Wie schwimmende Photovoltaikanlagen Platz sparen – und auch die Umwelt schützen
Eines der größten Hindernisse bei der Installation von Solarmodulen ist der Mangel an geeignetem Platz.
Es ist nicht immer einfach, eine große, flache Fläche auf dem Boden oder auf dem Dach zu finden, auf der die Solarmodule in einem geeigneten Winkel installiert werden können, um die Sonnenstrahlen maximal einzufangen.
Genau aus diesem Grund gewinnen schwimmende Solarmodule zunehmend an Beliebtheit. Die Installation von Solarmodulen auf großen Gewässern, wie Seen oder Stauseen, die nicht für Freizeitzwecke genutzt werden, stellt eine hervorragende Möglichkeit dar, den verfügbaren Platz effizient zu nutzen.
Tatsächlich könnten Schwimmende Solarmodule sogar leistungsfähiger sein als die auf dem Boden oder Dach montierten.
Möglicherweise liegt die Zukunft der Solarenergie auf dem Wasser.
Was sind schwimmende Solarmodule?
Der Name verrät es bereits: Schwimmende Solarmodule (auch als schwimmende Photovoltaik oder Floating-PV bezeichnet) sind Solarmodule, die auf einer Wasseroberfläche schwimmen.
Sie befinden sich meist auf Seen, Stauseen oder Industrieteichen, die nicht für Freizeitaktivitäten genutzt werden. Es gibt sogar einige schwimmende Solarparks auf dem offenen Meer, in der Regel jedoch in Küstennähe.
Schwimmende PV-Anlagen sind in der Regel ähnlich aufgebaut wie herkömmliche Solaranlagen: Die gesamte Solartechnik wird auf eine Reihe von Polyethylen-Schwimmern montiert, die die Module über Wasser halten.
Verankerungen gewährleisten, dass die Module nicht abdriften und stets in optimalem Winkel zur Sonne ausgerichtet bleiben. Diese Verankerungen ermöglichen es auch, die Solarmodule bei Bedarf in eine neue Position zu verschieben, etwa bei starkem Wind, der die Wasseroberfläche aufwühlt, oder bei Änderungen des Wasserstands.
Obwohl Schwimmende Solarmodule bereits seit einiger Zeit existieren, gewinnen sie erst in letzter zunehmend an Popularität. Im Jahr 2022 machten sie lediglich etwa 2% der weltweit installierten Solaranlagen aus.
Sollte sich der Trend zu schwimmenden Solarmodulen jedoch fortsetzt, könnten sie erhebliche Auswirkungen auf die Umwelt haben. Studien zeigen, dass bereits eine Bedeckung von 30 % der weltweiten Stauseen mit schwimmenden Solarmodulen genug Energie erzeugen könnten, um 62.000 Städte zu versorgen – das entspricht dem Doppelten des jährlichen Energieverbrauchs der USA.
Warum werden schwimmende Photovoltaikmodule verwendet?
Um Solarenergie in großem Maßstab zu erzeugen, wird ein erheblicher Flächenbedarf benötigt, was für viele Unternehmen eine Herausforderung darstellt.
Trotz der deutlich höheren Nachhaltigkeit von Solarenergie im Vergleich zu fossilen Brennstoffen erfordert sie wesentlich mehr Platz. So ist Erdgas etwa 80-mal energieintensive als Solarenergie.
Solarsysteme erreichen ihre höchste Effizienz, wenn sie auf großen, flachen Flächen installiert sind, die viel Sonnenlicht erhalten.
Solche Bedingungen sind zwar relativ häufig, aber diese Flächen sind oft bereits landwirtschaftlich genutzt oder in Zukunft wirtschaftlich rentabler für die Landwirtschaft.
Selbst wenn ausreichend ungenutzte Flächen für den Bau von Solarfarmen verfügbar sind, können große PV-Anlagen unvorhergesehene Auswirkungen auf ihre Umgebung haben. Oft müssen Wälder gerodet werden, um Platz zu schaffen, was Naturschutzbemühungen und die Förderung der Artenvielfalt beeinträchtigen kann.
Wüsten scheinen auf den ersten Blick ideale Standorte für Solarfarmen zu sein: Sie sind in der Regel flach, unbewohnt und sonnenreich. Doch neuere Studien legen nahe, dass Solarmodule in der Sahara die lokalen Temperaturen verändern und Luftströmungen stören könnten. Dies könnte eine Kettenreaktion auslösen, die zu Dürren im Amazonasgebiet oder zum Abschmelzen von Eis in der Arktis führen könnte.
Schwimmende PV-Anlagen bieten hier eine perfekte Lösung.
Welche Vorteile bieten schwimmende Photovoltaikanlagen?
Mit der zunehmenden Verbreitung von schwimmenden Solaranlagen wird immer deutlicher, dass die Vorteile der sogenannten „Floating-PV“ weit über die bloße Platzersparnis an Land hinausgehen.
Schwimmende Photovoltaik bietet bessere Leistung und höhere Rendite
Es mag widersprüchlich erscheinen, aber Solarmodule arbeiten tatsächlich effizienter bei niedrigeren Temperaturen. Die meisten Solaranlagen müssen daher ein sorgfältiges Gleichgewicht zwischen Kühlung und maximaler Sonneneinstrahlung finden.
Schwimmende Photovoltaikmodule, die auf einer großen Wasserfläche montiert sind, profitieren von der natürlichen Kühlung durch das Wasser. Einige Studien zeigen, dass dies die Effizienz um bis zu 11 % im Vergleich zu landgestützten Modulen steigern kann
Schwimmende PV-Anlagen sind umweltfreundlicher als landbasierte Anlagen
Durch das Blockieren der Sonneneinstrahlung auf die Wasseroberfläche verringern schwimmende Solarmodule die Verdunstungsrate in Seen und Stauseen erheblich. Experten schätzen, dass bei einer Abdeckung von 30 % der weltweiten Stauseen mit Solarmodulen genügend Wasser eingespart werden könnte, um jährlich 300 Millionen Menschen zu versorgen.
Dieser Effekt ist nicht auf Trinkwasserreservoirs beschränkt: Solarmodule auf der Oberfläche von Wasserkraftwerken können die nutzbare Wassermenge für die Energieerzeugung erhöhen. Solarmodule auf Industriegewässern können auch Wasser für die Bewässerung von Ackerland einsparen.
Der zusätzliche Schatten verringert auch das Risiko von Algenblüten, die für Menschen, Pflanzen und Tiere im Wasser gefährlich sein können.
Schwimmende PV-Anlagen tragen zur Reduzierung der CO2-Emissionen bei
Wie bereits erwähnt, können schwimmende PV-Anlagen die Verdunstung reduzieren und können installiert werden, ohne Bäume zu fällen oder die globalen Luftströme zu stören.
Sie sind jedoch besonders effektiv, wenn es darum geht, die Vorteile von Wasserkraftwerken zu maximieren.
Obwohl Wasserkraft als erneuerbare Energiequelle gilt, kann der Betrieb von Wasserkraftwerken erhebliche CO2-Emissionen verursachen. Die Installation von schwimmenden Solarmodulen auf den Stauseen solcher Anlagen bietet jedoch eine saubere und einfach nutzbare Energiequelle, die dazu beitragen kann, die Emissionen dieser Kraftwerke zu kompensieren
Schwimmende Solaranlagen als Touristenattraktion
Schwimmende PV-Anlagen können auch einen hohen ästhetischen Wert haben. Ein eindrucksvolles Beispiel dafür ist die weltgrößte schwimmende Solarfarm in Ubon Ratchathani, Thailand.
Diese beeindruckende Anlage reduziert nicht nur die CO2-Emissionen Thailands um 47.000 Tonnen jährlich, sondern hat sich zudem zu einer bedeutenden Touristenattraktion entwickelt. Die Betreiber haben einen 415 Meter langen „Naturpfad“ entlang des Staudamms angelegt, auf dem Besucher am Wasser entlang spazieren und die schimmernden Module aus nächster Nähe bewundern können.
Welche Herausforderungen gibt es bei der Installation von schwimmenden Solarmodulen?
Schwimmende Solarmodule bieten eine hervorragende Möglichkeit, große Mengen an Strom zu erzeugen, ohne wertvollen Platz an Land zu beanspruchen und mit minimierten negativen Auswirkungen auf die lokale Umwelt.
Allerdings können bei der Installation einige Herausforderungen auftreten:
- Die Umweltbedingungen können schwieriger werden. Im Gegensatz zu an Land montierten Solarmodulen müssen bei schwimmenden Solaranlagen eine Vielzahl von potenziell schädlichen Einflüssen berücksichtigt werden. Hohe Windgeschwindigkeiten, Wassererosion und Verunreinigungen können sowohl die Solarmodule als auch die dazugehörigen Wechselrichter beeinträchtigen. Daher müssen alle Komponenten des Solarsystems sorgfältig ausgewählt und aus widerstandsfähigen Materialien hergestellt werden, die den Elementen standhalten.
- Sie könnten das Leben im Wasser beeinträchtigen. Wenn schwimmende Solarmodule Algen abtöten können, besteht die Möglichkeit, dass sie auch andere, freundlichere Lebensformen schädigen. Neben dem Blockieren von Licht könnten auch die Verankerungen und Schwimmkörper Tiere verletzen, die im Wasser leben. Deshalb sollten schwimmende Solaranlagen nur auf künstlichen Seen und Stauseen installiert werden, in denen keine oder nur wenige Tiere existieren. Betreiber sollten regelmäßig die Lebewesen im Wasser überwachen, um sicherzustellen, dass keine negativen Auswirkungen auf die Tierwelt auftreten.
- Der Installationsort muss sorgfältig ausgewählt werden. Die Möglichkeit, Solarmodule auf Wasserflächen zu installieren, eröffnet eine Vielzahl potenzieller Standorte, allerdings sind diese nicht überall geeignet. Der Installationsort muss sorgfältig ausgewählt werden, wobei mehrere Faktoren zu berücksichtigen sind: Windgeschwindigkeiten, Wasserstandsschwankungen, sowie Flora und Fauna im Wasser. Installateure müssen all diese Aspekte bewerten, bevor mit dem Bau begonnen wird.
- Die Installation kann länger dauern. Die Installation schwimmender PV-Anlagen erfordert oft mehr Zeit, da alle relevanten Aspekte wie Standortbewertung, Systemdesign und Sicherheitsvorkehrungen gründlich geprüft werden müssen. Die Verankerungs- und Befestigungssysteme für schwimmende PV-Anlagen sind recht komplex und erfordern daher zusätzliche Zeit für die Installation. Zudem bringt die Installation von elektrischen Geräten im Wasser besondere Risiken mit sich, die höchste Sorgfalt und präzise Sicherheitsmaßnahmen erfordern.
Wie kann Hoymiles Ihnen bei der Implementierung Ihrer schwimmenden Solaranlage helfen?
Schwimmende Solaranlagen werden sich voraussichtlich in den nächsten Jahren von einer Seltenheit zu einem weltweiten Standard entwickeln. Und das ist kein Wunder: Sie beseitigen viele der Nachteile, die bei landbasierten Solaranlagen auftreten, und bieten zusätzliche Vorteile.
Allerdings sind schwimmende Solarmodule zweifellos schwieriger zu installieren und zu warten als herkömmliche Solaranlagen. Um den größtmöglichen Nutzen zu erzielen, ist eine sorgfältige Auswahl jeder einzelnen Komponente der Anlage entscheidend.
Hoymiles ist weltweit bekannt für seine zuverlässigen und robusten Mikro-Wechselrichter. Diese Mikro-Wechselrichter wandeln die von den Solarmodulen erzeugte Gleichstromenergie nicht nur mit außergewöhnlichem Wirkungsgrad in nutzbaren Wechselstrom um, sondern sind auch so konstruiert, dass sie extremen Bedingungen trotzen können.
Die Vorteile der Hoymiles Mikro-Wechselrichter auf einen Blick:
- IP67-Zertifizierung. Unsere Mikro-Wechselrichter sind sowohl wasserfest als auch beständig gegen schädliche Feststoffe wie Schmutz und Staub. Zudem erfüllen alle unsere Mikro-Wechselrichter die Korrosionsbeständigkeitsnorm ISO 9223:2012 und sind in die Kategorie C5 „sehr hohe Korrosionsbeständigkeit“ eingestuft. Dies gewährleistet ihre Leistungsfähigkeit, egal ob Ihre Solaranlage im Inland oder in Küstennähe installiert wird.
- Hochwertige Materialien. Die Gehäuse unserer Wechselrichter bestehen aus einer widerstandsfähigen Aluminiumlegierung und sind mit einer langlebigen Pulverbeschichtung versehen. Diese Materialien sind so ausgewählt, dass sie sowohl an Land als auch im Wasser allen Umwelteinflüssen standhalten.
- Umfassende Tests. Unsere Wechselrichter durchlaufen strenge Testverfahren, darunter einen 500-stündigen Salzsprühtest, um sicherzustellen, dass sie in Meerwasser überleben können. Darüber hinaus testen wir ihre Leistung in unterschiedlichsten Umgebungen, von gemäßigten und subtropischen Zonen bis hin zu Bereichen mit hoher Schadstoff- oder Chloridkonzentration (z. B. Industriegebiete, Küstenregionen und geschützte Standorte an der Küste).
- Effizienz unter Wasser. Unsere Mikroinverter sind für den effizienten Betrieb sowohl unter als auch über der Wasseroberfläche ausgelegt.
In der Praxis haben sich unsere Mikro-Wechselrichter bereits bei einer 300 kW schwimmenden Solaranlage in Israel bewährt, wo sie täglich mit beeindruckender Effizienz und absoluter Zuverlässigkeit arbeiten.
Wenn auch Sie von den Vorteilen schwimmender Solaranlagen profitieren möchten, kontaktieren Sie uns – unsere weltweit führende Technologie steht für Sie bereit.
