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Braunkohle-Tagebauseen bieten Flächen für die Energiewende

© Kieswerk Ossola
Großer schwimmender Solarpark auf dem Kiesgrubensee Maiwald bei Renchen im Badischen. © Kieswerk Ossola

| Kira Crome |

Erneuerbare Energien brauchen Platz. Doch der ist ein knappes Gut. Eine Lösung könnte sein, neue Anlagen dort zu errichten, wo sich Flächen nicht anderweitig nutzen lassen. Zum Beispiel auf Seen in ehemaligen Braunkohlerevieren. Wissenschaftler des Fraunhofer Instituts ISE schreiben schwimmenden Photovoltaikanlagen ein hohes technisches Potenzial zu.

Sie schwimmt auf zwei schmalen Pontons und sie ist ein Pilotprojekt: Eine kleine PV-Anlage mit 24 Modulen auf dem Baggersee in Vorselaer im niederrheinischen Revier erzeugt klimafreundlich Strom. Betrieben wird sie von einem Weseler Kieswerk. Läuft alles nach Plan, könnte ihr eine größere Anlage aus rund 250 Solarmodulen folgen. Sie soll 749.000 Kilowattstunden Strom im Jahr liefern und damit einen großen Teil des Energiebedarfs des Kiesgrubenunternehmens für den Betrieb von Baggern und Förderbändern decken. „Aktuell stecken wir im Genehmigungsverfahren“, sagt Werner Schaurte-Küppers, geschäftsführender Gesellschafter der Firma Hülskens gegenüber der Rheinischen Post.

Vorbild des Projekts am Niederrhein ist ein 750-Kilowatt-Solarpark auf dem Maiwald Baggersee im badischen Renchen. Das schwimmende Kraftwerk ist im Juli 2019 offiziell eingeweiht worden und gilt als derzeit größte Anlage ihrer Art in Deutschland. Errichtet wurde es vom Kiesgrubenunternehmen Ossola. Die 2.034 Module der Anlage bedecken zwei Prozent der Baggerseefläche und liefern 800.000 Kilowattstunden Strom im Jahr. Sie werden zur Eigenversorgung des Kieswerks genutzt und betreiben die schweren Geräte und Maschinen für den Kies- und Sandabbau. Stromüberschüsse werden in das öffentliche Stromnetz eingespeist und vom Projektpartner Erdgas Südwest vermarktet. „Aktive Baggerseen bieten uns eine bisher ungenutzte Flächenkulisse, die die Ziele einer regionalen Rohstoffgewinnung mit dezentraler regenerativer Energieerzeugung perfekt in Einklang bringt“, erklärt Boris Heller, Projektleiter von Erdgas Südwest.

Die Lage auf dem Wasser hat weitere Vorteile: Offene Seen sind kaum verschattet und versprechen eine intensive, ganztägige Sonneneinstrahlung. Weil das Wasser das Licht stärker reflektiert, rechnen Anlagenbauer für schwimmende Solarparks mit einem Mehrertrag von rund zehn Prozent im Vergleich zu Freiflächenanlagen, die auf festem Grund stehen. Zudem hat das Wasser einen kühlenden Effekt auf die Module. Für den badischen Kieswerkbetreiber kommt ein weiteres Plus hinzu: Durch den Umstieg auf regenerative Energien spart das Unternehmen rund 560.000 Kilogramm Treibhausgasemissionen im Jahr ein.

Schwimmende Photovoltaik vor allem in Nachbarländern
Noch ist die Technologieform in Deutschland wenig verbreitet. Die ersten Anlagen dieser Art wurden bereits 2006 in Kalifornien errichtet. Kürzlich hat das Münchener Unternehmen BayWa r.e. in den Niederlanden bei Zwolle einen schwimmenden Solarpark aus fast 40.000 Modulen mit 14,5 MWp Leistung auf künstlichem Gewässer gebaut. Damit können rein rechnerisch 4.000 Haushalte mit erneuerbarem Strom versorgt werden. Das Unternehmen plant den Bau von weiteren schwimmenden Solarparks in einer Größenordnung von 100 MWp, europaweit. Auch in Frankreich und Spanien gibt es bereits größere Projekte.

Dass hierzulande die Technologie über erste Vorhaben nicht hinaus geht, liegt auch an der komplexen Rechtslage, die bei der Planung von schwimmenden PV-Anlagen zu berücksichtigen ist. „Da geht es zum Beispiel um das jeweilige Landeswasserrecht, den Gewässer- und Naturschutz, aber auch um die Berücksichtigung von Nutzungsrechten am Gewässer“, sagt Verena Busse von der EnergieAgentur.NRW. Auch ist in den Bundesländern unterschiedlich geregelt, ob für einen geplanten schwimmenden Solarpark ein Bebauungsplan oder eine Baugenehmigung notwendig ist. Trotzdem wächst das Interesse für das Konzept. „Uns erreichen immer mehr Anfragen“, berichtet Busse. Vor allem künstliche, erheblich veränderte und wirtschaftlich genutzte Gewässer kommen für die schwimmende Photovoltaik in erster Linie in Frage.

Fast 4.500 künstliche Standgewässer deutschlandweit
Wieviel Solarstrom sich mit dieser Technologieform hierzulande potenziell erzeugen ließe, haben Wissenschaftler vom Fraunhofer Institut ISE jetzt berechnet. Allein die Braunkohlereviere in Deutschland bieten die Möglichkeit, mithilfe von schwimmenden Solarparks eine Leistung von 56 GWp zu installieren, so das Ergebnis ihrer jüngst veröffentlichten Potenzialanalyse im Auftrag von BayWa r.e. 500 Braunkohle-Tagebauseen gibt es demnach in Deutschland, vor allem in Ostdeutschland in Brandenburg, Sachsen-Anhalt und Sachsen. Zwar machen sie nur knapp 13 Prozent der insgesamt 4.474 künstlichen Standgewässer bundesweit aus, haben aber eine Gesamtfläche von mehr als 47.000 Hektar, die sich durch die Energieerzeugung aufwerten ließen. Wasserflächen für Freizeitaktivitäten, Tourismus, Natur- und Landschaftsschutz abgerechnet, bleiben 4,9 Prozent der theoretischen Seefläche übrig, die nach Ansicht der Wissenschaftler wirtschaftlich für die schwimmende PV erschließbar sind. Aus Kostengründen schlossen die Wissenschaftler zudem Tagebauseen mit weniger als einem Hektar Fläche oder erheblichen Wasserhöhenschwankungen aus, sowie Seen, die keine Verankerung der Anlage am Ufer zulassen. Immerhin entsprächen die knapp 5 Prozent hunderten von künstlichen Gewässern, die eine installierte Leistung von 2,74 GWp theoretisch möglich machen, heißt es von den Freiburger Forschern.

In NRW potenziell 35 Megawatt aus schwimmenden Solarparks möglich
In Nordrhein-Westfalen gibt es nur 57 Braunkohle-Tagebauseen mit insgesamt 6.754 Hektar Fläche. Davon müssen für die Errichtung von schwimmenden PV-Anlagen nicht geeignete Flächen noch abgezogenen werden. Konkrete Zahlen für die Braunkohlereviere nennt die Fraunhofer-Studie nicht. Schätzungen einer vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie beauftragten Studie „Erneuerbare Energien-Vorhaben in den Tagebauregionen“ aus dem Jahr 2018 zufolge bietet das Niederrheinische Revier derzeit ein Leistungspotenzial von 35 MWp Solarstrom aus schwimmenden PV-Anlagen. Das könnte sich ändern, werden die bestehenden offenen nordrhein-westfälischen Tagebauflächen eines Tages im Zuge der Renaturierung geflutet, was jedoch noch etliche Jahre dauern könnte.

Für das Gelingen der Energiewende wird in Deutschland – je nach Szenario – ein Photovoltaik-Ausbau von bis zu 500 Gigawatt benötigt. Bundesweite Abschätzungen, die außer Tagebauseen auch alle anderen Gewässerformen wie Kiesgrubenseen, Baggerseen und Talsperren für die schwimmende Technologievariante in den Blick nehmen, gibt es bislang noch nicht. Auch über die möglichen Auswirkungen der großflächigen Schwimmkörper auf die Gewässerökologie ist noch wenig bekannt. Doch genießt das Konzept schwimmender Solarparks einen entscheidenden Vorteil gegenüber großen Freiflächenanlagen an Land: Sie haben kein Akzeptanzproblem und konkurrieren nicht mit landwirtschaftlichen Flächen. Damit ähnelt die Technologieform der Agro-Photovoltaik, die ebenfalls genutzte Flächen doppelt nutzt und deshalb als vielversprechendes Zukunftskonzept für große Solaranlagen gilt.

Höhere Kosten noch eine Hürde
Noch liegen die Mehrkosten gegenüber Freiflächen-Photovoltaikanlagen in Deutschland bei 20 bis 25 Prozent. Projektentwickler wie BayWa r.e. sind zuversichtlich, die Kosten in absehbarer Zeit auf etwa zehn Prozent zu senken. Im derzeitigen Ausschreibungsdesign für neue Solaranlagen bleiben große schwimmende PV-Anlagen damit außen vor. Nur kleinere Anlagen bis 750 kWp Leistung lassen sich mit fester Förderung wirtschaftlich bauen. Zudem empfehlen die Wissenschaftler, Tagebau-Seen im EEG als Konversionsfläche einzuordnen, weil sich künstliche Standgewässer oft in Rohstoffabbaugebieten befinden. Dann würden schwimmende Solarpark-Projekte in die Flächenkulisse der EEG-Förderung fallen und große Projekte könnten an Ausschreibungen der Bundesnetzagentur teilnehmen. Zudem sollte diese Nutzungsform in die Sanierungsrahmenpläne ehemaliger Tagebaue aufgenommen werden.