Ungenutztes Energiepotenzial 06.07.2021, 07:00 Uhr

Vom Dach aufs Wasser: Forscherteam bringt Solarmodulen das Schwimmen bei

Wer gewinnt das Rennen: Solartechnik an Land oder auf dem Wasser? Fraunhofer-Forschende wollen genau das herausfinden und den Energieertrag miteinander vergleichen. Nach ihrer Einschätzung könnte schwimmende Photovoltaik auf Tagebauseen zur Energiewende beitragen.

Illustration schwimmende Solarmodule

Diese Illustration demonstriert, wie Solarmodule auf einer schwimmenden Konstruktion aussehen können.

Foto: Fraunhofer ISE

Es muss noch viel getan werden, ehe es mit der Energiewende klappt. In Deutschland wird im Bereich der erneuerbaren Energien aktuell noch der Windkraft das größte Potenzial zugesprochen – theoretisch. Denn Windanlagen fordern in vielen Regionen den Widerstand von Bevölkerung und Naturschützern heraus. Umso wichtiger sind Alternativen. Was wäre also, wenn man Solaranlagen auf Flächen nutzen könnte, die sonst keiner braucht, etwa auf Tagebauseen? Das System nennt sich schwimmende Photovoltaik-Kraftwerke oder auch Floating-PV-Anlagen. Ein dreijähriger Praxistest soll nun zeigen, ob die Idee halten kann, was sie verspricht.

Rekord! Wirkungsgrad von fast 69 Prozent für Dünnschicht-Photovoltaik

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Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE, RWE Renewables und die Brandenburgische Technische Universität Cottbus-Senftenberg (BTU) haben sich mit weiteren Partnern zusammengeschlossen, um diese Technologie voranzutreiben. Unter dem Namen PV2Float wollen sie mehrere dieser speziellen Solaranlagen zu Wasser lassen. Aktuell sind die Partner auf der Suche nach einem geeigneten Tagebausee.

Schwimmende Solarmodule als Hoffnungsträger

Die Solar-Experten haben sich einiges vorgenommen. Denn schwimmende Photovoltaik hat zwar Potenzial, ist aber auch mit großen Herausforderungen verbunden. Grundsätzlich werden die einzelnen Solarmodule auf Schwimmkörpern installiert, die prinzipiell sowohl auf stehenden Gewässern als auch auch auf dem Meer verankert werden können. Das Fraunhofer ISE hat in Deutschland die mehr als 500 Tagebauseen im Visier, die laut einer Studie aus dem eigenen Haus – aus rein technischer Sicht – ein Potenzial für Solarenergie im mittleren zweistelligen Gigawatt-Bereich böten.

Die Fraunhofer-Forschenden sind nicht die Einzigen, die sich von Solaranlagen auf dem Wasser einiges versprechen. In den letzten Jahren sind weltweit bereits über 1,1 Gigawatt an installierter Leistung entstanden. Mit dieser Technologie sind einige Vorteile verbunden. Der Wichtigste ist sicherlich die potenziell höhere Stromproduktion, weil das Wasser einen kühlenden Effekt auf die PV-Module ausübt. Dem steht allerdings nicht nur ein größerer Aufwand für Service und Montage gegenüber. Fraglich ist auch, ob die Projekte ökologisch unbedenklich sind. Schon bei der Materialauswahl müssen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler strenge Kriterien erfüllen, die für den Gewässerschutz vorgegeben sind.

Photovoltaik weltweit auf der Überholspur

Akzeptanz der Bevölkerung von Floating-PV

Ziel der Versuchsanlagen ist es, zu klären, welche technischen Herausforderungen im praktischen Betrieb der Solaranlagen auf Tagebauseen auftreten, wie wirtschaftlich sie sein können und welche ökologischen Auswirkungen Floating-PV hat. Ein weiterer Punkt ist dabei aus Sicht der Forschenden nicht zu vernachlässigen: Wie sieht es mit der Akzeptanz der Bevölkerung aus? Denn ohne die würde es schwer, die Technik langfristig zu etablieren und geeignete Standorte zu finden. RWE setzt parallel ein Projekt mit schwimmenden Solarmodulen in den Niederlanden um.

Für PV2Float sind vier schwimmenden Installationen mit Solarmodulen geplant. Zusätzlich soll es an Land eine Referenzanlage geben. Dabei geht es vor allem darum, den Eintrag an Land und auf dem Wasser miteinander zu vergleichen. Die Leistung liegt insgesamt bei etwa 150 Kilowatt (kW).

Hohe Anforderungen an die schwimmenden Solarmodule

Das Fraunhofer ISE hat verschiedene Aufgaben während der Praxisphase. Es beginnt damit, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem es möglich ist, lokale Akteurinnen und Akteure auf geeignete Weise einzubinden. Das Wissenschafts-Team ist außerdem zuständig für die Ertragssimulationen, die Zuverlässigkeit der einzelnen Systemkomponenten, Analysen der Wirtschaftlichkeit der schwimmenden Solaranlagen und die Weiterentwicklung der PV-Module selbst. „Das Gewässer stellt besondere Anforderungen an Design, Material, Umweltverträglichkeit und Betriebsführung schwimmender PV-Kraftwerke. Im Projekt werden diese im Hinblick auf die Errichtung großer Floating-PV-Anlagen untersucht“, sagt Stefan Wieland, der das Projekt beim Fraunhofer ISE leitet.

Die gewässerökologische Begleitung des Projekts liegt bei der BTU Cottbus-Senftenberg und dem Institut für Wasser und Boden Dr. Uhlmann aus Dresden. Über dessen Bedeutung sind sich alle Beteiligten im Klaren. „Die ökologische Verträglichkeit schwimmender Solaranlagen ist eine Grundvoraussetzung für deren Genehmigungsfähigkeit“, sagt Dieter Leßmann vom Lehrstuhl Gewässerschutz der BTU.

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Ein Beitrag von:

  • Nicole Lücke

    Nicole Lücke macht Wissenschaftsjournalismus für Forschungszentren und Hochschulen, berichtet von medizinischen Fachkongressen und betreut Kundenmagazine für Energieversorger. Sie ist Gesellschafterin von Content Qualitäten. Ihre Themen: Energie, Technik, Nachhaltigkeit, Medizin/Medizintechnik.

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