{"id":7072,"date":"2026-03-16T08:16:55","date_gmt":"2026-03-16T07:16:55","guid":{"rendered":"https:\/\/energyblog.ethz.ch\/?p=7072"},"modified":"2026-03-16T08:16:57","modified_gmt":"2026-03-16T07:16:57","slug":"agriphotovoltaics","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/energyblog.ethz.ch\/de\/agriphotovoltaics\/","title":{"rendered":"Energie f\u00fcr Kaffeefarmen: Agrarfotovoltaik f\u00fcr Energiezugang und Klimaresilienz in Afrika s\u00fcdlich der Sahara"},"content":{"rendered":"

Kaffeeproduzenten sind auf eine zuverl\u00e4ssige Stromversorgung f\u00fcr die Verarbeitung und Bew\u00e4sserung angewiesen, doch viele l\u00e4ndliche Betriebe sind nach wie vor netzunabh\u00e4ngig und den schwankenden Dieselpreisen ausgesetzt. Ein Masterprojekt am Power Systems Laboratory der ETH Z\u00fcrich untersucht diese Herausforderung anhand des weltweit ersten gross angelegten Agri-Photovoltaik-Konzepts f\u00fcr den Kaffeeanbau. Die Forschung in Angola zeigt, dass die Installation von Solarzellen \u00fcber Kaffeepflanzen erschwinglichen Strom und Klimaresistenz in einem System liefern kann. Die Ergebnisse zeigen, wie die Integration von Energie und Landwirtschaft neue Wege f\u00fcr eine nachhaltige Produktion in tropischen Regionen er\u00f6ffnen kann.<\/p>\n\n\n\n

Ein neues Konzept f\u00fcr zwei Probleme<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Die Kaffeebauern in den afrikanischen L\u00e4ndern s\u00fcdlich der Sahara stehen vor zwei anhaltenden Problemen. Das erste Problem ist der Zugang zu zuverl\u00e4ssiger und erschwinglicher Elektrizit\u00e4t. Viele landwirtschaftliche Betriebe sind auf Dieselgeneratoren angewiesen, die hohe Kohlenstoffemissionen verursachen und die Landwirte den schwankenden Kraftstoffpreisen aussetzen<\/a>. In den l\u00e4ndlichen Gebieten Angolas, wo diese Studie durchgef\u00fchrt wurde, die Elektrifizierungsrate wird auf weniger als 10 Prozent gesch\u00e4tzt<\/a>. Strom aus dem Netz, sofern verf\u00fcgbar, bleibt stark subventioniert und kostet oft weniger als 0,02 USD pro kWh<\/a> verglichen mit etwa 0,20 USD pro kWh in der Schweiz. Infolgedessen bleiben f\u00fcr die meisten l\u00e4ndlichen Gemeinden ohne Netzanschluss entweder dezentrale Solarinvestitionen oder die Abh\u00e4ngigkeit von subventionierten fossilen Brennstoffen die wichtigsten Optionen.<\/p>\n\n\n\n

Das zweite Problem ist der zunehmende Klimastress. Der bis 2050 prognostizierte Temperaturanstieg um 2 bis 2,5 Grad Celsius in Verbindung mit unregelm\u00e4\u00dfigeren Niederschl\u00e4gen bedroht die landwirtschaftliche Produktivit\u00e4t in der gesamten Region<\/a>. Im Schatten angebaute Pflanzen wie Kaffee reagieren sehr empfindlich auf Hitze und Wasserstress, was sie besonders anf\u00e4llig f\u00fcr diese Ver\u00e4nderungen macht.<\/p>\n\n\n\n

Folglich sind die Landwirte von subventionierten fossilen Brennstoffen abh\u00e4ngig, und ihre Ernten stehen angesichts der zunehmenden Klimaauswirkungen vor immer gr\u00f6sseren Herausforderungen hinsichtlich der Widerstandsf\u00e4higkeit. Diese Studie, die am Power Systems Laboratory der ETH Z\u00fcrich durchgef\u00fchrt wurde, untersucht, wie die Kombination von Solarenergieerzeugung und Kaffeeanbau in einem einzigen System mit doppeltem Verwendungszweck, der sogenannten Agriphotovoltaik (APV), beide Herausforderungen gleichzeitig l\u00f6sen kann.<\/p>\n\n\n\n

Warum Kaffee und Sonnenkollektoren zusammenpassen<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Bei APV-Systemen werden die Solarmodule \u00fcber den Kulturen und nicht auf separaten Fl\u00e4chen angebracht, so dass dieselbe Fl\u00e4che gleichzeitig f\u00fcr die Energieerzeugung und den Anbau genutzt werden kann. Die Paneele erzeugen Strom und sorgen gleichzeitig f\u00fcr eine teilweise Beschattung, die Temperatur und Feuchtigkeit mildert. Bei schattenangepassten Kulturen wie Kaffee, die traditionell unter Baumkronen angebaut werden, kann diese Beschattung den Hitzestress reduzieren, den Wasserverlust von Boden und Pflanzen verringern (ein Prozess, der als Evapotranspiration bekannt ist) und die mikroklimatischen Bedingungen ver\u00e4ndern (siehe Abbildung 1), was letztlich sowohl den Ertrag als auch die Qualit\u00e4t der Bohnen verbessert, w\u00e4hrend gleichzeitig erneuerbare Energie direkt vor Ort erzeugt wird.<\/p>\n\n\n\n

In Zusammenarbeit mit der netzunabh\u00e4ngigen Kaffeeplantage der Companhia de Caf\u00e9 de Angola im S\u00fcden Angolas hat das Team des ETH Power Systems Laboratory das weltweit erste grossfl\u00e4chige APV-Konzept speziell f\u00fcr die Kaffeeproduktion entwickelt. Die Studie integriert Feldmessungen, Simulationen der Abschattung mit Hilfe von Strahlen und technisch-\u00f6konomische Modellierung, um die technische und wirtschaftliche Machbarkeit solcher Systeme unter realen lokalen Bedingungen zu bewerten. Die Ergebnisse deuten zwar darauf hin, dass APV sowohl technisch als auch wirtschaftlich realisierbar sein k\u00f6nnte, aber es ist wichtig zu beachten, dass die vollst\u00e4ndige Machbarkeit unter realen Bedingungen erst dann best\u00e4tigt werden kann, wenn das System tats\u00e4chlich umgesetzt wird, da bestimmte H\u00fcrden bestehen bleiben. W\u00e4hrend die hohen Anfangsinvestitionskosten weiterhin eine gro\u00dfe Herausforderung darstellen und ausl\u00e4ndische Investitionen erfordern, schafft der doppelte Verwendungszweck von APV einen zus\u00e4tzlichen Wertstrom durch verbesserte Ernteertr\u00e4ge bei g\u00fcnstigem Schattenwurf. Dieser zus\u00e4tzliche landwirtschaftliche Nutzen erh\u00f6ht die allgemeine Wettbewerbsf\u00e4higkeit und macht APV zu einer finanziell attraktiven Alternative, selbst im Vergleich zu stark subventioniertem Diesel.<\/p>\n\n\n\n

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Abbildung 1: <\/strong>Ver\u00e4nderungen des Mikroklimas durch die APV. (Quelle: Vom Autor entwickelte Illustration, Sebastian Waszkis, 2025)<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Politische Verschiebungen und neue M\u00f6glichkeiten<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Die j\u00fcngsten Entwicklungen in Angola zeigen, wie schnell sich die Politik der Dieselsubventionen \u00e4ndern kann. Im Jahr 2024 hat die Regierung die Dieselsubventionen um mehr als die H\u00e4lfte gek\u00fcrzt. Diese Entscheidung l\u00f6ste \u00f6ffentliche Proteste aus, bedeutete aber auch eine wichtige Korrektur langj\u00e4hriger Preisverzerrungen und einen Schritt hin zu einem wettbewerbsf\u00e4higeren Energiemarkt. Innerhalb eines Jahres haben sich die Dieselpreise mehr als verdoppelt. Obwohl sie im internationalen Vergleich nach wie vor niedrig sind, hat der Anstieg die Attraktivit\u00e4t von selbst erzeugtem Solarstrom f\u00fcr landwirtschaftliche Betriebe deutlich erh\u00f6ht.<\/p>\n\n\n\n

Solche politischen Ver\u00e4nderungen k\u00f6nnen APV von einem vision\u00e4ren Konzept in eine wirtschaftlich sinnvolle Investition verwandeln. F\u00fcr Regierungen bietet APV einen praktischen Weg, um die l\u00e4ndliche Elektrifizierung und die Klimaanpassung gleichzeitig voranzutreiben.<\/p>\n\n\n\n

Von der Machbarkeit zum Pilotprojekt<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Auf der Kaffeefarm in Angola wurde noch keine APV-Anlage in vollem Umfang gebaut, aber die Studie liefert einen umsetzungsreifen Entwurf. Bei der Planung wurde der Einfachheit der Konstruktion, der Verwendung lokal verf\u00fcgbarer Materialien und der agronomischen Eignung Vorrang vor komplexen \u201coptimalen\u201d technischen L\u00f6sungen einger\u00e4umt. So wurden z. B. \u00e4ltere PV-Paneele mit geringerer Spitzenleistung in Betracht gezogen, um die beschattete Fl\u00e4che f\u00fcr die Pflanzen zu vergr\u00f6\u00dfern. Dies zeigt, dass das Hauptziel dieses APV-Konzepts nicht die maximale Landnutzungseffizienz war, wie bei europ\u00e4ischen Projekten oft betont wird, sondern vielmehr die Schaffung g\u00fcnstiger Wachstumsbedingungen f\u00fcr Kaffee und die Bereitstellung netzunabh\u00e4ngiger Energiel\u00f6sungen.<\/p>\n\n\n\n

Der n\u00e4chste Schritt ist eine Pilotanlage, mit der langfristige Daten \u00fcber das Wachstum des Kaffees, den Energieertrag und die Wartung unter realen Betriebsbedingungen gesammelt werden sollen. Zur Vorbereitung der Umsetzung finden derzeit Gespr\u00e4che mit lokalen Ingenieurb\u00fcros statt.<\/p>\n\n\n\n

Pers\u00f6nliche \u00dcberlegungen<\/strong><\/h2>\n\n\n\n
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Abbildung 2:<\/strong> Landarbeiter in Cambondo, Angola (Quelle: Sebastian Waszkis, 2025)<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Die Arbeit an diesem Projekt hat mich gelehrt, dass Machbarkeit in Afrika s\u00fcdlich der Sahara ganz anders definiert wird als in Europa. In Z\u00fcrich war ich es gewohnt, in Begriffen wie Effizienz, Kostenoptimierung und Modellgenauigkeit zu denken. Im l\u00e4ndlichen Angola wurde mir schnell klar, dass der Erfolg von weitaus grundlegenderen Fragen abh\u00e4ngt: Wird es jemanden geben, der das System nach dem Ende des Projekts wartet, wie k\u00f6nnen wir die tages- und jahreszeitlichen Lastschwankungen bew\u00e4ltigen, die durch die wechselnden Ernteroutinen zwischen Regen- und Trockenzeit verursacht werden, und wie k\u00f6nnte sich eine solche Technologie auf die t\u00e4gliche Arbeit auswirken oder sogar \u00c4ngste bei den lokalen Landarbeitern ausl\u00f6sen?<\/p>\n<\/div>\n\n\n\n

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