TEIL C

Photovoltaische Großanlagen (I)

Mit Beginn der Massenfertigung von Solarzellen werden auch erste Demonstrations- und Pilotvorhaben realisiert, oftmals im Rahmen von Inselanwendungen. Zu den Großanlagen zählen Solarparks, Einzelanlagen sowie gebäude- und dachintegrierte Anlagen. Im Laufe der Entwicklung wurden die PV-Anlagen immer größer, außerdem wurden sie zunehmend auch an bestehende Stromnetze angeschlossen – nicht zuletzt aufgrund der subventionierten Vergütungen, wie sie in Deutschland und anderen Ländern gesetzlich festgelegt wurden.

Nachfolgend werde ich die Entwicklung dieses Einsatzbereiches anhand der mir bekannten Großanlagen in der Reihenfolge ihrer Errichtung dokumentieren. Auch wenn deren Kapazitäten aus späterer Sicht äußerst gering sind, so gelten sie zu ihrer Zeit doch als große PV-Anlagen. Und wenn der Begriff ‚weltgrößte Anlage’ mehrfach auftaucht, dann stimmt er ebenfalls – zumindest zum Zeitpunkt der jeweiligen Inbetriebnahme.

Schuchuli / USA

1978 wird durch die NASA das weltweit erste ‚Solardorf’ im Reservat der Papago-Indianer in Arizona mit einer Solarzellen-Anlage ausgestattet. Das 3,5 kW System betreibt Wasserpumpen und versorgt 15 Familien mit Licht und Energie zum Kühlen, für die Näh- und Waschmaschinen. Alle anderen Systeme zur Stromversorgung wären teurer gewesen. Als das Reservat 1983 an das öffentliche Stromnetz angeschlossen wird beschränkt man die Solaranlage auf den Betrieb einer öffentlichen Wasserpumpe.

Al-’Uyaynah / Saudi-Arabien

Im Rahmen des SOLERAS-Projektes wird ab 1980 in einem ‚Solardorf’ etwa 50 km nordwestlich der Haupstadt Riadh eine 25 kW Anlage mit 41.000 Solarzellen auf 160 x 32 Modulen durch den koreanischen Subcontrator Chung Hwa errichtet. Das US-Unternehmen Martin Marietta Aerospace und die Saudische Regierung teilen sich die Anlagenkosten von 100 Mio. $. Ab 1981 arbeitet die Anlage mit einem Gesamtwirkungsgrad von rund 10,5 %.

Ebenfalls 1981 soll eine 350 kW Anlage mit dem Namen Solaris in Betrieb gegangen sein, über die ich jedoch nichts weiter finden konnte.

Lugo Station / USA

Eine 1 MW Anlage wird 1982 durch Arco Solar und die Pacific Gas & Electric (andere Quellen: Atlantic Richfield Oil Co.) im kalifornischen Lugo Station bei Hesperia in den Bergen von San Bernadino errichtet. Es ist zu diesem Zeitpunkt die größte PV-Anlage der Welt.

Community College / USA

In Arkansas betreibt das Community College gemeinsam mit dem DOE seit 1981 eine 245 kW PV-Anlage.

Kythnos / Griechenland

Ab Mitte 1983 produziert das von der EG und dem BMFT geförderte, und von Siemens und Varta errichtete Solarkraftwerk 100 kW Spitzenleistung, es besteht aus 860 Panelen mit jeweils 144 monokristallinen Solarzellen. Das installierte Watt kostet etwa 25 DM. Eine 600 kW/h-Batterie überbrückt Ausfallszeiten.

Pellworm / Deutschland

Die größte Anlage in Europa wird 1983 auf der nordfriesischen Insel Pellworm in Betrieb genommen. Insgesamt 17.000 Zellen mit einer Fläche von 4.600 m² produzieren 300 kW. Das Projekt soll Erfahrungen zur Effektivität in nördlichen Breiten sammeln. Die Anlage mit einem gesamten Flächenbedarf von 28.000 m² wird von der EG finanziert und von der AEG gebaut, der Preis beträgt rund 12 Mio. DM.

1986/1987 werden dort außerdem noch 3 (o. 4?) Windkraftwerke mit jeweils 30 kW Nennleistung installiert. 1988 berechnet man die produzierte Kilowattstunde mit 3,57 DM. Es zeigt sich außerdem, daß die Speicherung des Gleichstroms in Batterien auch längerfristig noch zu teuer bleiben wird.

1992 gilt Pellworm mit 1 MW Leistung als größte Hybridanlage in Europa, dabei kommen jetzt 600 kW aus der inzwischen erweiterten PV-Anlage, der Rest stammt von den Windkraftwerken. Die zusätzlichen, weiterentwickelten Solarmodule haben nur noch eine Fläche von 2.500 m². Die zweite Ausbaustufe kostet 7,5 Mio. DM, an denen sich der Bund zu 50 %, und das Land Schleswig-Holstein zu 20 % beteiligen. Die restlichen 30 % teilen sich die beteiligen Industrieunternehmen. Auch hier werden zur Erprobung unterschiedliche Module installiert.

Nach über 20 Jahren Einsatz wird die erste PV-Anlage 2005 abgebaut und recycelt. Nach ihrer Modernisierung gehen im Sommer 2006 vier neuere Anlagen mit insgesamt 800 kW wieder ans Netz, wofür E.ON Hanse rund 3,7 Mio. € investiert. Später werden auch die Windenergieanlagen ersetzt.

Mitte 2011 wird gemeldet, daß das Energieversorgungsunternehmen E.ON auf Pellworm ein innovatives integriertes Energiesystem im kleinen Maßstab aufbauen will. Einer Machbarkeitsstudie zufolge bietet Pellworm ideale Voraussetzungen dafür, da bereits zahlreiche regenerative Erzeugungsanlagen und eine entsprechende Netzinfrastruktur existieren. Um die auf Pellworm regenerativ erzeugte Energie größtenteils vor Ort zu nutzen, sollen ein Batteriespeicher und intelligente Steuerungstechnik das bereits vorhandene Hybrid-Kraftwerk ergänzen, was ab 2013 geschieht.

Mitte 2015 berichtet die Presse, daß „Deutschlands älteste PV-Großanlage“ von der Maxsolar GmbH saniert werden soll, da die PV-Anlagen nach mehreren Jahren der Stromproduktion im salzig-feuchten Nordseeklima geprüft, gewartet und teilweise ausgetauscht werden müssen.

Carrisa Plains / USA

Im südlichen Kalifornien, auf der Carrizo-Ebene in der Mojave-Wüste zwischen San Luis Obispo County und Berkefield, errichtet die Atlantic Richfield Oil Company (ARCO) ab 1983 gemeinsam mit der Pacific Gas & Electric zu Versuchszwecken eine PV-Großanlage mit 5,6 MW (andere Quellen: 6,5 MW), die 75 Mio. $ kostet und aus 800 sonnennachgeführten Modulträgern besteht. Die Carrizo Plain (auch: Carrisa Plain) Anlage, die 1985 in Betrieb geht, bedeckt eine Fläche von 24 Hektar, kann etwa 2.300 Haushalte versorgen und ist für lange Zeit die weltgrößte PV-Anlage.

Die Solarzellen-Module aus monokristallinen Solarzellen besitzen neben der Sonnennachführung auch seitliche, lichtverstärkende Reflektoren. 1990 wird das „erste Photovoltaik-Solarkraftwerk im industriellen Maßstab” zum Verkauf angeboten – und für den symbolischen Preis von einem Dollar von der Firma Carrizo Solar Corporation mit Sitz in Albuquerque gekauft, welche die Anlage aufgrund eines Konstruktionsfehlers in den Paneelen demontiert. Am gleichen Ort stehen zudem die thermische Solarturm-Anlage SOLAR 1 mit 20 MW sowie eine kleine 25 kW Dish-Anlage.

Zwei Jahrzehnte später wird der Standort Carrizo im Zuge des ,Solarbooms’, der 2011 durch staatliche Anreize und Auflagen ausgelöst wurde, zum damals größten Solarkraftwerk der USA ausgebaut, das als Topaz Solar Farm bekannt wird (s.u.).

Rancho Seco / USA

In der Nähe von Sacramento in Kalifornien wird 1984 durch den städtischen Stromversorger Sacramento Municipal Utility District (SMUD) eine Anlage gebaut, die 2 MW in das Netz einspeist. Die Zellen werden von Arco geliefert, die Finanzierung der Kosten von 12 Mio. $ erfolgt durch das örtliche Elektrizitätswerk und das Energieministerium. Ab 1998 leistet die Anlage sogar 2,3 MW und gilt als größtes Solarkraftwerk im Besitz eines Stromversorgers. Sie befindet sich auf dem Gelände eines ehemaligen Kernkraftwerks, daß die SMUD nach einer Volksabstimmung 1989 abschalten mußte.

1994 wird in Hedge-Station – eine Autostunde entfernt – eine weitere, kleine PV-Anlage mit einer Leistung von 527 kW errichtet.

Georgetown University / USA

Seit 1984 wird an der Universität in Washington D.C. und gemeinsam mit dem DOE eine 300 kW Anlage betrieben.

NEDO Saijo / Japan

Das japanische MIT errichtet 1986 eine 1 MW PV-Anlage in Sajo.

Delphos / Italien

Eine 300 kW PV-Anlage wird hier 1987 in Betrieb genommen.

Kobern-Gondorf / Deutschland

1988 errichtet die RWE zusammen mit der AEG die damals europaweit größte PV-Anlage mit 7.800 Modulen, einer Spitzenleistung von rund 1 MW und Netzanbindung in Kobern-Gondorf an der Mosel bei Koblenz. Die Module der 1. Baustufe mit 340 kW (1988 – 1991) sind zu acht Gruppen zusammengeschaltet, ihre ca. 340.000 Solarzellen kommen aus Deutschland, den USA, Japan und Frankreich, um im Realbetrieb in klimatisch gemäßigten Breiten miteinander verglichen zu werden. Darunter befinden sich mono- und polykristalline, amorphe, tandem-, MIS-Inversionsschicht- sowie bandgezogene Siliziumzellen.

Da im Rahmen des 13 Mio. DM Pilotprojektes eine Bindung an inländische (deutsche) Hersteller nicht möglich war, wurde auf eine BMFT-Förderung verzichtet. Dafür wird erstmalig die Biotopforschung und -erhaltung unter den Arbeitsbedingungen einer Solaranlage in die Projektstudie mit einbezogen.

Riadh / Saudi-Arabien

Eine Hysolar-Anlage mit 100 kW in der Nähe von Riadh, die 1989 in Kooperation zwischen der DFVLR und saudischen Wissenschaftlern errichtet wird, ist vom BMFT gefördert und dient der Wasserstoff-Herstellung durch Elektrolyse.

Neunburg / Deutschland

Im Rahmen der von Ludwig Bölkow initiierten Idee einer Wasserstoff-Wirtschaft geht 1989 in Neunburg vorm Wald in der Oberpfalz eine 278 kW PV-Anlage mit einer Fläche von 5.000 m² in Betrieb, deren Strom zur elektrolytischen Wasserstoff-Erzeugung genutzt wird. Beteiligt an dem knapp 70 Mio. DM Projekt sind das BMFT mit 35 % und die bayerische Landesregierung mit 15 %, den Rest trägt die Firma Solar-Wasserstoff-Bayern GmbH. Deren Gesellschafter sind MBB, BMW, die Bayernwerk AG, die Firma Linde sowie KWU/Siemens. Der gewonnene Wasserstoff von etwa 100.000 m³ deckt die Gesamtjahres-Energieversorgung von 10 – 15 Häusern.

Ab 1992 wird die Anlage mit Investitionen von insgesamt 76 Mio. DM erweitert.

Grevenbroich / Deutschland

Seit 1991 betreibt die RWE Energie AG am Neurather See bei Grevenbroich ein 360 kW PV-Anlage, bei dem in erster Linie Maßnahmen zur Kostensenkung erforscht werden sollen.

Mont Soleil / Schweiz

Das größte Solarkraftwerk Europas geht 1992 bei Saint-Imier im Berner Jura ans Netz, auf einer Fläche von 4.500 m² erzeugen rund 10.000 Module in Form von 108 Kollektoren 500 kW Strom.

Die Anlage auf 1.200 m Höhe, die als Forschungs- und Vorführeinrichtung konzipiert ist, hat umgerechnet 10 Mio. DM gekostet und kann rund 200 Haushalte versorgen. Die Solarzellen stammen von Siemens.

Davis / USA

Die größte Anlage mit Dünnschicht-Solarzellen beginnt in Davis, Kalifornien, im Jahr 1992 mit der Stromproduktion. Gebaut von dem Unternehmen Advanced Photovoltaic Systems, leisten die 9.600 Module bis zu 479 kW, was zur Versorgung von 124 Einfamilienhäusern reicht.

Wissenschaftszentrum Gelsenkirchen / Deutschland

Das mit 6.000 m² weltweit größte Dach-Solarkraftwerk geht 1994 auf dem Flachdach des Wissenschaftszentrums Gelsenkirchen in Betrieb. Die Anlage erzeugt 500 kW und soll den gesamten Energiebedarf des Zentrums decken. Es handelt sich um ein Gemeinschaftsprojekt der Firma Flachglas-Solartechnik (Flagsol) in Köln und der britischen BP, welche die 180.000 in Madrid hergestellten Solarzellen liefert. Von den 7,5 Mio. DM Gesamtkosten trägt die EG 3,2 Mio. DM.

Toledo / Spanien

1994 geht in der Nähe von Toledo mit 7.836 Hochleistungsmodulen und 1 MW Leistung Europas größte Photovoltaik-Anlage ans Netz. Das Kraftwerk besteht aus drei Feldern: zwei 450 kW Feldern mit feststehenden Traggerüsten sowie einem 100 kW Feld mit einem Sonnennachführungssystem. Betreiber des 25 Mio. DM Projektes, das ein Dorf mit 2.000 Einwohnern versorgen kann, sind die RWE und die spanischen Energiekonzern Union Fenosa und Endesa. Die genutzte Fläche von 30.000 m² liegt in einer der sonnenreichsten Gegenden Europas, man hatte dort 3.000 Sonnenstunden pro Jahr ermittelt.

Die EU fördert das Projekt, mit dem die Marktreife von Großanlagen erreicht werden soll, und auch das BMFT beteiligt sich mit 2 Mio. DM – weshalb 50 % der Zellen aus deutscher Produktion stammen. Es handelt sich um 2.112 Module mit MIS-Inversionsschicht-Zellen von Nukem, deren Wirkungsgrad 12,2 % beträgt (Modulwirkungsgrad 10,60 %). Die andere Hälfte der Zellen liefert das BP-Werk in Madrid in Form von 4.704 Modulen. Dies sind Laser Grooved Buried Contact (LGBC) Zellen, bei denen das Kontaktgitter auf der Zellenoberfläche mittels Laser ‚eingegraben’ wird. Sie besitzen einen Wirkungsgrad von 15,2 % (Modulwirkungsgrad 14,30 %).

Neben der PV-Anlage, deren maximale Energieerzeugung im Sommer liegt, existiert noch ein Wasserkraftwerk, dessen höchste Erzeugung in den Wintermonaten liegt, so daß diese kombinierte Stromerzeugung im Grunde zu den Hybridanlagen zählt (s.u.).

Nevada / USA

Die texanische Firma Enron, damals Amerikas größter Erdgas-Kozern, nimmt 1996 auf einem ehemaligen Atomversuchsgelände in der Wüste des südlichen Nevada ein 100 MW (?) Solarkraftwerk in Betrieb. Die mit Dünnfilm-Zellen bestückte Anlage kostet 150 Mio. $. Die Zellen werden in unmittelbarer Nachbarschaft der Anlage hergestellt. Träger ist die in Las Vegas ansässige Corporation for Solar Technology an Renewable Resources (CSTRR). Auf dem Gelände werden auch thermische Solarkraftwerke errichtet (s.d.).

Neue Messe MÜnchen I / Deutschland

1997 entsteht hier die größte dachintegrierte PV-Anlage der Welt. Das 15 Mio. DM teure Solarkraftwerk hat eine Leistung von 1 MW, allerdings kann es damit nur 4 % des Strombedarfs der Messe decken. Die Hälfte der Kosten trägt das Bayernwerk, 20 % das Bayerische Wirtschaftsministerium sowie jeweils 10 % die Stadtwerke München, Siemens und das Bundesforschungsministerium. Auf einer Fläche von 38.000 m² werden 7.812 Module à 130 W mit insgesamt 656.208 monokristallinen Siliziumzellen von Siemens installiert, deren Wirkungsgrad bei 14,5 % liegt.

ufafabrik Berlin / Deutschland

Die zu ihrer Zeit größte Solaranlage der Stadt wird 1997 auf dem ehemals besetzten Gelände des Internationalen Kulturcentrums ufafabrik in Tempelhof eingeweiht. Die 500 m² Anlage besteht aus mehreren Zelltypen, statischen und nachgeführten Modulen.

An den Kosten von 900.000 DM beteiligt sich die Senatsumweltverwaltung und der Fonds für regionale Entwicklung der EU. Im Laufe der Zeit wird die Anlage auf eine Leistung von 75 kW ausgebaut und dient als Grundlage für einige Diplomarbeiten Berliner Studenten.

Kreta / Griechenland

1997 erhält Amoco-Enron Solar den Zuschlag der griechischen Regierung für die erste Baustufe mit einer Leistung von 5 MW für ein bis 2003 auf Kreta geplante 50 MW PV-Kraftwerk. Der Preis dieser ersten Stufe, die mit polykristallinen Solarzellen mit einem Wirkungsgrad von 11,7 % bestückt ist und 1999 ans Netz gehen soll, beträgt 17,75 Mio. $. Davon übernimmt Griechenland 55 % – zu drei Vierteln über Mittel aus dem Regionalfonds der EU.

In den folgenden vier Jahren sollen dann jeweils weitere 9 MW installiert werden. Die Gesamtkosten werden auf 120 Mio. $ geschätzt. Der Bauort liegt bei Mires in der Nähe der Inselhauptstadt Heraklion, zuständig ist die IWECO, die griechische Tochterfirma von Amoco-Enron Solar. Im Endausbau wird die Anlage den Bedarf eines Achtels der Inselbewohner decken können.

Bremen / Deutschland

Eine der größten in die Dächer von Wohnhäusern integrierten PV-Anlage Europas wird 1997 in Bremen in Betrieb genommen. Auf 80 Einfamilienreihenhäusern und einem Wohnblock mit 72 Wohneinheiten der Neubausiedlung ‚Auf dem Kruge’ im Stadtteil Gröpelingen werden zusammen 960 Module installiert, die insgesamt etwa 206 kW liefern. Pro Haus sind 12 hinterlüftete Großflächenmodule à 2 m² installiert, die gemeinsam 2,58 kW leisten.

Die Kosten von 3,8 Mio. DM teilen sich die EU (40 %) sowie das Land und die Stadtwerke Bremen (jeweils 30 %).

Hunter Valley / Australien

Das größte PV-Kraftwerk auf der Südhalbkugel geht 1998 im australischen Hunter Valley in Betrieb. Mit seiner Leistung von 200 kW soll es rund 3.000 Personen mit Strom versorgen.

Serre / Italien

Eine PV-Anlage mit 3,3 MW wird 1995 in Serre errichtet, rund 80 km südöstlich von Neapel.

Herne-Sodingen / Deutschland

Hier entsteht auf dem Gelände der ehemaligen Zeche Mont-Cenis 1998 eine 1 MW PV-Dachanlage mit einem neuartigen Batteriespeicher mit 1.200 kW/h Energieinhalt und einer erwarteten Lebensdauer von 10 Jahren (s.d.). Bei dem Glanzstück der Internationalen Bauausstellung Emscher Park werden 3.184 Module (2,5 m² bis 3,5 m²) von Pilkington Solar International mit insgesamt 10.000 m² installiert, die etwas das Doppelte des Eigenbedarfs der Fortbildungsakademie des Landes Nordhein-Westfalen liefern. Die Module werden außerdem zu einem blauen Wolkenbild gruppiert, und das Dach wird auf 56 Exemplaren 130 Jahre alter geschälter Fichtenstämme getragen.

Auf dem 7 ha großen Gelände werden insgesamt 120 Mio. DM investiert, davon 16 Mio. für die Solaranlage. Die Akademie Mont-Cenis selbst ist ein 176 x 71 m großer und 16 m hoher Holz-Glas-Solitär in einer gläsernen Hülle mit eigenem Mikroklima, der von dem Lyoner Architekturbüro von Francoise-Hélène Jourda und Gilles Perraudin und ihres deutschen Partners Manfred Hegger gestaltet ist und mit Appartements und öffentlichen Einrichtungen wie einer Bibliothek, einem Bürgersaal und Büros der Stadtverwaltung aufwartet. Auf dem Glashüllendach und in der Fassade ist die PV-Anlage installiert, die zu diesem Zeitpunkt als die größte gebäudeintegrierte Anlage Europas (oder sogar der Welt) gilt.

Weitere Teile des Energieparks Mont-Cenis sind ein Grubengas-BHKW und eine 1,2 MWh Batteriespeicheranlage.

Amersfoort / Niederlande

Hier entsteht 1999 die europaweit größte Photovoltaik-Siedlung mit einer Gesamtleistung von 1,3 MW, deren Module zumeist dachintegriert installiert werden. Neben der niederländischen Regierung wird dieses Vorhaben auch von der EU gefördert.

Zeche Zollverein / Deutschland

Eine 3 MW PV-Anlage wird 1999 auf dem Gelände der ehemaligen Zeche Zollverein in Essen errichtet. Die 6.000 m² Solarzellen bilden das neue Dach der Kokerei – und gilt zu diesem Zeitpunkt als Europas größte PV-Anlage. Die Anlagenkosten betragen 30 Mio. DM. In der Kokerei wird zudem für rund 7 Mio. DM eine Ausstellung namens 4000jährige Geschichte der Energie aufgebaut.

Weiter mit den Photovoltaischen Großanlagen ...