Polykristalline Solarmodule
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Floating PV
Floating PV, also wörtlich schwimmende Photovoltaik, bezeichnet man PV-Anlagen, die auf Gewässern installiert werden. Diese schwimmen dann auf der Oberfläche und fangen dort die einfallende Sonnenenergie ein. Mit dieser Technologie erhofft man sich eine größere Flächennutzung für Photovoltaik. Oft wird befürchtet, dass Floating PV das Biotop negativ beeinflussen würde, mit den richtigen Regulierungen ist aber oft das Gegenteil der Fall: Die Gewässer können durch die schwimmenden PV-Module dann beispielsweise vor Verdunstung geschützt werden.
- Symbiose mit dem Biotop
- mehr Fläche für grüne Energieproduktion nutzbar
- lokaler Verbrauch der erzeugten Energie
- Negativer Einfluss auf die Gewässer und Tiere
- Einschränkung der Nutzungsmöglichkeiten der Gewässer
- Kosten
Photovoltaikanlagen kennt man eigentlich nur von Hausdächern, der ein oder andere mag vielleicht auch schon eine Freiflächenanlage gesehen haben. Aber eine Solaranlage auf dem Wasser? Genau das ist das Konzept hinter „Floating PV“. Was kann man sich darunter vorstellen? Und wie sinnvoll sind die schwimmenden Solaranlagen in Bezug auf Umweltauswirkungen und die Energiewende?
Was ist Floating PV?
Floating PV meint Photovoltaikanlagen, die auf dem Wasser schwimmen. Diese ähneln im Prinzip gewöhnlichen Freiflächenanlagen. Einziger Unterschied: Sie schwimmen auf dem Wasser. So soll der Solarenergie mehr Fläche eingeräumt werden. Die PV-Module liegen dabei flach auf dem Wasser. Befestigt werden sie an Land oder mit einem Anker am Gewässergrund.
Floating PV – Solaranlagen auf dem Wasser
Warum braucht es schwimmende Solaranlagen?
Floating PV eröffnet der Solartechnik vollkommen neue Flächen. Zuvor wurden die Anlagen primär auf Dächern installiert, meist handelt es sich dabei um private Flächen. Größere Anlagen werden dagegen eher selten installiert. Die Flächen an Land sind für die Photovoltaik also begrenzt und schränken die Möglichkeiten des Ausbaus und der Energiewende ein. Wasserflächen hingegen sind zurzeit oft ungenutzte Flächen. Besonders geeignet sind Tagebauseen. Sie sind in der Regel nicht für die Öffentlichkeit geöffnet, sodass kein Tourismus- oder Kulturevent verloren geht. Unter Berücksichtigung aller Auflagen beispielsweise für Natur- und Landschutz könnte auf der freien Wasserfläche in Deutschland noch etwa 2,74 Gigawatt Solarstrom generiert werden.
Vorteile von Floating PV
Schwimmende PV bringt mehr Fläche für Solarenergie
Floating PV-Parks bringen viele Vorteile mit sich. Einer davon ist sicherlich die neu gewonnene Fläche für den Ausbau der Photovoltaiknutzung. Vor allem in Anbetracht der immer knapper werdenden Ressourcen und dem Klimawandel ist klar, dass die Zukunft in den erneuerbaren Energien liegt. Photovoltaik hat sich als solche bereits seit Jahrzehnten bewährt, sowohl als Kleinanlagen für private Haushalte, als auch große Anlagen im gewerblichen Stil. Die letzten Jahrzehnte der PV-Forschung haben außerdem gezeigt, dass die Technologie noch großes Potenzial hat, sodass PV-Anlagen in Zukunft effektiver und preiswerter produziert werden können. Wenn in Zukunft auch Wasserflächen für die Photovoltaik genutzt werden können, bedeutet das also auch eine wesentlich größere Leistungskapazität. Mit entsprechend großen Anlagen und effektiven PV-Modulen kann dann wahrscheinlich ein Großteil der benötigten Energie durch Sonnenkraft generiert werden.
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Symbiose von Gewässern und PV-Anlagen
Die Nutzung von Floating PV bringt nicht nur Vorteile für Stromverbraucher. Tatsächlich können die Gewässer sogar von den Floating PV Modulen profitieren. Denn die Module belegen die Oberfläche der Gewässer und sorgen so dafür, dass weniger Wasser verdunsten kann. Dadurch kann das sogenannte „Kippen“ eines Gewässers verhindert werden. Das passiert, wenn die Sauerstoffkonzentration im Gewässer durch einen zu hohen Anteil an Biomasse unter das Minimum sinkt. Mit sinkendem Wasserspiegel steigt der Anteil an Biomasse im Gewässer und damit auch die Gefahr des „Umkippens“.
Gleichzeitig bietet die Wasserlagerung aber auch für die Module Vorteile: Denn obwohl die PV-Module vor allem bei hoher Sonneneinstrahlung die höchsten Erträge liefern, nimmt ihre Effizienz bei hohen Temperaturen ab. Im Sommer können Solarmodule über 60 °C heiß werden. Am effizientesten arbeiten die Module aber bei niedrigen Außentemperaturen. Wenn die Module auf dem Wasser schwimmen, werden sie hingegen ständig gekühlt. Die angestaute Hitze wird dann ganz einfach vom Wasser aufgenommen und kann so die Effizienz des Moduls steigern.
Nutzung vor Ort
Baggerseen sind vor allem deswegen für die Belegung mit Photovoltaik geeignet, weil sie anderweitig nicht oder zumindest in großen Teilen nicht nutzbar sind. Damit muss also kein Raum eingeschränkt werden. Zusätzlich kann der Ertrag der Floating PV-Anlagen direkt vor Ort genutzt werden. Die Anlage kann beispielsweise die umliegenden Produktionen mit Solarstrom versorgen. Der technische Ausbau ist meist vorhanden, sodass kein großer Mehraufwand besteht.
Schwimmende Photovoltaikanlage im Baggersee
Die Peakzeiten der Anlage stimmen außerdem mit den gewöhnlichen Arbeitszeiten überein, sodass ein hoher Eigenverbrauch gewährleistet ist. Dennoch überschüssig generierter Strom kann ins Netz eingespeist werden. Mit der Installation von PV-Anlagen auf Tagebauseen ist also nicht nur der Umwelt, sondern auch den Produktionen vor Ort geholfen, da der Solarstrom keine weiten Wege zurücklegen muss, sondern direkt vor Ort genutzt werden kann.
Nachteile einer Floating PV-Anlage
Natürlich haben die schwimmenden PV-Anlagen auch Nachteile. Die Module stellen letztlich einen Eingriff in die Natur dar. Dadurch kann das Ökosystem des Gewässers beschädigt werden. Zwar beugt die Verschattung dem Kippen durch zu starke Verdunstung vor. Allerdings kann die zusätzliche Verschattung auch einen negativen Einfluss auf die Bepflanzung des Gewässers haben. Auch durch Korrosion kann die Qualität des Wassers beeinträchtigt werden und Lebewesen darin schädigen.
Die Belegung der Wasseroberfläche beeinträchtigt auch die anderweitige Nutzung. Das ist bei ungenutzten Baggerseen unproblematisch, könnte jedoch zu Protesten führen, wenn Seen belegt werden, die auch freizeitlich genutzt werden.
Die Anschaffung und Wartung ist außerdem teurer, als eine herkömmliche Freiflächenanlage. Die Investition ist also größer und eventuell weniger rentabel als eine Freiflächenanlage.
Floating PV bei Extremwetter
Die Solarmodule auf dem Wasser müssen auch extremen Wettern standhalten. Was passiert, wenn der See zufriert oder die Module einer hohen Schneelast ausgesetzt sind? Zunächst einmal müssen alle verwendeteten Materialien ausreichend stark sein, um allen äußeren Einwirkungen standhalten zu können. Friert das Gewässer zu, muss dafür gesorgt werden, dass die Solarmodule über der Eisschicht liegen. Bei einer Floating PV-Anlage in China, wo der See jedes Jahr für mehrere Monate zugefroren ist, werden bereits vor der Kälteperiode die Vorbereitungsmaßnahmen dafür getroffen. Und auch für hohe Schneelasten wird vorgesorgt. Die schwimmenden Anlagen verfügen über genügend zusätzlichen Auftrieb. So sinken die PV-Module auch bei Schneefall nicht ab.
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Projekt Surwave will Floating PV revolutionieren
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Floating PV Parks in Europa
In Europa wurden bereits erste Solaranlagen auf Gewässern installiert. Vorreiter ist dabei die Anlage Bomhofplas in den Niederlanden der Firma BayWa r.e. Mit 27,4 Megawatt wurde dort die bisher größte schwimmende Solaranlage realisiert. Die Anlage wird von Forschungsprojekten begleitet, die untersuchen, inwiefern die Anlage sich auf die Natur auswirkt.
Guided Tour over the construction site a Floating PV project
Anfang 2022 realisierte BayWa r.e. in Haltern am See Deutschlands größte Floating PV-Anlage. Circa 5.800 PV-Module sorgen für eine Leistung von 3 Megawatt-Peak für das Unternehmen Quarzwerke GmbH. Der erzeugte Strom soll zu dreiviertel selbst verbraucht werden, überschüssiger Strom wird eingespeist.
