind in der Lage, die Solarmodule im Laufe des Tages der Sonne nachzuführen. Diese dynamische Anpassung ermöglicht es den Modulen, die Sonneneinstrahlung optimal auszunutzen und so bis zu 25 % mehr Energie zu erzeugen. Zwar sind Tracking-Systeme teurer in der Installation und erfordern regelmäßige Wartung, sie bieten jedoch eine erhebliche Steigerung des Energieertrags, was besonders in sonnenreichen Regionen attraktiv ist​
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Verankerungsmethoden: Anpassung an den Boden

Ein zentraler Faktor bei der Auswahl der Unterkonstruktion ist die Beschaffenheit des Bodens, auf dem die Anlage errichtet werden soll. Abhängig von der Bodenart kommen verschiedene Verankerungsmethoden zum Einsatz:

• Rammpfähle: Diese Methode wird häufig bei weichen Böden eingesetzt, in denen Pfähle tief in den Boden gerammt werden können. Sie ist besonders effizient und schnell zu installieren, da keine Betonfundamente erforderlich sind. Rammpfähle bieten zudem eine flexible Lösung für die Anpassung an unebene oder leicht geneigte Flächen.
• Schraubfundamente: Für weichere Böden oder Gebiete mit hohem Grundwasserspiegel sind Schraubfundamente eine beliebte Wahl. Sie bieten eine stabile Basis, ohne dass tiefere Erdarbeiten notwendig sind, und lassen sich später einfach entfernen, was sie besonders umweltfreundlich macht.
• Betonfundamente: In Regionen mit festem oder felsigem Untergrund können Schraubfundamente oft nicht verwendet werden. In solchen Fällen werden Betonfundamente eingesetzt, die die notwendige Stabilität gewährleisten, allerdings sind sie aufwendiger und teurer in der Installation.

Einfluss der Unterkonstruktion auf die Rentabilität

Die Unterkonstruktion trägt wesentlich zur Rentabilität einer PV Freiflächenanlage bei. Eine solide und langlebige Konstruktion verringert nicht nur das Risiko von Ausfällen, sondern reduziert auch den Wartungsaufwand über die gesamte Lebensdauer der Anlage. Fortschritte in der Materialtechnologie und im Design ermöglichen es heute, leichtere, aber ebenso stabile Konstruktionen zu entwickeln. Dies senkt sowohl die Materialkosten als auch die Installationszeiten, was den Return on Investment (ROI) einer Anlage erhöht​.

Darüber hinaus hat die Entscheidung für ein nachgeführtes System, obwohl es teurer ist, das Potenzial, die Rendite durch den gesteigerten Energieertrag signifikant zu verbessern. Auch die Langlebigkeit der Unterkonstruktionen spielt eine Rolle: Viele Systeme sind so ausgelegt, dass sie 20 bis 30 Jahre oder länger halten, was die Gesamtrentabilität der Anlage nachhaltig sichert.

Insgesamt ist die Auswahl der richtigen Unterkonstruktion ein entscheidender Faktor für den langfristigen Erfolg einer PV Freiflächenanlage. Die Planung sollte dabei sorgfältig erfolgen, um sowohl den Standortbedingungen als auch den finanziellen Zielen des Projekts gerecht zu werden.

Vorteile von PV Freiflächenanlagen

PV Freiflächenanlagen bieten nicht nur ökologische, sondern auch erhebliche wirtschaftliche Vorteile, was sie zu einer attraktiven Investitionsmöglichkeit macht. Sie spielen eine wichtige Rolle in der Energiewende, ermöglichen eine nachhaltige Stromerzeugung und bieten gleichzeitig eine gute Rendite für Investoren. Hier sind die wichtigsten Vorteile im Detail:

1. Hoher Energieertrag durch Flächennutzung

Im Vergleich zu Dachanlagen erlauben PV Freiflächenanlagen die Nutzung großer, oft ungenutzter Flächen. Dank dieser großen Flächen können Anlagen mehrere Megawatt an Kapazität erreichen, was eine signifikante Stromproduktion ermöglicht. Dieser Vorteil macht sie besonders für Energieversorger und große Investoren interessant, die an einer nachhaltigen und ertragreichen Energiequelle interessiert sind​

2. Skalierbarkeit und Flexibilität

Die Flexibilität in der Größe und der Einsatz von Technologien wie Agri-PV oder Bifacial-Modulen, die zusätzlich diffuse Sonneneinstrahlung nutzen, steigern die Effizienz und erlauben parallele Nutzungen wie die Landwirtschaft. Diese Flexibilität sorgt dafür, dass die Anlage an die lokalen Gegebenheiten angepasst werden kann, um den maximalen Ertrag zu generieren​

3. Geringere Installationskosten und hohe Rendite

Ein wesentlicher Vorteil von PV Freiflächenanlagen liegt in den geringeren Installationskosten pro Kilowattpeak (kWp). Diese sind im Vergleich zu kleineren PV-Anlagen oft deutlich niedriger, was zu einer schnelleren Amortisierung und einem höheren Return on Investment (ROI) führt. Dank der Skaleneffekte großer Anlagen können Betriebskosten gesenkt und somit höhere Renditen erzielt werden.

Rechnerisches Beispiel: Rendite und Return on Investment

Nehmen wir an, eine typische PV Freiflächenanlage hat eine Leistung von 5 Megawatt (MW). Die Installationskosten betragen etwa 700.000 € pro MW, also insgesamt 3,5 Millionen Euro. Bei einer durchschnittlichen Sonneneinstrahlung von 1.100 kWh/kWp pro Jahr produziert die Anlage etwa 5.500.000 kWh jährlich.

Wenn der Strom zu einem durchschnittlichen Preis von 0,08 € pro kWh verkauft wird, generiert die Anlage einen jährlichen Umsatz von 440.000 €. Zieht man die jährlichen Betriebskosten von etwa 1-2 % der Investitionskosten (also ca. 35.000 bis 70.000 €) ab, bleibt ein Nettoertrag von 370.000 bis 405.000 €.

Damit amortisiert sich die Anlage in etwa 8 bis 9 Jahren. Über die Gesamtlaufzeit von 20 bis 30 Jahren, die typische PV Freiflächenanlagen ohne größere Erneuerungen betragen, ergibt sich ein erheblicher Return on Investment (ROI). Bei einer Betriebsdauer von 25 Jahren würden insgesamt etwa 9,25 bis 10,1 Millionen Euro an Einnahmen erwirtschaftet, was die Anfangsinvestition um ein Vielfaches übertrifft.

4. Netzstabilität und Beitrag zur Energiewende

PV Freiflächenanlagen speisen den erzeugten Strom oft direkt in das Hochspannungsnetz ein, was zur Netzstabilität beiträgt und die regionale Versorgungssicherheit verbessert. In Kombination mit Speicherlösungen können sie auch bei wechselhafter Sonneneinstrahlung konstant Strom liefern​

5. Umweltschutz und Doppelnutzung

Neben den wirtschaftlichen Vorteilen bieten PV Freiflächenanlagen auch große ökologische Vorteile. Sie tragen nicht nur zur Reduktion von CO₂-Emissionen bei, sondern ermöglichen auch die Nutzung von wenig ertragreichen Böden oder Konversionsflächen, was wertvolle Agrarflächen schont. Durch den Einsatz von Agri-PV können Flächen sogar doppelt genutzt werden: für die Stromerzeugung und für die Landwirtschaft​

Herausforderungen und Lösungen

Trotz der zahlreichen Vorteile von PV Freiflächenanlagen stehen Investoren und Betreiber auch vor verschiedenen Herausforderungen, die es zu bewältigen gilt. Diese betreffen sowohl die Planung und Genehmigung als auch technische und finanzielle Aspekte. Mit der richtigen Strategie und einer sorgfältigen Vorbereitung können jedoch viele dieser Hindernisse überwunden werden.

1. Genehmigungsverfahren und Umweltauflagen

Eines der größten Hindernisse bei der Errichtung von PV Freiflächenanlagen ist der oft langwierige Genehmigungsprozess. Je nach Standort sind umfangreiche Umweltprüfungen erforderlich, um sicherzustellen, dass der Bau der Anlage keine negativen Auswirkungen auf die Natur hat. Dies kann besonders in Gebieten mit schützenswerten Arten oder in der Nähe von Wasserflächen komplex sein. Seit Oktober 2024 gibt es jedoch Erleichterungen im Genehmigungsverfahren durch das Solarpaket I, das die Genehmigung für bestimmte Anlagenarten, wie z.B. Agri-PV, privilegiert und beschleunigt​

Lösung: Eine frühzeitige Einbindung der Umweltbehörden und die sorgfältige Durchführung von Umweltverträglichkeitsprüfungen können Verzögerungen minimieren. Außerdem sollten Investoren sicherstellen, dass die Flächen für PV-Anlagen im Bebauungsplan ausgewiesen sind. Eine sorgfältige Standortwahl und die Nutzung bereits industriell genutzter Flächen wie Konversionsflächen können weitere Konflikte vermeiden.

2. Flächenverfügbarkeit und Konkurrenz

In vielen Regionen ist die Verfügbarkeit geeigneter Flächen begrenzt, insbesondere in dicht besiedelten oder landwirtschaftlich intensiv genutzten Gebieten. Der zunehmende Ausbau der PV Freiflächenanlagen führt zu einer verstärkten Konkurrenz um geeignete Standorte. Besonders in ländlichen Gebieten kommt es häufig zu Konflikten zwischen landwirtschaftlicher Nutzung und dem Bau von PV-Anlagen​

Lösung: Die Kombination von Agri-PV (Agrar-Photovoltaik) ist eine vielversprechende Lösung, um die Konkurrenz zwischen Landnutzung und Energieerzeugung zu verringern. Agri-PV ermöglicht es, landwirtschaftliche Flächen sowohl für den Anbau von Pflanzen als auch für die Energieerzeugung zu nutzen. Zudem fördert das Solarpaket I der Bundesregierung diese Form der Doppelnutzung, was den Zugang zu Flächen erleichtern könnte​

3. Netzanschluss und Kapazitätsgrenzen

Ein weiterer wichtiger Aspekt ist der Anschluss der PV Freiflächenanlage an das Stromnetz. Besonders in ländlichen Gebieten kann das Stromnetz oft nicht die volle Kapazität der erzeugten Energie aufnehmen, was zu Verzögerungen beim Anschluss führen kann. Auch der Ausbau von Speichertechnologien hinkt hinterher, was die Integration von großen Mengen Solarstrom ins Netz erschwert​

Lösung: Investitionen in moderne Speichertechnologien können dabei helfen, Überschüsse zu speichern und bei Bedarf ins Netz einzuspeisen. Darüber hinaus ist es wichtig, von Anfang an eine enge Zusammenarbeit mit den Netzbetreibern zu suchen und den Netzanschluss frühzeitig zu planen, um Engpässe zu vermeiden.

4. Schwankende Einspeisevergütungen und Marktpreise

Der finanzielle Erfolg von PV Freiflächenanlagen hängt stark von den Einspeisevergütungen und den Marktpreisen für Strom ab. In den letzten Jahren haben sich die Vergütungen in vielen Ländern, darunter auch Deutschland, verringert, da der Marktanteil von Solarstrom wächst. Dies kann die Rentabilität neuer Anlagen beeinträchtigen.

Lösung: Durch die Kombination von Eigenverbrauch und der Einspeisung ins Netz kann das Risiko schwankender Marktpreise abgefedert werden. Investoren sollten außerdem die Möglichkeit nutzen, langfristige Stromabnahmeverträge (Power Purchase Agreements, PPAs) mit festen Preisen abzuschließen, um die Einnahmen zu stabilisieren.

5. Technische Wartung und Effizienzverlust

Wie bei jeder großen technischen Anlage unterliegt auch eine PV Freiflächenanlage einem gewissen Verschleiß, insbesondere durch Witterungseinflüsse wie Wind, Schnee oder starke Sonneneinstrahlung. Dies kann über die Zeit zu einem Rückgang der Effizienz führen und die laufenden Betriebskosten erhöhen.

Lösung: Moderne Überwachungs- und Wartungssysteme ermöglichen eine frühzeitige Erkennung von Problemen und sorgen dafür, dass die Anlage so effizient wie möglich betrieben wird. Automatisierte Reinigungssysteme, besonders in staubigen Gebieten, können ebenfalls dazu beitragen, die Effizienz der Anlage über lange Zeiträume zu erhalten.

Fazit

PV Freiflächenanlagen sind eine äußerst effiziente und nachhaltige Möglichkeit, erneuerbare Energien im großen Stil zu erzeugen. Sie bieten zahlreiche Vorteile, wie eine hohe Skalierbarkeit, geringere Installationskosten pro kWp und die Möglichkeit, ungenutzte Flächen produktiv zu nutzen. Darüber hinaus können sie durch innovative Technologien wie Agri-PV oder nachgeführte Systeme den Energieertrag weiter maximieren und gleichzeitig die Flächennutzung optimieren.

Trotz Herausforderungen wie langen Genehmigungsverfahren und Netzanschlussproblemen gibt es klare Lösungen, die den Ausbau solcher Anlagen beschleunigen und ihre Rentabilität sichern können. Mit den neuen rechtlichen Erleichterungen durch das Solarpaket I und der Möglichkeit, den Return on Investment in weniger als einem Jahrzehnt zu realisieren, sind PV Freiflächenanlagen auch finanziell ein äußerst attraktives Investment.

Für Investoren und Betreiber, die langfristig auf saubere Energie setzen möchten, bieten diese Anlagen eine stabile Einnahmequelle und tragen gleichzeitig wesentlich zum Klimaschutz bei.