Floating PV - ein schneller Überblick:
- Floating PV sind schwimmende Photovoltaikanlagen
- Einsatz der schwimmenden PV-Anlagen auf stillgelegten/stehenden Gewässern
- innovative Möglichkeit für Solarstrom
- geringe Studienlage zur Auswirkung auf Natur
- größte Anlage ist auf einem Stausee in Dezhou, Provinz Shandong
Floating PV oder schwimmende Solaranlagen, sind Photovoltaikanlagen, die auf Gewässern installiert und genutzt werden. Es ist eine innovative Möglichkeit, ungenutzte Flächen für die Stromgewinnung zu nutzen.
Die Chancen und Risiken für die bestehenden Ökosysteme sind aufgrund der geringen Studienlage und vergleichsweise geringen Praxistest schwierig zu sagen. Schwimmende Solaranlagen können Vorteile für den Wasserbestand, geringere Temperaturschwankungen und Schutz vor mechanischen Einflüssen bieten. Andererseits können die Anlagen auch die natürliche Pflanzenbildung am Uferrand und saisonal wichtige Temperaturschwankungen im Gewässer beeinflussen.
Floating PV, bei uns wohl noch weniger bekannt, sind schwimmende Photovoltaikanlagen auf Gewässern. Die Floating Photovoltaikanlagen sind auf Stauseen, stillgelegten Braunkohlegruben bis zu Ausläufern von Meeren zu finden. Diese noch eher innovative Methode zählt als Alternative zu PV-Anlagen an Land. Damit können ungenutzte Wasserflächen zur Stromgewinnung beitragen und einen wichtigen Beitrag zur Nachhaltigkeit in unserer Energie beitragen.
Floating PV auf unseren Gewässern
Die schwimmenden PV-Anlagen bieten eine innovative Möglichkeit Strom nicht auf dem Land, sondern auf dem Wasser zu erzeugen. Der englische Begriff Floating steht dabei für schwimmend bzw. auf dem Wasser schwebend. Auch bei der schwimmenden PV-Anlage werden ganz normale Solarmodule genutzt, wie sie auf Dächern oder Freiflächen zu finden sind. Diese wandeln wie gewohnt Sonnenlicht in Strom um, der anschließend ins öffentliche Stromnetz eingespeist wird.
Unterschiede bei schwimmenden Photovoltaikanlagen
Der wesentliche Unterschied zwischen Floating PV und anderen Varianten von Photovoltaikanlagen ist die Art der Montage und Installation. Egal ob bei einer Installation auf dem Dach, einer Inselanlage oder sogar Agri-Photovoltaik, die Solarmodule werden auf einer festen Unterkonstruktion montiert. Bei floating PV ist das anders, denn hier sind die Solarmodule auf einem schwimmenden Unterbau angebracht. Die wasserdichten Stromleitungen sind die Verbindung zwischen der schwimmenden PV-Anlage und dem Stromnetz an Land. So wird das Einspeisen über den Netzanschlusspunkt ermöglicht.
Großes Potenzial für die schwimmenden Solarmodule
Bereits 2024 sieht das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie die floating PV-Anlagen als großes Potenzial für die Energiewende in Deutschland und weltweit. So haben Forschende im Projekt PV2FLOAT analysiert, wie hoch das Potenzial für die schwimmenden PV-Anlagen ist. Inhalt der Forschung war, in welchem Umfang Gewässer genutzt werden müssten, um wirklich rentabel zu sein. Im Fokus standen außerdem die Möglichkeiten von floating PV-Anlagen für Deutschland. So konnten die Forschenden feststellen, dass die analysierten Gewässer in Form von Seen und überwiegend Kiesgruben in Sachsen und Baden-Württemberg ein großes Potenzial für die Nutzung der innovativen Stromerzeugung bieten. Ausführliche Informationen kannst du in diesem Beitrag vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie nachlesen.
Schwimmende Solaranlagen als Fortschritt oder Risiko?
Schwimmende Solaranlagen sind eine Möglichkeit vorhandener Fläche eine zusätzliche Funktion zu verleihen. Ähnlich verhält es sich auch mit Agri-PV oder Agrar-Photovoltaik. Hierbei werden landwirtschaftliche Flächen, wie Felder, mit einer zusätzlichen Photovoltaikanlage versehen, sodass das Feld eine doppelte Nutzung erhält. Zu beachten sind hierbei die speziellen Anforderungen der Pflanzen, denn nicht jede Kultur ist für Agri-PV geeignet. Während einige Pflanzen von der Verschattung durch die hochgebauten Solarmodule profitieren, gibt es auch Sorten, deren Ertrag durch eine Solaranlage gemindert wird. Außerdem gibt es bereits Projekte, die eine Verbindung zwischen Tierhaltung und landwirtschaftlichen Photovoltaikanlagen testen. Den ausführlichen Beitrag zu Agri-PV findest du hier oder mit einem Klick auf den Button.
Den ausführlichen Beitrag zu Agri-PV findest du hier oder mit einem Klick auf den Button.
Agri-PV
Gekonnte Nutzung von Gewässern für Photovoltaik
Wie auch die spezielle Nutzung beim Agri-PV, bietet Floating PV den großen Vorteil der doppelten Flächennutzung oder überhaupt einer Flächennutzung. Gerade Gewässer, die nicht natürlich verwendet werden oder zum Baden gedacht sind, haben keine Funktion außerhalb des dazugehörigen Lebensraumes. Floating PV kann das ändern. Ob künstlich angelegte Seen, Tagebauseen oder sogar Wasserreservoire in Form von Stauseen – die schwimmenden Photovoltaikanlagen lassen sich auf ruhigen Gewässern meist einfach verbauen. Im Gegensatz zu Agri-PV ist diese Variante sogar noch “unkomplizierter”, da hier nicht auf eine eventuelle Einschränkung des Hauptnutzens geachtet werden muss. Demnach können besonders dicht besiedelte Gebiete oder bereits landwirtschaftlich genutzte Bereiche von Solarstrom auf dem Wasser profitieren.
Ebenfalls von Vorteil ist die stetige Kühlung der Solarmodule durch die Verdunstung des Wasser. Denn: Auf unseren Dächern heizen sich Solarmodule auf und je heißer sie werden, desto höher kann eine Ertragsminderung ausfallen. Werden die Solarmodule jedoch konstant indirekt gekühlt, bleibt eine Überhitzung aus und die Effizienz konstant(er).
Außerdem können, so die Theorie, schwimmende Photovoltaikanlagen das Gewässer schützen. Die Solarmodule bedecken einen Teil der Wasseroberfläche, die so vor Sonneneinstrahlung geschützt wird. Damit kann sich die Verdunstung des Wassers verringern. Besonders in Trockenperioden kann sich eine Verschattung der Wasseroberfläche zum Erhalt des Wasserstandes positiv auswirken. Inwieweit die Solarmodule das Gewässer wirklich schützen, lässt sich allerdings erst nach einigen Testperioden in der Praxis final bestätigen.
Schwierigkeiten für die floating Photovoltaikanlagen
Wie in jedem Bereich, stehen auch die floating Photovoltaikanlagen einigen Herausforderungen gegenüber. Dazu gehören allen voran die doch beachtlichen Investitionskosten in das schwimmende System. Denn dieses ist sowohl in der Anschaffung, als auch in der Installation und Montage aufwendiger. Eine weitere Schwierigkeit bei floating Photovoltaikanlagen ist die Notwendigkeit des absoluten Schutzes der Leitungen vor Wasser. Deshalb können schwimmende PV-Anlagen wartungsanfälliger und intensiver in der Betreuung sein.
Hinzu kommen die unterschiedlichen Wetterbedingungen, denen die PV-Anlagen stetig ausgesetzt sind. Ob Wind, Wellengang, Stürme oder Schwankungen im Wasserstand – all dem müssen die Photovoltaikanlagen standhalten.
Allerdings muss bei der Bewertung der Schwierigkeiten und Vorteile auch beachtet werden, dass die floating PV-Anlagen im Privaten nicht zum Einsatz kommen. Die Chancen und Risiken zählen daher für den gewerblichen Gebrauch oder Forschungsprojekte. So, wie zum Beispiel die größte floating PV-Anlage im Shandong vom Staatskonzern CHN Energy. Auf insgesamt 1223 Hektar nach vollständigem Ausbau des größten Offshore Solarkraft besitzt die schwimmende Solaranlage ca. 1GW Kapazität. Mit insgesamt 3000 Modulen können die Anlagen ca. 2,67 Millionen chinesische Stadtbewohner ein Jahr mit Energie versorgen. Übertragen wird Solarstrom per speziellen Fernübertragungsleitungen.
Was sagt der Naturschutz?
Momentan gibt es keine richtungsweisenden Antworten auf die Frage zum Naturschutz in Kombination mit floating PV. Klar ist: Gewässer mit ihren Uferlandschaften sind hochkomplexe Ökosysteme, in die durch die Solarmodule eingriffen wird. Auch die Änderung der Wassertemperatur durch Verschattung oder der Eingriff zur natürlichen Bildung von Pflanzen an der Wasseroberfläche wird durch die Solarmodule beeinflusst.
Derzeit gibt es nur wenige Studien, die die Auswirkungen von floating PV-Anlagen untersuchen. Um valide Rückschlüsse auf das Pro und Contra ziehen zu können, braucht es zukünftig viel mehr Studien, Projekte und Untersuchungen, um aussagekräftige Ergebnisse treffen zu können. Dazu zählt zum Beispiel auch, welche Gewässer sich besonders gut für die schwimmenden PV-Anlagen eignen und in welche Gewässer Solaranlagen zu stark eingreifen würden.
Nach unserem Kenntnisstand können wir die Auswirkungen von floating PV-Anlagen auf Gewässer wie folgt zusammenfassen:
- Verschattung bzw. Minderung der direkten Sonneneinstrahlung
- Verringerung der Windeinwirkung
- Geminderter Gasaustausch zwischen Wasser und Luft
- Einschränkung im Lebensraum für Wasservögel
- eventuelle Änderung im Ökosystem durch Minderung Fressfeinde
- optische Veränderung
- Änderung im Wärmehaushalt
- Beeinflussung natürliche Wasserbewegung
Floating PV-Anlagen oder schwimmende Solaranlagen sind im Bereich der Varianten von Solarstromproduktion eine als innovativ und neuere Variante zu betrachten. Zwar nicht für den privaten Bedarf, dafür gewerblich, könnten diese PV-Anlagen zukünftig ein hohes Potenzial entwickeln. Diese Anlagen sind deutlich weniger im Gebrauch, wie zum Beispiel Agri-PV oder die vor einigen Jahren als neu geltenden Gebäudeintegrierte Photovoltaik. Die geringe Studienlage zur Beeinflussung der Ökosysteme der Gewässer lässt derzeit nur abschätzen, ob sich diese Art der Stromproduktion langfristig positiv oder negativ auf den Installationsort auswirkt. Zusammenfassung ist floating PV eine interessante und innovative Methode, um ungenutzte Wasserflächen eine Funktion zu geben. Besonders geeignet kann diese Variante zum Beispiel für stillgelegte und künstlich geschaffene Gewässer sein.
