Floating PV
Einzeln betrachtet setzt sich ‚Floating-PV‘ aus den Wörtern ‚Floating‘ und ‚PV‘ zusammen. Während ‚PV‘ hier die Umwandlung von Strahlungsenergie (Licht) in elektrischen Strom mittels photovoltaischen Effekts bezeichnet, wie sie von Freiflächen oder Dachanlagen durchaus bekannt ist, bezieht sich ‚Floating‘ auf den Flächentyp, der für die Anlage genutzt wird. Beim Floating-PV wird das System als schwimmende Anlage auf einem Gewässer installiert. Hier kommen neben Stauseen und gewerblich genutzten Baggerseen auch Gewässer in Frage, die als Konversionsfläche gelten. Alleine das wirtschaftlich umsetzbare Potential von Braunkohle-Tagebauseen in Deutschland beträgt 2,74 GWp [Fraunhofer ISE 2020]. Weltweit sind bereits über 2,1 GWp installiert [Reindl 2020].
Vorteile von Floating PV
Durch die Installation auf einem Gewässer entstehen gleich mehrere Vorteile für die Stromerzeugung. Unter Anderem können folgende Vorteile festgestellt werden:
- Verbesserte natürliche Kühlung
- Geringere Verschattung
- Höherer Energieertrag möglich durch eine engere Installation
- Geringere Verdunstung des Sees
- Reduzierte Algenbildung
- Wesentlich geringere Flächenkonkurrenz
Nachteile von Floating PV
Eine Herausforderung dieser Technologie besteht in dem Verankerungssystem, welches für jedes Projekt auf die individuellen Bedingungen angepasst werden muss. Um die vorherrschenden Gegebenheiten festzustellen, wird zunächst eine Mooring-Analyse durchgeführt. Die Verankerung fixiert die Schwimmkörper z.B. mittels Anker und muss Windlasten, Schneelasten und Pegelstands-Schwankungen trotzen und die Anlage an Ort und Stelle halten. Mögliche Nachteile einer schwimmenden Anlage:
- Verminderter Lichteinfall für die Unterwasserpflanzen
- Modulverschmutzung durch Seevögel
- Höhere Wartungskosten
Die von dem Verankerungssystem gehaltene Unterkonstruktion kann unterschiedlich designed sein. Eine Möglichkeit stellen Schwimmkörper mit einem Stahlgerüst dar, welches die Module aufnimmt. Eine Alternative bieten einzelne Schwimmkörper, die jeweils ein Modul aufnehmen. Die gewählten Module sollten aufgrund der höheren Luftfeuchtigkeit entsprechend ausgelegt und möglichst gut versiegelt sein. Die meist ost-west-ausgerichteten Module werden zwischen 10 ° und 15 ° aufgerichtet.
Um den erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom zu wandeln, werden Wechselrichter benötigt. Diese werden entweder direkt an die Unterkonstruktion hinter die Module gehängt oder auf schwimmende Plattformen zwischen die zu Blöcken verschalteten Module gestellt. Auch Transformatoren, die den Wechselstrom aus den Wechselrichtern auf eine höhere Spannung transformieren, können auf solchen Plattformen Platz finden oder aber in Ufernähe errichtet werden.
Floating PV und Umweltschutz
Die Installation einer Floating-PV-Anlage kann so gestaltet werden, dass an Land vorgefertigte Blöcke ins Wasser gezogen und dort aneinander montiert werden. Alternative Nutzungen des Gewässers wie Angeln oder Schwimmen können durch entsprechende Entfernungen zwischen PV-Anlage und Ufer und durch sinnvolle Schutzmaßnahmen und Überwachungssysteme gewährleistet werden.
Aus naturschutzfachlicher Sicht gibt es kaum Bedenken. Bei einem natürlichen Gewässer oder einem Baggersee in fortgeschrittener Renaturierung gilt es, naturschutzfachliche Aspekte eingehender zu überprüfen. Neben dem Naturschutzrecht kommt hier auch das Bauplanungsrecht, das Wasserrecht und ggf. das Planfeststellungsrecht zum Tragen. In der Regel fällt eine Floating-PV-Anlage laut Landeswassergesetzen unter eine genehmigungspflichtige Anlage, für die ein Baugenehmigungsverfahren durchgeführt werden muss. Auch eine wasserrechtliche Genehmigung ist erforderlich [Valentin, Bredow].
Seit Januar 2021 können derartige PV-Anlagen bis zu einer Größe von 2 MW an Innovationsausschreibungen teilnehmen.