Beim massiven und schnellen Ausbau der Solarenergie ist Kreativität gefragt. Wo überall lassen sich die blau- oder schwarz-glänzenden Module energieeffizient installieren und wirtschaftlich betreiben? Unsere Nachbarn in den Niederlanden gehen neue Wege: Sie nutzen ihre Wasserflächen, um darauf Photovoltaik (PV)-Anlagen schwimmen zu lassen. „Floating-PV“ nennen das die Fachleute. In Rheinland-Pfalz gibt es bisher ein Beispiel dafür, auf einem Baggersee bei Leimersheim (Landkreis Germersheim). Und im Hunsrück wird über ein solches Projekt in kommunaler Trägerschaft diskutiert, auf der Steinbach-Talsperre.
Schwimmende Photovoltaik sei keineswegs auf die an Wasserflächen so reichen Niederlande beschränkt, sagt Dr. Henrik te Heesen: „Das ist auch hier möglich!“ Te Heesen ist Professor für Technologien der Erneuerbaren Energien und Direktor des Instituts für Betriebs- und Technologiemanagement (IBT) am Umwelt-Campus Birkenfeld der Hochschule Trier. Im Gespräch mit unserer Redaktion erklärt er, ob und wie das in rheinland-pfälzischen Kommunen funktionieren könnte.
Frage: Herr Professor te Heesen, Offshore-Windkraftanlagen draußen auf dem Meer sind allgemein bekannt. Mit der Idee der schwimmenden Fotovoltaik-Anlagen geht jetzt auch die Solarenergie aufs Wasser. Was steckt dahinter?
Prof. Henrik te Heesen: Die Idee wird in den Niederlanden vielfach umgesetzt. Dort sind große Landflächen für Photovoltaik-Anlagen knapp und damit teuer. Deshalb hat man sich dort überlegt, auf großen Seen PV-Module auf Schwimmkörper auf Kunststoff zu montieren, aufs Wasser zu setzen und zu einem Solarkraftwerk zusammenzuschalten. Eigentlich ganz trivial. Die bislang größte Anlage auf dem Bomhofsplas, einem See in der Nähe von Zwolle, erreicht eine Leistung von 27,4 Megawatt. Zurzeit entsteht am Uivermeertje nahe Nijmegen die größte Floating-PV-Anlage in Europa mit einer Leistung von 29,8 Megawatt.
Frage: Welche Gewässer eignen sich am besten dazu?
Antwort: Eigentlich jede größere Wasserfläche, die nicht als Freizeit- und oder Badesee ausgewiesen ist. Sehr gut eigenen sich Baggerseen und Kiesgruben, aber auch Stauseen, die zur reinen Trinkwassergewinnung genutzt werden. Ebenso könnte man solche Anlagen auf gefluteten ehemaligen Tagebauen installieren.
Frage: Welche Vorteile haben solche schwimmenden Solarkraftwerke?
Antwort: Die Stromausbeute ist wesentlich höher als zum Beispiel bei PV-Anlagen, die auf Dächern montiert sind. Gerade im Sommer, wenn bei großer Hitze kein Lüftchen weht, können die Solarzellen nicht optimal arbeiten und verlieren an Wirkungsgrad. Das ist auf dem Wasser anders: Die Wasseroberfläche kühlt die Module gleichzeitig von unten und sorgt so für optimale Funktionsbedingungen. Das Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme in Freiburg geht von einer um zehn Prozent höheren Stromausbeute einer Floating-PV- gegenüber einer auf festem Grund montierten Anlage aus.
Frage: Und die Nachteile?
Antwort: Ein Nachteil kann der Abtransport der erzeugten Energie sein. Meist gibt es in der Nähe der Gewässer keine Möglichkeit, den Solarstrom in ein öffentliches Stromnetz einzuspeisen. Also müsste zugleich eine entsprechende Infrastruktur aufgebaut werden. Das ist natürlich grundsätzlich möglich, erhöht aber die Investitionskosten mitunter enorm. Deshalb wäre ein Verbrauch des Stroms vor Ort wesentlich effizienter, beispielsweise für den Betrieb der Maschinen eines Kieswerks oder die Pumpen einer Trinkwasseraufbereitung. Aber das ist letztendlich eine betriebswirtschaftliche Rechnung.
Frage: Wirkt es sich auf Fauna und Flora aus, wenn eine Wasserfläche mit Solarmodulen belegt wird? Ändert sich die Wasserqualität durch die schwimmenden Kunststoffkörper?
Antwort: Den bisherigen Erfahrungen zufolge gibt es keine negativen Auswirkungen auf die Ökologie. Im Gegenteil: Durch die Abschattung durch die Solarmodule erwärmt sich die Oberfläche des Sees weniger. Dadurch bilden sich weniger Algen und das „Umkippen“ des Sees wird verhindert, was gerade bei stehenden Gewässern ein Problem sein kann. So eine schwimmende PV-Anlage kann auch den Nährstoffhaushalt eines Gewässers positiv beeinflussen, was wiederum Fischen, aber auch Wasserpflanzen zugutekommt. Hinzu kommt: Es verdunstet weniger Wasser, der Wasserspiegel verändert sich nicht wesentlich, was bei Trinkwasserspeichern vorteilhaft sein kann.
Frage: Wie verhalten sich schwimmende PV-Anlagen bei schwerem Wetter wie zum Beispiel Starkregen oder Sturm? Was gibt es dabei zu beachten?
Antwort: Floating PV-Anlagen unterliegen keinen besonderen Beschränkungen im Vergleich zu Freiflächenanlagen. Auf Seen gibt es in der Regel auch keine kritische Wellenentwicklung wie auf dem Meer.
Frage: Können Floating-PV-Anlagen auch modellhaft für rheinland-pfälzische Kommunen oder kommunale Träger sein?
Antwort: Zweifelsfrei ja. Es gibt Überlegungen, die Steinbachtalsperre im Kreis Birkenfeld mit einer Floating-PV zu belegen. Das Trinkwasserreservoir wird zurzeit saniert. Der Kreiswasserweckverband hat bei unserer Hochschule angefragt, wie das gehen könnte. Eine weitere Anlage ist auf einem Baggersee im Kreis Germersheim installiert. Betreiber ist ein regionaler Energieversorger, die Erdgas Südwest GmbH. Der erzeugte Strom wird vorwiegend im benachbarten Kieswerk eingesetzt, der Rest ins öffentliche Stromnetz eingespeist. Es sind also verschiedene Modelle und Konstellation vorstellbar, wie kommunale Partner zusammenarbeiten und mit Floating-PV die Energiewende vorantreiben können.
Frage: Wie viel Geld für Investition und Betrieb müsste eine Kommune für so ein Projekt in die Hand nehmen? Und welche Erlöse ließen sie erzielen?
Antwort: Die Kosten hängen natürlich stark von der Größe der Photovoltaikanlage ab. Die Investitionskosten für Floating-Photovoltaikanlagen sind zehn bis fünfzehn Prozent höher als bei Freiflächenphotovoltaik. Dennoch ergeben sich Kosteneinsparungen insbesondere beim Eigenverbrauch des Stroms aus der schwimmenden Photovoltaikanlage, da die Kosten für den Strombezug über das Energieversorgungsunternehmen in den nächsten Jahren weiter ansteigen werden.
Herr Professor te Heesen, haben Sie vielen Dank für dieses Gespräch.
Kontakt:
Prof. Dr. Henrik te Heesen
Technologien der Erneuerbaren Energien
Direktor des Instituts für Betriebs- und Technologiemanagement (IBT)
Prodekan Fachbereich Umweltplanung/Umwelttechnik
Studiengangsleitung Erneuerbare Energien (B. Sc.) und Umweltorientierte Energietechnik (M. Sc.)
Telefon +49 6782 17-1908
E-Mail h.teheesen@umwelt-campus.de
Bild:
Symbolische Darstellung einer schwimmenden Photovoltaikanlage auf der Steinbachtalsperre. Bild: te Heesen, Umweltcampus Birkenfeld