Letzte Aktualisierung: 24.10.2020

Schwimmende Solarstromanlagen ("Floating PV Anlagen")

Dem weltweiten Trend folgend, sind auch in Europa schwimmende Solarstromanlagen, die vor allem auf ungenutzten Gewässern wie Stau- und Baggerseen errichtet werden, auf dem Vormarsch. Aktuell noch als Nischentechnologie angesehen, bieten "Floating-PV-Anlagen" großes Potential.

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Verbreitung schwimmender Solaranlagen

Laut der Weltbank besteht allein in Europa ein Potenzial von 204 GW Leistung, wenn 10 Prozent der künstlich angelegten Süßwasserflächen wie stillgelegte Braunkohlegruben für schwimmende Solaranlagen genutzt werden.

In den Niederlanden entstand 2020 auf einem künstlichen Gewässer ein 24,7 Megawatt (MW) Solarpark, der auf einer schwimmenden Unterkonstruktion ruht. Im Oktober 2019 ging in Südfrankreich die mit 17 MW bisher größte schwimmende Photovoltaikanlage Europas in Betrieb. Sie umfasst 47 Hektar und befindet sich auf dem See eines stillgelegten Steinbruchs.

In Deutschland sind schwimmende Solaranlagen neben Pilotprojekten und ersten kommerziellen Anwendungen bislang auf wenige Standorte auf künstlichen und erheblich veränderten Gewässern wie beispielsweise Kiesgruben beschränkt.

Beispiele für erste kommerzielle Anlagen sind in Asbach-Bäumenheim (Bayern) und Renchen (Baden-Württemberg) zu finden. Die Anlage in Asbach-Bäumenheim ging 2016 als erste schwimmende Photovoltaikanlage Bayerns in Betrieb. Die Anlage in Renchen gilt als erste große, kommerziell betriebene Anlage und ist auf einem Baggersee installiert. Sie wurde im Juni 2019 in Betrieb genommen.

Experten-Wissen: Laut "Daten und Fakten zu Braun- und Steinkohlen" des Umweltbundesamtes vom Dezember 2017 hat der Braunkohletagebau in Deutschland eine Fläche von 1773 km2 zerstört, mehr als die dreifache Fläche des Bodensees (theoretisches Potenzial). Wird ein Viertel dieser Fläche geflutet und mit schwimmender PV (FPV, von „Floating PV“) belegt, so das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE in "Aktuelle Fakten zur Photovoltaik in Deutschland", eröffnet sich ein technisches Potenzial von 55 GWp. Weltweit sind bereits über 1 GWp an schwimmenden PV-Anlagen installiert.

Besonderheiten, Vor- und Nachteile schwimmender PV-Anlagen

Zuallererst können ungenutzte Wasserflächen für die Energiewende genutzt werden. Zusätzlich kann die zunehmende Installation von Floating PV Anlagen auch zur Entspannung der teilweise hitzigen Debatte über die Landnutzung in EU-Mitgliedsstaaten beitragen.

Die momentanen Mehrkosten schwimmender PV-Anlagen im Vergleich zu Freiflächenanlagen gleicher Größe zahlen sich durch das große Flächenpotential, die höhere Ertragsleistung durch die zusätzliche Wasserkühlung und die vergleichsweise einfache Installation aus. Zudem rechnen Experten damit, dass die Installationskosten in naher Zukunft deutlich sinken werden.

Positive Effekte für die Gewässerökologie können darin bestehen, dass schwimmende Module die Verdunstung herabsetzen. Durch Verschattung heizt sich der Gewässerkörper weniger stark auf. Das Risiko von Algenbildung oder einem „Umkippen“ des Gewässers kann dadurch gemindert werden.

Für schwimmende Solaranlagen sind Süßwasser-Seen mit einer geringen Strömung und einer mäßigen Windlast geeignet. Salzwasser hingegen würde zu Korrosion und somit zu vorzeitiger Alterung oder Beschädigung der Module führen. Welche Gewässer in Frage kommen, hängt unter anderem von wasserrechtlichen Bestimmungen (Wasserhaushaltsgesetz - WHG) und das jeweilige Landeswasserrecht ab. Darüber hinaus spielen auch Eigentumsverhältnisse sowie Nutzungsrechte am Gewässer (Schifffahrt, Fischerei) eine Rolle.

Eine Verschattung eines zuvor besonnten Gewässers könnte jedoch auch die Unterwasserflora und -fauna verändern. Da in Deutschland bisher erst wenige Anlagen errichtet wurden, gibt es weder Langzeitstudien über die ökologischen Auswirkungen noch Kenntnisse über mittel- oder langfristige Folgen schwimmender PV-Module auf Gewässerökologie und Artenbestand.

Kombination von Solar- und Wasserkraftwerken

Interessant ist in diesem Zusammenhang auch das Konzept, schwimmende Solaranlagen mit Stauseekraftwerken zu einer Einheit zu verbinden. Durch die Kombination von Solarstrom und Wasserkraft sinken die Investitionskosten im Vergleich zu getrennten Anlagen, da die Strominfrastruktur nur einmal errichtet wird und für beide Systeme genutzt werden kann.

Gerade in warmen Regionen kann diese Verbindung eine positive Wechselwirkung entfalten: Das Sonnenlicht reflektiert sich im Wasser – die Solarzellen sind effizienter. Außerdem kühlt das Wasser die Solarzellen – ihr Wirkungsgrad steigt, sie sind effizienter. Zusätzlich schatten die Solarmodule das Wasser ab, sodass es zu einer geringeren Verdunstung des Stauwassers kommt und sich somit saisonal der Wasserstand beeinflussen lässt.

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