Strom dank schwimmender Solaranlagen
Solaranlagen werden in der Regel an Gebäuden oder als Solarpark auf großen Landflächen installiert, doch seit einigen Jahren wird ein weiterer Bereich für die Nutzung von Sonnenergie erschlossen: Wasserflächen. Bei der sogenannten schwimmenden Photovoltaik (Floating-PV) werden Solarmodule auf floßartige Konstruktionen gebaut, um schwimmend auf dem Wasser Solarstrom zu erzeugen.
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Inhalt:
Das Wichtigste auf einen Blick
- Floating Photovoltaik (Floating-PV) erzeugt Solarstrom auf schwimmenden Konstruktionen und nutzt dafür vor allem künstliche Gewässer wie Bagger- oder Tagebauseen.
- Die Technologie bietet einige Vorteile, darunter beispielsweise die Einsparung von Landflächen, praktisch keine Abschattungen oder die natürliche Kühlung der Solarmodule durch das Wasser.
- Die Auswirkungen auf die Natur werden weiterhin erforscht, aber um sensible Uferbereiche zu schützen, dürfen die Floating-PV-Anlagen in Deutschland höchstens 15 Prozent der Wasseroberfläche bedecken und müssen mindestens 40 Meter Abstand zum Ufer einhalten.
Der Aufbau von schwimmenden Photovoltaik-Anlagen
Zunächst: Der Aufbau der Solarzellen bei schwimmenden Solaranlagen ist derselbe wie bei gewöhnlichen PV-Anlagen. Was das grundsätzlich heißt, erfahren Sie in unserem Beitrag: Wie funktionieren Photovoltaik & Balkonkraftwerk?
Entscheidend für die Floating-PV ist der Aufbau der Konstruktion. Dieser ist in der Regel folgender:
1. Schwimmkörper (Pontons)
Die Tragekonstruktion ruht auf schwimmfähigen Pontons (Floatern) aus Kunststoff oder anderen wasserbeständigen Materialien. Sie sorgen dafür, dass die Anlage sicher auf der Wasseroberfläche schwimmt.
2. Unterkonstruktion
Ein Gestell aus Metall oder Kunststoff verbindet die Schwimmkörper mit den Solarmodulen so, dass diese noch genug Rangierfreiheit haben, um Wind- und Wellengang standzuhalten und nicht aneinanderzustoßen. Bei einigen Floating-PV-Anlagen kommen zusätzlich sogenannte Solartracker zum Einsatz. Diese Nachführsysteme passen die Ausrichtung der Module automatisch an den Sonnenstand an, um den Stromertrag zu maximieren.
3. Verankerungssystem
Damit die Anlage nicht abtreibt, wird sie entweder am Gewässergrund oder am Ufer verankert. Je nach Wasserstand und Beschaffenheit des Gewässers kommen unterschiedliche Befestigungssysteme zum Einsatz.
4. Verkabelung und Wechselrichter
Über seetaugliche Kabel wird der erzeugte Gleichstrom zu Wechselrichtern geleitet. Diese wandeln ihn in nutzbaren Wechselstrom um, der anschließend ins Stromnetz eingespeist oder direkt vor Ort genutzt werden kann.
Vor- und Nachteile von schwimmenden Solaranlagen
Vorteile
- Solarmodule selbst benötigen keine Landflächen (Flächen können jedoch für Netzanschluss und weitere Infrastruktur notwendig sein)
- Solarzellen werden nicht durch Bewuchs oder Gebäude verdeckt
- Natürliche Kühlung der Zellen durch die Nähe zum Wasser
- Geringere Wasserverdunstung, da die Module Sonnenlicht abfangen
- Schwimmende PV-Anlagen sind kompakter als landgestützte Anlagen
- Installation kann bei Bedarf zurückgebaut werden
Nachteile
- Einfluss auf die Natur nicht endgültig erforscht
- Lohnen sich in der Regel nur bei hohen Kapazitäten (für Unternehmen)
- Genehmigungsverfahren dauern, da die Wasserflächen meist in der öffentlichen Hand sind
Floating-PV & Naturschutz: Lässt sich das vereinen?
Ein häufig diskutierter Aspekt von schwimmenden Solaranlagen ist ihr Einfluss auf die Flora und Fauna des Gewässers. Tatsächlich beschatten die Solarmodule der Floating-PV-Anlagen Teile der Wasseroberfläche, wodurch weniger Sonnenlicht ins Wasser gelangt. Das kann Auswirkungen auf die Photosynthese von Wasserpflanzen, den Wärmehaushalt des Gewässers sowie die ökologischen Prozesse haben.
Zudem verändern die Anlagen die Windeinwirkung auf die Wasseroberfläche und können den Austausch von Sauerstoff und anderen Gasen zwischen Wasser und Luft beeinflussen. Auch für Tiere können die Konstruktionen ein Hindernis oder potenziell eine Bedrohung darstellen.
Jedoch werden die Anlagen vor allem in künstlichen Seen eingesetzt, wo die Flora und Fauna zumindest anfangs nicht so stark ausgeprägt ist wie bei einem natürlichen See. Weiterhin kann die schwimmende PV auch als potenzieller Ruheplatz oder Nisthilfe für Tiere verwendet werden.
Darüber hinaus gelten in Deutschland vorsorgliche Regeln, um mögliche Beeinträchtigungen durch Floating-PV zu begrenzen. Nach dem Wasserhaushaltsgesetz dürfen Floating-PV-Anlagen auf künstlichen Gewässern höchstens 15 Prozent der Wasseroberfläche bedecken. Außerdem muss ein Mindestabstand von 40 Metern zum Ufer eingehalten werden. Damit sollen die ökologisch sensiblen Uferzonen geschützt werden.
Davon unabhängig gibt es Ideen, vertikale Solarmodule einzusetzen. Sie „stehen auf dem See und überdecken deutlich weniger Wasserfläche. So sollen die Nutzungskonflikte noch weiter reduziert werden.
Welche Auswirkungen diese Veränderungen auf die Natur haben, lässt sich Stand heute nicht abschließend sagen. Zwar gibt es Studien zu einzelnen Projekten – zum Beispiel vom Fraunhofer Institut –, aber die Gegebenheiten und Erkenntnisse dieser Forschungen lassen sich nicht einfach auf jedes Gewässer übertragen.
Beispiel-Projekt für Floating-PV
Dass mit guter Planung und der Hilfe von Fachleuten der Naturschutz in der Praxis ernstgenommen werden kann, zeigt ein Floating-Photovoltaik-Projekt aus Baden-Württemberg.
Im Jahr 2024 wurde auf dem Philippsee in Bad Schönborn die zu der Zeit größte schwimmende Photovoltaik-Anlage Deutschlands eingeweiht. Dort wurden Nisthilfen für Fledermäuse und Haubentaucher installiert. Außerdem haben Fachleute Messungen durchgeführt, um den Einfluss der schwimmenden Solaranlagen auf die Tier- und Pflanzenwelt zu untersuchen. Bei den durchgeführten Messungen wurden im untersuchten Zeitraum keine negativen Veränderungen bei den dabei erfassten Tier- und Pflanzenarten festgestellt.
Die Anlage erstreckt sich über rund acht Hektar Wasserfläche, besteht aus mehr als 27.000 Solarmodulen und erreicht eine Leistung von rund 15 Megawatt. Damit erzeugt sie jährlich etwa 16 Millionen Kilowattstunden Strom, die unter anderem das angrenzende Kieswerk mit Strom versorgt.
