TEIL C

Sonderformen der photovoltaischen Nutzung

Schwimmende Solaranlagen (D)

Der Schweizer Solarkonzern Meyer Burger prüft im Mai 2020 die Errichtung eines schwimmenden Solarparks im Rheinischen Revier, bei dem der Kohleausstieg beschlossene Sache ist. Das Unternehmen will die Solarbranche mit Heterojunction-Solarzellen anführen, einer Mehrschicht-Technologie, die bereits Wirkungsgrade von mehr als 24 % erreicht. Was auch der Grund dafür ist, daß die Firma eine Fabrik für die Produktion entsprechender Solarzellen und Solarmodule bauen möchte – und diese benötigt viel Strom.

Überlegungen für eine spätere Nutzung des riesigen Gebietes mit einer Fläche von 50 km² sehen eine Flutung vor, aus der eine begrünte Seenlandschaft entstehen soll. Die Firma stellt daher schon heute Überlegungen an, den Hambacher See mit Solarmodulen zu bedecken. Bezogen auf die erwartete Gesamtfläche könnten hier bis zu 50 Mio. Solarmodule mit einer Leistung von 10 GW als schwimmender Solarpark installiert werden.

Neben der Finanzierung, an der Meyer Burger bereits arbeitet, wird eine umfassende Unterstützung durch die Politik gefordert. Eine Motivation für die Entscheidungsträger, den Plan zu fördern, bildet der Fakt, daß in der Region durch den Kohleausstieg im kommenden Jahrzehnt mehr als 10.000 Arbeitsplätze verloren gehen werden.

Schafft es Nordrhein-Westfalen jedoch, eine hochmoderne Solarfabrik von Meyer Burger in das Bundesland zu holen, könnten bis zu 8.000 Arbeitsplätze neu entstehen. Nicht heute, aber perspektivisch und im Einklang mit den Plänen zur Stillegung des Hambacher Tagebaus. Und das wäre dann wiederum ein Anreiz, auch die Pläne zum Bau der monumentalen FPV-Anlage weiter zu verfolgen.

Bis es soweit ist, werden erst einmal ‚kleinere Brötchen‘ gebacken. So wird im September 2020 in Vorselaer in der Nähe von Weeze in Baden-Württemberg auf dem Baggersee eines Kieswerks der Hülskens Holding GmbH & Co. KG die bislang größte schwimmende PV-Anlage des Landes installiert. Geplant, entwickelt und errichtet wird die 750 kW Solaranlage von Hülskens und dem Solarenergie-Spezialisten Rheinland Solar aus Neuss.

Die Anlage, die nach einer gut dreimonatigen Planungsphase in nur vier Wochen im Juli montiert wurde, dient der Eigenversorgung und soll einen Großteil des jährlichen Strombedarfs des Sand- und Kieswerkes decken. Während die Rheinland Solar die Lieferung der Module, die Projektsteuerung, Netzanbindung und Direktvermarktung des Stroms übernimmt, hat der Baustoffhersteller über seine Tochterunternehmen eine Doppelfunktion als Betreiber des Kieswerks und der Solaranlage – und als Entwickler des Prototyps der projektspezifischen Unterkonstruktion.

Hauptbestandteil dieser Unterkonstruktion sind ca. 12 m lange schwimmende, weiß lackierte Hohlelemente, die aus Stahl bestehen und durch Stahlträger miteinander verbunden sind. Sie sorgen für den nötigen Auftrieb und tragen die Profile, auf denen die insgesamt 1.872 Solarmodule von Suntech verschraubt sind – auf fünf Feldern, die auf das Gewässer geschoben und dort zu einer stabilen, begehbaren Einheit zusammengesetzt werden. Die feste Plattform macht die Anlage robust gegen Sturm und Wind, da sich die einzelnen Elemente nicht bewegen können.

Die Partner werden nun genau beobachten, wie viel Strom die Anlage produziert und wie viel davon im Kieswerk verbraucht werden kann. Erwartet wird eine jährliche Stromproduktion von 637.500 kWh. Auch hier wäre noch viel mehr Platz auf dem Baggersee, um das Kieswerk mit noch mehr Solarstrom zu versorgen. Doch die Grenze von 750 kW wird nicht überschritten, um die Anlage nicht ausschreiben zu müssen.

Mit Investitionskosten von knapp 900.000 € amortisiert sich die Anlage in Vorselaer bereits nach sechs Jahren, und der erwartete wirtschaftliche Vorteil beläuft sich nach gut 20 Jahren auf über 1 Mio. €. Wenn alles zufriedenstellend verläuft, sollen in Zukunft noch weitere Werke mit der FPV-Technologie ausgestattet werden.

Tatsächlich geht schon im Oktober in Nordrhein-Westfalen auf einem Baggersee am Niederrhein eine fast identische 750 kW FPV-Anlage in Betrieb, die aus 90 kleinen Pontons besteht, auf denen 2.000 Solarmodule montiert sind. Auch dieses Hülskens-Kraftwerk soll fast den gesamten Energiebedarf des Sand- und Kiesabbaus decken.

Ein Virtuelles Kraftwerk ist eine Zusammenschaltung von dezentralen Stromerzeugungseinheiten, wie zum Beispiel Photovoltaikanlagen, Wasserkraftwerken, Biogas-, Windenergieanlagen und Blockheizkraftwerken zu einem Verbund. Das Virtuelle Kraftwerk Next Pool entsteht durch die digitale, leittechnische Vernetzung aller beteiligter Stromproduzenten und Stromverbraucher und soll Anlagenbetreiber, Stromverbraucher und Energiedienstleister dabei unterstützen, sich in diesem Umfeld bestmöglich zu positionieren. Next Pool vernetzt rund 9.100 dezentrale Akteure des Stromsystems mit einer Erzeugungsleistung von insgesamt rund 7,8 GW (Stand: 2020).

Gemeinsam mit der Solar WO Engineering GmbH als Errichter sowie der 7C Solarparken AG als Betreiber schließt der in Köln beheimatete Flexibilitätsvermarkter Next Kraftwerke GmbH im Juni 2020 erstmals eine schwimmende Photovoltaik-Anlage an sein Virtuelles Kraftwerk an. Die Firma prognostiziert die Stromproduktion der Anlage anhand von Wetter- und Live-Daten und vermarktet anschließend den Strom direkt am Spotmarkt der Strombörse.

Die FPV-Anlage mit knapp 2.000 Modulen von Longi, einer Modulfläche von rund 6.800 m² und einer Leistung von 729 kW ist über eine Protokollschnittstelle in das Virtuelle Kraftwerk integriert. Die Anlage schwimmt auf einem See bei Salzwedel in Sachsen-Anhalt, der sich auf einem Grundstück des Verbands Kommunaler Wasserversorgung und Abwasserbehandlung Salzwedel (VKWA) befindet und als Wasserzwischenspeicher genutzt wird.

Auf dem Wasser gehalten wird die Anlage durch Schwimmkörper aus Kunststoff, die auch die Basis für einen Steg zum Land bilden, auf dem die Kabel verlegt sind, welche die Anlage mit dem Stromnetz verbinden. Ein speziell entwickeltes Ankerdesign aus 43 am Ufer befestigten Stahlseilen stellt sicher, daß die Anlage an Ort und Stelle bleibt.

Auf internationaler Ebene ist im Juni zu erfahren, daß das Wasserversorgungsunternehmen Evides Waterbedrijf in den Niederlanden – das der oben bereits erwähnten Wasserwirtschaftsbehörde Rijkswaterstaat untersteht – schätzt, daß es den gesamten Strom erzeugen könnte, den es für seine Pump- und Verteilungsaktivitäten benötigt, wenn nur 30 % der von ihm verwalteten Reservoirs mit schwimmenden Solarpaneelen bedeckt wären.

Um dies in der Praxis zu überprüfen, errichtet das Unternehmen an einem Stausee in Kralingen bei Rotterdam ein FPV-Kraftwerk mit einer Leistung von 1,62 MW, das aus 4.787 Solarmodulen besteht. Nach seiner Fertigstellung soll es jährlich 1.700 MWh Strom liefern – etwa 15 % dessen, was für den Betrieb der Anlage in Kralingen benötigt wird.

Darüber hinaus plant das Unternehmen eine gründliche Untersuchung, wie sich das schwimmende Solarsystem auf die Wasserqualität des Stausees auswirkt. Dabei wird sich die Analyse auf das Algenwachstum, die Verbreitung von Bakterien durch Vogelkot, die Auswirkungen der reduzierten UV-Strahlung auf das Wasser und den Einfluß des Windes konzentrieren.

Unter der Voraussetzung, daß die Tests keine Verschlechterung der Trinkwasserqualität ergeben, will das Unternehmen mit den Plänen fortfahren, drei weitere Stauseen mit schwimmenden Solaranlagen auszustatten, darunter den 350 ha großen Stausee Biesbosch. Insgesamt gibt es in den Niederlanden etwa 52.000 ha an Flachwasserbecken, die als Grundlage für weitere FPV-Anlagen dienen könnten.

Im Juli 2020 wählt das niederländische Ministerium für Wirtschaft und Klimapolitik das aus der Firma Shell Integrated Gas and New Energies (79,9 %) und dem Energieunternehmen Eneco (20,1 %) bestehende Joint-Venture CrossWind aus, um das riesige Offshore-Windprojekt Hollandse Kust Noord ohne staatliche Subventionen zu entwickeln und zu betreiben. Die Partner hatten sich gegen mehrere andere Bieter durchgesetzt, darunter auch gegen den Energiekonzern Ørsted  (früher: Dong Energy) sowie den französischen Ölkonzern Total und die Green Investment Group (GIG), eine Tochtergesellschaft der australischen Investmentbank Macquarie.

Das Projektgebiet besteht aus zwei Standorten in der Nähe der Stadt Egmond aan Zee, die 18,5 km vor der Westküste der Niederlande liegen – und Konsortium plant, den Offshore-Windpark mit einer Leistung von 759 MW im Jahr 2023 in Betrieb zu nehmen und ab diesem Zeitpunkt jährlich mindestens 3,3 TWh Strom zu erzeugen.

Für Shell ist der Windpark der entscheidende Teil einer neuen Wertschöpfungskette – vom Wind zum Wasserstoff – mit dem Ziel, in Rotterdam eine Anlage für die Produktion von ‚grünem Wasserstoff‘ zu bauen. Was ab dem Jahr 2030 mit Hilfe von Strom aus einem Mega-Offshore-Windpark mit einer Leistung von 3 – 4 GW geschehen soll.

Hierfür war bereits im Februar 2020 das Projekt NortH₂ von einem Konsortium implementiert worden, das aus dem Öl- und Gasunternehmen Shell Nederland B.V., dem Hafenbetreiber Groningen Seaports und dem Energienetzbetreiber Gasunie besteht. Im Dezember stoßen noch die RWE und die Equinor hinzu.

Weshalb das Projekt an dieser Stelle erwähnt wird: Der Windpark Hollandse Kust Noord wird auch noch fünf zusätzliche Technologien demonstrieren, die das Problem von zu viel schwankender Energie lösen sollen, die ins Stromnetz eingespeist wird. Eine dieser neuen Technologien sind schwimmende Solarmodule, eine zweite ist ein Demonstrationsprojekt, das auf eine kontinuierliche und gleichmäßige Stromerzeugung unabhängig von den Windverhältnissen abzielt. Bei diesem Projekt werden die Windturbinen und Solarpaneele mit einem Kurzzeit-Batteriespeicher und einem Wasserstoff-Elektrolysesystem verknüpft.

Im August teilt die Niederländische Organisation für angewandte wissenschaftliche Forschung (TNO) mit, daß im Rahmen des Offshore-Windparks im Jahr 2025 ein schwimmendes Solar-Demonstrationsprojekt mit einer Leistung von mindestens 0,5 MW installiert werden soll, also etwa zwei Jahre nach Inbetriebnahme des Windparks. Die TNO wird dann zusammen mit CrossWind an der Erforschung und Demonstration der Offshore-Solarenergie in dem neuen Windpark arbeiten.

Im Februar 2021 unterzeichnet das Konsortium einen Vertrag mit der Siemens Gamesa über die Lieferung von 69 Exemplaren der 11 MW Offshore-Windturbinen für den Windpark sowie einen 15-jährigen Service- und Wartungsvertrag. Die Bauarbeiten für den Windpark sollen im Jahr 2023 beginnen.

Mitte August 2020 melden die staatliche Wasserbehörde Public Utilities Board (PUB) und die Firma Sembcorp Floating Solar Singapore, die sich als Singapurs führendes Unternehmen im Bereich der erneuerbaren Energien bezeichnet, den Baubeginn für eine schwimmende 60 MW Solaranlage auf dem Tengeh-Stausee in Singapur. Sobald das Projekt seinen vollen Betrieb aufnimmt, wird genügend saubere Energie erzeugt, um 7 % des Energiebedarfs der lokalen PUB-Wasseraufbereitungsanlagen zu decken.

Das System, das das erste seiner Art in der Region sein soll, wurde auf der Grundlage der klimatischen Bedingungen in Singapur konzipiert, was die Energieerzeugung maximiert und die Auswirkungen auf die Umwelt und die Wasserqualität minimiert. Es ist auch haltbar genug für eine Betriebszeit von 25 Jahren. So werden beispielsweise doppelt verglaste PV-Module gewählt, um die Haltbarkeit in einer nassen und feuchten Umgebung zu erhöhen.

Um eine Zersetzung durch die intensive Sonneneinstrahlung zu verhindern, werden die Module von Schwimmern aus zertifiziertem, lebensmittelechtem und UV-beständigen Polyethylen hoher Dichte (HDPE) getragen. Das System besitzt zudem eine aus der Ferne steuerbare digitale Überwachungsplattform, die die Umgebungsfaktoren verfolgt und Anomalien für eine präventive Fehlersuche erkennt.

Das neue Tengeh-Projekt wird Mitte Juli 2021 feierlich eröffnet – durch Singapurs Premierminister Lee Hsien Loong persönlich. Es besteht aus über 122.000 Solarmodulen, die auf zehn schwimmenden Solarinseln verteilt sind, ist 45 ha groß und nimmt ein Drittel der Oberfläche des Stausees ein. Die Module sind mit einer Antireflexionsbeschichtung versehen, um Blendung und Reflexion zu minimieren. Und damit der Gehalt an gelöstem Sauerstoff in den Gewässern aufrecht erhalten bleibt, werden zusätzliche Belüfter eingesetzt.

Gemäß Berichten vom September 2020 experimentiert nun auch die US-Army zum ersten Mal mit schwimmenden Solarpaneelen – in der abgelegenen Ausbildungseinrichtung Camp Mackall von Fort Bragg in North Carolina, das mit mehr als 50.000 aktiven Angehörigen der Streitkräfte als die größte Militäreinrichtung der Welt gilt und die Hauptquartiere mehrerer ‚ Commands‘ beherbergt.

Die neue 1,1 MW FPV-Anlage wird auf dem Big Muddy Lake installiert und soll neben der Ergänzung der Netzstromversorgung auch eine Notstromversorgung bieten, weshalb das Solarsystem mit einem 2 MWh Batteriespeicher ausgestattet wird. Die Gesamtanlage ist Teil eines 36 Mio. $ schweren Utility Energy Service Contract (UESC) mit dem Energieversorger Duke Energy und dessen Hauptauftragnehmer Ameresco, der auch eine Überholung des Heizkesselsystems, der HLKK-Anlage, der Beleuchtung und der Wassersparsysteme vorsieht. Der Baubeginn ist für November geplant.

Im Oktober 2020 geht in der Region Flandern in Belgien „das erste schwimmende Solarkraftwerk“ in Betrieb. Was sich möglicherweise auf die Region bezieht, denn wie oben gezeigt wurde, ist die 998 kW FPV-Anlage von Hesbaye Frost bereits seit Oktober 2017 in Betrieb.

Die Firma Floating PV NV hat seit dem Baubeginn im März auf einem 5 ha großen See ein FPV-Kraftwerk aus 17.250 bifazialen Solarmodulen mit einem Solar-Tracker-System und einem aktiven Kühlmechanismus installiert, das voraussichtlich 7 GWh Strom pro Jahr erzeugen wird. Die Floating PV NV war 2018 gegründet worden und ist eine Zusammenarbeit zwischen dem Rohstoff-Unternehmen Sibelco, der Limburger Investmentgesellschaft LRM NV, der Gruppe Machiels und der Firma Luminus NV.

Der See, bzw. die Sandgrube Schansheide an der Grenze zwischen den Antwerpener Gemeinden Mol und Dessel ist durch Sandabbau entstanden und befindet sich im Besitz der Sibelco. Das Unternehmen will so viel Strom wie möglich aus diesem Kraftwerk für die Produktion von hochwertigem Quarzsand verwenden, während etwa 20 % des Stroms in das Netz exportiert werden sollen. Zusammen mit dem bestehenden Windpark lassen sich 55 % des Strombedarfs der Betriebe in Dessel mit erneuerbarer Energie decken.

Die Projektentwicklung begann im Jahr 2017 und hat eine finanzielle Unterstützung in Höhe von 2 Mio. € von der flämischen Regierung erhalten, was etwa 25 % der Projektkosten abgedeckt hat. Die Mittel stammen aus den 6 Mio. €, die die Regierung im April 2018 für schwimmende PV-Projekte zugesagt hatte, und die wiederum Teil ihres 100 Mio. € umfassenden Investitionsfonds sind.

Im gleichen Monat erscheint in den USA eine weiter Studie des National Renewable Energy Laboratory (NREL), die sich diesmal mit der Abdeckung der Stauseen von Wasserkraftwerken und der Oberseen von Pumpspeicherkraftwerken mit Photovoltaikanlagen beschäftigt (‚Hybrid floating solar photovoltaics-hydropower systems: Benefits and global assessment of technical potential‘). Demnach ließe sich damit rein rechnerisch fast die Hälfte des Strombedarfs der Welt im Jahr 2018 decken.

Die Forscher des NREL zählen weltweit 379.068 Süßwasserflächen, die aufgrund der Wasserkraft existieren und die potentiell mit Solaranlagen belegt werden können. Konkret ließen sich darauf Module mit einer Gesamtleistung von 6,7 TW installieren, die jedes Jahr etwa 10.600 TWh Solarstrom produzieren würden – zusätzlich zum Strom aus den vorhandenen Wasserkraftwerken und unter Nutzung der bestehenden Netzinfrastruktur. Die Studie zeigt allerdings nicht, was davon auch wirtschaftlich umsetzbar wäre oder was der Markt tatsächlich unterstützen würde.

Die Idee wird in jedem Fall unterstützt, da sich die beiden Technologien sehr gut ergänzen. Denn den meisten Strom erzeugen die Solaranlagen während der heißen Sommerzeit, in der die Wasserkraft den geringsten Ertrag liefert, weil die Pegelstände niedrig sind. Wenn es regnet, ist hingegen genügend Wasser für die Turbinen der Wasserkraftwerke vorhanden, währenddessen die Solaranlage kaum oder keinen Strom erzeugt. Zudem könnte im Falle der Installation auf dem Obersee eines Pumpspeicherkraftwerkes überschüssiger Solarstrom gleich vor Ort in diesem Oberbecken eingespeichert werden.

Den  Forschern zufolge gibt es bisher nur eine große schwimmende Solaranlage in Portugal, die im Zusammenspiel mit einem Wasserkraftwerk Strom produziert. Dabei handelt es sich um die 218 kW FPV-Anlage von Alto Rabagão, die seit November 2016 in Betrieb ist. Erst in jüngster Zeit sind weitere Anlagen hinzugekommen, wie das im Oktober 2019 gestartete Pilotprojekt des Schweizer Energieversorgers Romande Energie auf dem Stausee Lac des Toules in den Schweizer Alpen. Beide Projekte sind in dieser Übersicht bereits ausführlich präsentiert worden (s.o.).

Auch Vattenfall will im Rahmen des Programms pv@hydro seine Wasserkraftwerke mit Solarstrom ergänzen. Vorgesehen sind eine 4,3 MW PV-Anlage am Pumpspeicherwerk (PSW) Markersbach in Sachsen sowie eine 2,4 MW Anlage am PSW Geesthacht in Schleswig-Holstein zusätzlich zu der dort bereits vorhandenen Anlage. Der Energiekonzern scheint aber noch nichts von der schwimmenden PV-Technologie zu wissen, denn die genannten Pläne beziehen sich ausschließlich auf Freiflächen- und/oder Aufdachanlagen.

Eine bislang nicht gelöste Frage in der NREL-Studie resultiert daraus, daß einige der Wasserflächen regelmäßig im Sommer austrocknen. Dort ist die Installation von Solaranlagen mit der heutigen Technologie kaum möglich. Eine Amphibienanlage, die auf dem See schwimmt, wenn er gefüllt ist und den Rest der Zeit als Freiflächenanlage auf festem Grund steht, ist jedenfalls noch nicht entwickelt worden.

Diese verschiedenen Entwicklungen und Beispiele aus Ländern wie Deutschland, Belgien, Indien, Indonesien, den Niederlanden, Singapur und den USA dürfen aber nicht darüber hinwegtäuschen, daß auch weiterhin die meisten Floating Phtovoltaics Anlagen in China entstehen. Nur redet niemand darüber – die Chinesen wohl nicht, weil sie keinen Sinn darin sehen, und der Rest der Welt vermutlich aus Ignoranz.

Die ersten Schritte im Jahr 2021 macht – zumindest der Presse zufolge – der Energieversorger RWE, der im Januar damit beginnt, den alten Kohlemeiler des niederländischen Kraftwerks Amer in Geertruidenberg, Proinz Noord-Braban, in ein Solarkraftwerk zu verwandeln. Dabei wird ein Teil der PV-Paneele auf einem kleinen See neben dem Kraftwerksgelände schwimmen, dem sogenannten Kühlwasserdreieck.

Das Wasser aus diesem großen Teich wurde über Jahrzehnte zur Kühlung der Produktionsanlagen auf dem Gelände genutzt. Nun werden die Monteure hier in den nächsten Monaten insgesamt 13.364 Solarmodule auf Schimmkörpern installieren – womit das Wasser selbst zur sauberen Energiegewinnung beiträgt. Die Hardware stammt von der Firma Profloating B.V. (s.o.).

Nach Angaben von RWE soll der schwimmende Solarpark eine Leistung von 6,1 MW erreichen und Ende des Jahres in Betrieb gehen. Mitte des Jahres sollen an dem Standort, zusätzlich zu der seit 2018 bestehenden 0,55 MW Solaranlage auf dem Dach des Kraftwerksgebäudes, noch zwei kleine herkömmliche Solarparks mit zusammen 2,3 MW errichtet werden.

Was die FPV-Projekte in Sonoma County in den USA anbelangt, so wird im März 2021 gemeldet, daß nun auf zwei Klärteichen der kalifornischen Stadt Healdsburg ein Vorhaben namens Healdsburg Floating Solar Project in Form einer 4,78 MW Anlage fertiggestellt wurde. Das Projekt, das im vorherigen Oktober gestartet war, bedeckt mit 11.600 bifazialen Paneelen etwa die Hälfte der insgesamt 6 ha großen Teiche.

Was die Stadtbeamten von Healdsburg auf die Idee mit der Solaranlage brachte, war mehr der Wunsch, das recycelte Abwasser zu beschatten, als die Sonnenenergie einzufangen Man hofft, damit eine Algenblüte in den Teichen zu verhindern, in denen aufbereitetes Wasser aus dem städtischen Abwassersystem gesammelt wird. Das aufbereitete Wasser an Weingüter weiterzugeben, ist derzeit seine einzige erlaubte Wiederverwendung. Die Verhinderung des Algenwachstums könnte jedoch ermöglichen, das aufbereitete Wasser auch an andere landwirtschaftliche Nutzer wie Obstplantagen oder Viehweiden zu verkaufen.

Die Anlage in Healdsburg wird von der erst im Vorjahr gegründeten Firma White Pine Renewables, einem Unternehmen für erneuerbare Energien, das Eigentümer und Betreiber des Projekts ist, zusammen mit der Firma Noria Energy, einem Spezialisten für schwimmende Solaranlagen, entwickelt, finanziert und innerhalb von weniger als sechs Monaten gemeinsam mit dem Bauunternehmer Collins Electrical Co. Inc. installiert. Über einen Stromabnahmevertrag mit einer Laufzeit von 25 Jahren wird der Solarstrom die Stadt versorgen und etwa 8 % ihres aktuellen Energiebedarfs decken.

Die White Pine Renewables hatte bis zu diesem Zeitpunkt nur ein paar Freiflächen- und Aufdachanlagen mit 1 – 20 MW realisiert, ähnlich wie die seit 2018 bestehende Noria Energy, die sich zwar als „führend in der schwimmenden Solartechnologie in den USA und Lateinamerika“ bezeichnet, aber bis auf das Projekt in Healdsburg auch noch keine anderen FPV-Anlagen vorweisen kann. Die Noria Energy behauptet allerdings, daß sie derzeit über 300 MW an Solarprojekten entwickelt, die u.a. Kläranlagen, Industriekunden und Wasserkraftwerke versorgen sollen.

Im April investiert Clime Capital, eine in Singapur ansässige Investmentgesellschaft, die die Mittel der SEACEF verwaltet, in ein innovatives schwimmendes Solar- und Speicherprojekt in der Provinz Dong Nai in Vietnam, das derzeit von der ebenfalls in Singapur beheimateten Firma Blueleaf Energy entwickelt wird, die sich bislang noch nicht mit FPV-Anlagen beschäftigt hatte.

Die Firma  ist ein Portfoliounternehmen der Green Investment Group (GIG) von Macquarie, das auf eigenständiger Basis arbeitet und im Laufe seiner über 20-jährigen Geschichte weltweit über 300 Solarprojekte – zumeist gewerbliche und industrielle Dachanlagen – mit einem Volumen von 2 GW entwickelt und installiert hat, darunter über 500 MW im asiatisch-pazifischen Raum.

Die Southeast Asia Clean Energy Facility (SEACEF) wiederum ist eine Kooperation zwischen führenden internationalen Investoren und Stiftungen, darunter auch Microsoft, die die Abkehr von traditionellen fossilen und thermischen Energieprojekten in Südostasien beschleunigen will und sich zunächst auf Indonesien, Vietnam und die Philippinen konzentriert.

Das neue Projekt ist daher so konzipiert, daß es Lastfolge- und Spitzenlaststrom liefern kann, der traditionell von fossilen Energiequellen bereitgestellt wird. Das FPV-Kraftwerk hat dabei eine Zielleistung von 500 MW, das Batteriespeichersystem eine Kapazität von bis zu 200 MWh. Durch die Einführung von Energiespeichern kann die EVN, der größte Stromversorger des Landes, eine höhere Kapazität an erneuerbaren Energien bereitzustellen und gleichzeitig die Belastung des Stromnetzes zu verringern.

Zurück in Deutschland, ist im Juni 2021 zu erfahren, daß die LEAG, der Stromproduzent und Betreiber von Braunkohletagebauen in der Lausitz, in Zukunft auf Ökostrom setzen will und neue Solar- und Windkraftwerke auf den Bergbaufolgeflächen plant. So soll auf dem rekultivierten Tagebau Jänschwalde, nordöstlich von Cottbus, ein 100 MW Windpark und ein Solarpark entstehen, sowie auf einer stillgelegten Aschedeponie ein weiteres 40 MW Solarkraftwerk. Im Energiepark Bohrau sind PV-Module mit einer Gesamtleistung von sogar 400 MW geplant.

Für die vorliegende Übersicht relevant ist eine 18 ha große 21 MW Anlage, die als schwimmender Solargenerator auf dem künftigen Cottbuser Ostsee installiert werden soll, der nach der Flutung des ehemaligen Tagebaus entstehen wird, die bis 2025 komplett sein soll. Da die Fläche der Solaranlage, die etwa 400 m entfernt vom Ostufer schwimmt, weniger als ein Prozent des Sees einnimmt, steht sie auch nicht den Entwicklungszielen des Bergbaufolgesees in den Bereichen Naherholung, Tourismus und Naturschutz im Wege.

Das Verfahren für den notwendigen Bebauungsplan durch die Stadt Cottbus soll noch in diesem Sommer beginnen. Allerdings muß ohnehin gewartet werden, bis die Fläche ausreichend geflutet ist. Wenn die Baugenehmigung erteilt ist, kann die Errichtung 2023 beginnen und die Anlage noch im gleichen Jahr in Betrieb gehen, selbst wenn der Wasserspiegel weiter steigt.

Deutschland-typisch ist auch der Hang zum mehrfachen Dauerforschen, während anderswo die Umsetzungen schon voll im Gange sind. So melden die Fachblogs im Juli, daß sich das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE), die Brandenburgische Technische Universität Cottbus-Senftenberg (BTU), die RWE Renewables und weitere Partner zusammengeschlossen haben, um die FPV-Technologie voranzutreiben.

Unter dem Projektnamen PV2Float wollen die Partner mehrere FPV-Anlagen für einen dreijährigen Praxistest zu Wasser lassen und sind daher aktuell auf der Suche nach einem geeigneten Standort. Das ISE hatte bereits im Vorjahr die mehr als 500 Tagebauseen in Deutschland ins Visier genommen, die laut einer Studie aus dem eigenen Haus – aus rein technischer Sicht – ein Potential im mittleren zweistelligen Gigawatt-Bereich haben (s.o.).

Für PV2Float sind vier schwimmenden Installationen mit Solarmodulen geplant. Zusätzlich soll es an Land eine Referenzanlage geben, um den Eintrag an Land und auf dem Wasser miteinander zu vergleichen. Die Leistung wird insgesamt bei etwa 150 kW liegen. Ziel ist es, zu klären, welche technischen Herausforderungen im praktischen Betrieb der Solaranlagen auf Tagebauseen auftreten, wie wirtschaftlich sie sein können und welche ökologischen Auswirkungen die Floating-PV hat.

Eine weitere Frage ist, wie es mit der Akzeptanz der Bevölkerung diesbezüglich aussieht. Bei Politikern ist das schon klar: Die Bundesnetzagentur will bei den Innovationsausschreibungen für ein Gebotsvolumen von 150 MW erst ab dem 1. April 2022 vorrangig Anlagenkombinationen mit ‚besonderen‘, also auch schwimmenden, Solaranlagen berücksichtigen. Bleibt zu hoffen, daß dies kein Aprilscherz wird. Das Projekt PV2Float soll jedenfalls noch in diesem Jahr beginnen.

Ende Juli unterzeichnet die Regierung von Laos mit dem französischen Stromversorger Electricité De France (EDF) eine Vereinbarung über die Entwicklung einer FPV-Anlage mit 240 MW (andere Quellen: 250 MW) in der zentrallaotischen Provinz Khammouane. Das schwimmende Hybrid-Solarprojekt soll auf dem Reservoir des 1,08 GW Wasserkraftwerks Nam Theun 2 errichtet werden. Die Bauphase für das von EDF geleitete und gemeinsam mit der laotischen Lao Holding State Enterprise (LHSE) und der thailändischen Electricity Generating Public Company (EGCO) entwickelte Projekt soll 2022 beginnen, die Inbetriebnahme ist für 2024 geplant.

Das Projekt mit dem Namen Nam Theun 2-Solar (o. NT2-Solar) wird eine Fläche von 3,2 km² belegen, was trotzdem nur weniger als 1 % der Fläche des Stausees bei voller Leistung entspricht.

Im März 2021 stellt das niederländische Startup-Unternehmen SolarDuck, eine 2019 erfolgte Ausgründung der Forschungsabteilung der Damen Shipyards Group, eine innovative schwimmende Photovoltaikanlage vor, die bereits ab April in einem Pilotprojekt in der Nordsee zum Einsatz kommen soll. Das Projekt entsteht aus dem Ehrgeiz einer Gruppe von Ingenieuren aus den Bereichen Schiffahrt und Energie, die eine aktive Rolle bei der Umstellung der Welt auf ‚Netto-Null‘ spielen möchten.

Die schwimmenden Basisplattformen von SolarDuck sind dreieckige Strukturen mit einer Seitenlänge von 16 m, die auf schwimmenden Pfeilern stehen – eine Halbunterkonstruktion, wie sie bei schwimmenden Offshore-Windprojekten verwendet wird. Die Dreiecksform soll im Vergleich zu anderen Formen das günstigste Verhältnis zwischen Festigkeit und Masse aufweisen – vor allem wegen der Wellen, die die höchsten Torsionsbelastungen für FPV-Anlagen verursachen. Im Sinne einer zuverlässigen Offshore-Lösung, die robust und einfach ist, werden die Strukturen mit einer festen Ost-West-Ausrichtung konzipiert.

Nach Angaben des Entwicklers hält die Struktur die Solarmodule und und die elektrischen Teile mehr als 3 m über dem Wasser, kann mit küstennahen Seebedingungen und Orkanböen umgehen und ist für Offshore-Standorte in Flußmündungen und Naturhäfen sowie für küstennahe Standorte optimiert. Die Plattformen können flexibel miteinander verbunden werden, um große Anlagen zu bilden. Das Unternehmen zielt derzeit auf den Bau von Standardprojekten mit einer Kapazität von 10 MW ab, aber Projekte dieser Größe können schließlich gruppiert werden und schwimmende Komplexe von bis zu 500 MW bilden.

Die SolarDuck erhält von der niederländischen Provinz Gelderland einen Zuschuß in Höhe von 350.000 €, um ihr erstes Pilotprojekt in Zusammenarbeit mit dem Wasserstoffhersteller Voyex durchzuführen, der sich auf die Herstellung von Wasserstoff spezialisiert hat, welcher mit einem flüssigen organischen Wasserstoffträger (LOHC) gebunden ist, einer ölähnlichen Flüssigkeit, die als Bindemittel dient. Dieses ‚Wasserstoff-Öl‘ kann bei Raumtemperatur und unter den gleichen atmosphärischen Bedingungen wie Diesel-Kraftstoff transportiert werden.

Die Gesamtkosten für das Projekt belaufen sich auf 1 Mio. €. Es trägt den treffenden Namen The Atoll, in Anlehnung an den SF-Film Waterworld, in dem eine künstliche, von Menschenhand geschaffene Insel ihren eigenen Energiebedarf deckt.

SolarDuck wird vier miteinander verbundene Plattformen liefern, die mit jeweils 39 Solarmodulen ausgestattet sind. Die Anlagen werden bei den Damen Shipyards in Gorinchem montiert, die Aluminium-Strangpressprofile kommen von Norsk Hydro Extrusion, der chinesische Hersteller Astronergy liefert die Module und der niederländische Materialspezialist DSM stellt seine Rückseitenfolie Endurance zur Verfügung, mit der die Module ausgestattet werden.

Das Projekt wird eine installierte Gesamtleistung von 65 kW haben und an einen von Voyex betriebenen 10 kW Elektrolyseur-Demonstrator angeschlossen sein. Die beiden Unternehmen haben das langfristige Ziel, Wasserstoff mit Hilfe von schwimmenden Solarinseln auf See zu produzieren, um den Schiffahrtssektor und andere Großverbraucher zu versorgen.

Im August erhält SolarDuck die grundsätzliche Genehmigung (Approval-In-Principle, AIP) des Prüf-, Inspektions- und Zertifizierungsdienstleister Bureau Veritas (BV) für seine Plattformen. Eine AIP ist ein Rahmenwerk, mit dem die Durchführbarkeit von Projekten für neuartige Technologien nachgewiesen kann, die nicht unter die herkömmlichen Klassifizierungsvorschriften fallen. Sie dient dem Nachweis der technischen Machbarkeit gegenüber Projektpartnern und Aufsichtsbehörden. Laut SolarDuck ist dies das erste Mal, daß eine solche Genehmigung für eine schwimmende Offshore-Solartechnologie erteilt wird.

Die Firma errichtet ihr King Eider genanntes erstes Pilotprojekt Ende April bei IJzendoorn, Provinz Gelderland, in der Waal, dem südlichen und breiteren der beiden großen Mündungsarme des Rheins in die Nordsee. Es besteht aus vier dreieckigen Einheiten, die mit insgesamt 156 Solarmodulen bestückt sind und zusammen eine elektrische Leistung von 64 kW ins Netz liefern.

Auf der Grundlage der gewonnenen Erkenntnisse und der Daten aus dem Demonstrator wird mit der Arbeit an einem zweiten Pilotprojekt begonnen, das Anfang 2022 offshore in der belgischen Nordsee eingesetzt werden soll. Bei diesem Entwurf konzentriert sich die Firma uns auf die Validierung der Offshore-Leistung und die Industrialisierung des Prozesses.

Die Fortschritte bei der Entwicklung der schwimmenden Solarenergie in den Niederlanden werden auch politisch unterstützt: Schon Anfang Februar veröffentlichte das niederländische Ministerium für Wirtschaft und Klimapolitik ein ‚Roadmap‘ für die schwimmende Solarenergie, in dem die Chancen und Risiken dieser wachsenden Branche in den Niederlanden dargelegt werden.

Eine nette Geste, die ausgesprochen passend genau zum Abschluß dieses Schwerpunktthemas kommt, ist eine neue niederländische Briefmarke.

In einem 8-er Block zeigt die PostNL, wie innovativ die Niederlande sind – wobei auf einer der Marken eine schwimmende Solaranlage zu sehen ist!

Anfang September 2021 veröffentlicht das wichtigste EU-Förderprogramm für Forschung und Innovation, Horizon Europa, eine bis Februar 2022 stehende Aufforderung zur Einreichung von Vorschlägen für innovative Fundamente, schwimmende Unterkonstruktionen und Anschlußsysteme für Meeresenergie und schwimmende Offshore-Solartechnologien in Höhe von 10 Mio. €.

Die Aufforderung zielt darauf ab, die Gesamtlebensdauer, Zuverlässigkeit, Installierbarkeit, Betriebsfähigkeit und Wartungsfreundlichkeit von maritimen Unterkonstruktionen, mechanischen Verbindungen und Energieanschlußsystemen für Meeresenergieanlagen und schwimmende Offshore-Solartechnologien zu verbessern. Dies soll zu einer Verringerung der Degradations- und Ausfallraten solcher Systeme führen und damit auch die Investitionsrisiken verringern.

Im Rahmen der Aufforderung werden drei Projekte mit jeweils rund 3,5 Millionen Euro gefördert. Es wird extra darauf hingewiesen, daß auch britische Unternehmen für eine Finanzierung im Rahmen von Horizon Europa in Frage kommen.

 

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