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Beiträge

Floating Solar – Schwimmende Photovoltaikanlagen

© MamaWirbel/Pixabay
Baggerseen könnten künftig als Fläche für schwimmende Photovoltaikanlagen dienen. © MamaWirbel/Pixabay

| Verena Busse |

Photovoltaikanlagen werden auf Dächern von Wohngebäuden errichtet, in Lärmschutzwände an Autobahnen integriert oder auf ehemaligen Deponien und sogar auf dem Wasser realisiert. Angesichts der Flächenknappheit und der damit einhergehenden Flächenkonkurrenz werden Flächen zunehmend doppelt genutzt. So auch von Floating Solar, den schwimmenden Photovoltaikanlagen auf Gewässern.

Fachbeitrag von Verena Busse, EnergieAgentur.NRW

Was verbirgt sich jedoch hinter dem Begriff `Floating Solar`? Floating Solar bezeichnet schwimmende Photovoltaikanlagen, die sich auf einem Gewässer befinden und mit denen mittels Sonnenlicht Energie erzeugt wird.

Die erste schwimmende Photovoltaikanlage wurde bereits 2008 in Kalifornien errichtet. Der größte Anteil an schwimmenden Anlagen befindet sich heutzutage in Asien, aber auch in NRW gibt es bereits eine erste Photovoltaikanlage, die sich auf einer Wasserfläche befindet. Die 46 kWp Testanlage wurde im vergangenen Oktober im Niederrheinischen Revier errichtet.

Warum aber werden auf Gewässern Photovoltaikanlagen errichtet? Ein Vorteil dabei ist, dass die schwimmenden Photovoltaikanlagen im Durchschnitt 10 Prozent mehr Ertrag als auf dem Land liefern können. Auf Grund der offenen Wasseroberflächen herrschen eine intensive, ganztägige Sonneneinstrahlung sowie eine geringe Verschattung. Im Gegenzug kühlt das Wasser die Solarmodule.

Rechtliche Rahmenbedingungen
Welche Gewässer eignen sich für die Errichtung von Floating Solar-Anlagen? Grundsätzlich eignen sich nicht alle Gewässer für Photovoltaikanlagen, sondern vornehmlich Süßwasser-Seen mit einer geringen Strömung und einer mäßigen Windlast. Auch die rechtlichen Rahmenbedingungen spielen bei der Errichtung der Anlage eine entscheidende Rolle. Im Wasserhaushaltsgesetz (WHG) § 36 ist festgelegt, dass alle künstlichen Anlagen die in, an, über und unter oberirdischen Gewässern errichtet werden und eine wasserwirtschaftliche Bedeutung haben, keine schädlichen Gewässerveränderungen hervorrufen dürfen. Bei der Errichtung einer schwimmenden Photovoltaikanlage muss dies dementsprechend gewährleistet werden. Ebenso sind die jeweiligen Landeswasserrechte (LWG) maßgeblich zu beachten. Ob für die jeweilige geplante Photovoltaikanlage ein Bebauungsplan oder eine Baugenehmigung notwendig ist oder nicht, hängt von der Gesetzgebung der einzelnen Bundesländer ab.

Bei der Planung sind zusätzlich auch weitere Vorgaben wie beispielsweise die Eigentumsverhältnisse und auch die Nutzungsrechte am Gewässer wie Schifffahrtsrechte oder Fischfangrechte zu beachten. Auf Grund der aktuellen rechtlichen Rahmenbedingungen ist es fast ausschließlich möglich, auf künstlichen und erheblich veränderten Gewässern Photovoltaikanlagen zu errichten, als auf anderen oberirdischen Gewässern.

Technik
Technisch gesehen ist die Errichtung solcher Anlagen problemlos möglich. Die Errichtung der Anlagen ist einfacher, durch kurze Aufbauzeiten meist sogar kostengünstiger als die Installation von Dach- oder Freiflächenanlagen, zumal keine schweren Maschinen erforderlich sind. Des Weiteren ist die Gewässeroberfläche gleichmäßig und Unterkonstruktionen müssen nicht einzeln angepasst werden. Die Gesamtkonstruktion wird anschließend im Untergrund und/oder am Gewässerrand verankert. Brandschutzmaßnahmen sind nicht notwendig, da die Gewässer eine natürliche Sicherheit gegenüber Bränden bieten. Auch das Einzäunen der Anlagen ist nur selten notwendig. Wie bei Photovoltaikanlagen an Land ist jedoch auch bei der Planung von schwimmenden PV-Anlagen wichtig, dass sich der Netzeinspeisepunkt nicht in zu großer Entfernung befindet. Die im Wasser schwimmenden PV-Anlagen sind jedoch wartungsintensiver, als Anlagen auf dem Land, wodurch auch die Instandhaltungskosten etwas höher sind. Falls eine Anlage in der Zukunft noch erweitert werden soll, ist dies grundsätzlich möglich, da die Solarmodule bautechnisch ohne großen Aufwand verknüpft werden können.

Da in Deutschland bisher erst wenige Anlagen errichtet wurden, gibt es bislang noch keine Langzeitstudien, die sich zum Beispiel mit der Widerstandsfestigkeit des Materials und dem Verschleiß der Anlagenkomponenten im Süßwasser beschäftigen.

Auswirkungen auf die Umwelt
Mittels Erneuerbare-Energien-Anlagen kann „saubere Energie“ gewonnen werden. Zusätzlich zur reinen Energiegewinnung können auf der einen Seite die Module auf dem Wasser die Gewässer vor Verdunstung schützen und somit einem Aufheizen der Gewässer sowie einer damit verbundenen Algenbildung oder sogar dem „Umkippen“ des Gewässers vorbeugen. Auf der anderen Seite sind die langfristigen Auswirkungen auf die Gewässer, deren Gewässerbewohner und das ganze Ökosystem der Gewässer noch nicht ausreichend erforscht.

Nach der Laufzeit von ca. 25 Jahren werden die Anlagen zurückgebaut. Da nur wenige Eingriffe in den Boden erforderlich sind und auf Kabelgräben zum Teil ganz verzichtet werden kann, verläuft der Rückbau vergleichbar zügig.

Stromvermarktung
Der mit den Photovoltaikanlagen gewonnene Strom kann entweder durch Eigenverbrauch genutzt werden oder unterliegt, zumindest auf nicht „natürlichen“ Gewässern wie zum Beispiel ehemaligen, gefluteten Kiesabbauflächen (Baggerseen), Tagebaugewässern oder Konversionsflächen, als „sonstige bauliche Anlagen“ den Regelungen der EEG-Vergütung. Bei einer Anlagenleistung von unter 750 kWp kann die feste Vergütung in Anspruch genommen werden, Anlagen über 750 kWp müssen an der Ausschreibung der Bundesnetzagentur teilnehmen, um eine Zuschlagsvergütung zu erhalten. Technisch gesehen sind schwimmende Solaranlagen beliebig skalierbar – von einigen kW bis zu mehreren MW. Anlagen mit 750 kWp beanspruchen einen Platzbedarf von ca. 0,7 ha Wasserfläche.

Fazit
Mit der Umstrukturierung des Energiesystems, dem Ausstieg aus der Kohleindustrie und dem damit einhergehenden Ausbau der erneuerbaren Energien wird sich auch das Landschaftsbild künftig weiter verändern. Besonders erwähnenswert sind dabei die Stilllegung von Tagebaugebieten und das Fluten der riesigen Abbaugebiete zu Seen.

Verschiedene Zukunftsszenarien zeigen, dass die heutigen Tagebaugebiete flächendeckend von schwimmenden Photovoltaikanlagen geprägt sein können und somit in Kombination mit Windenergieanlagen als neue Quelle der Energieerzeugung erschlossen werden können.

Schätzungen zufolge haben die Niederrheinischen Reviere Platz für aktuell 35 MWp schwimmende Photovoltaikanlagen, die regenerative Energie erzeugen könnte. Bislang gibt es in NRW jedoch nur eine Testanlage mit 46 kWp. Wie die weiteren Entwicklungen in diesem Sektor voranschreiten, bleibt noch abzuwarten.