Win-Win-Investition für die Energiewende
Floating-PV, also schwimmende Photovoltaik-Anlagen, können zu einem wichtigen Baustein für eine erfolgreiche Umsetzung der Energiewende werden.
Im Kampf gegen den Klimawandel werden die nächsten Jahre entscheidend sein. Dass die Erneuerbaren Energien für eine erfolgreiche Energiewende deutlich ausgebaut werden müssen steht heute außer Frage. Dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE zufolge müssen allein in Deutschland bis zu 500 Gigawatt Photovoltaik-Leistung zusätzlich ans Netz gehen. Das entspricht einer Verzehnfachung der derzeit existierenden Erzeugungsleistung. Geeignete Flächen für Photovoltaikanlagen zu finden, ohne mit anderen Flächennutzungen zu konkurrieren, kann dabei eine Herausforderung sein.
Künstliche Standgewässer hervorragend geeignet
Floating-PV, also schwimmende Photovoltaik-Anlagen, können zu einem wichtigen Baustein für eine erfolgreiche Umsetzung der Energiewende werden. Gerade Steinbrüche und Kiesgruben mit ihren künstlichen Standgewässern bieten sich zur grünen Stromproduktion mit modernen Floating-PV-Anlagen an. Daraus ergeben sich interessante Ertragsmöglichkeiten für Unternehmen der Roh- und Baustoffindustrie, die über entsprechende Wasserflächen verfügen.
Um Deutschland auf den 1,5-Grad-Pfad zu bringen, haben die Ampelkoalitionäre SPD, Grüne und FDP bereits in ihrem Sondierungspapier Ende Oktober 2021 angekündigt, den Ausbau Erneuerbarer Energien „drastisch zu beschleunigen und alle Hürden und Hemmnisse aus dem Weg zu räumen“. So soll eine Solarausbauvorgabe für „alle geeigneten Dächer“ erfolgen, die verpflichtend für Gewerbe-Neubauten und „Regel“-Fall bei privaten Neubauten werden soll. Gemeinden sollen zudem von größeren Freiflächen-Solaranlagen auf ihrem Gebiet „finanziell angemessen“ profitieren. Doch gerade in dicht besiedelten Regionen oder in Konkurrenz zu Agrarflächen wird schon heute eine zum Teil hitzige Debatte über die Landnutzung für den Ausbau Erneuerbarer Energien geführt. Schwimmende PV-Anlagen sind deshalb ein interessanter Ansatz, um aufkommenden Flächennutzungskonflikte im Zuge des weiteren Photovoltaik-Ausbaus zu vermeiden. Denn als innovatives Konzept für die Nutzung von Photovoltaik ermöglichen Floating-PV-Anlagen einen flächenneutralen Ausbau.
Floating-PV bietet großes Potenzial
Schwimmende PV-Anlagen gibt es in Asien schon seit einigen Jahren und auch in großem Maßstab. Die derzeit größte schwimmende Photovoltaikanlage mit 150 Megawattpeak (MWp) und 645. 000 Solarmodulen steht in China, ebenso wie die fünf weiteren größten Anlagen mit Leistungen zwischen 100 bis 150 MWp. In Europa wird diese Anwendung von PV bisher vor allem in den Niederlanden genutzt, wo bereits schwimmende Photovoltaik-Anlagen in großem Stil errichtet werden und der staatlich subventionierte Markt bis 2023 voraussichtlich auf 2 GW anwachsen wird. Mit den drei Anlagen in Sellingen (41,1-MWp-Park), Uivermeertjes (29,8-MWp-Park) und Bomhofsplas (27,4-MWp-Park) hat BayWa r.e. dort die drei größten Floating-PV-Anlagen außerhalb Asiens errichtet. Sie erzeugen zusammen Strom für mehr als 20.000 Haushalte.
Floating-PV hat auch bei uns in Deutschland großes Potenzial. Ungenutzte Wasserflächen künstlicher Seen von Braunkohle- und Sandgruben, Baggerseen, Stauseen oder Speicher-seen, die ihren Besitzern ansonsten kaum finanzielle Erträge bringen, erhalten eine neue wirtschaftliche Nutzung und können einen wichtigen Beitrag zur Energiewende in Deutsch-land leisten. Allein in Deutschland gibt es ca. 4.500 künstliche Standgewässer mit einer Flä-che von mehr als 10 Hektar. Wenn nur 10 Prozent der Fläche künstlicher Seen, unter Berück-sichtigung sämtlicher Ausschlusskriterien wie Erholung- und Freizeitaktivitäten oder Natur- und Landschaftsschutz, für Floating-PV genutzt würden, läge das Potenzial in Deutschland bereits bei über 2 GWp. Damit könnten etwa 410.000 Haushalte mit Solarstrom versorgt und rund 1,1 Millionen Tonnen CO2 pro Jahr eingespart werden.
Naturschutzbelange berücksichtigt
Erste Ergebnisse von Studien, die unter anderem von der Hanze University of Applied Sci-ences Groningen und dem Forschungsbüro Buro Bakker/ATKB durchgeführt wurden, geben einen guten Einblick in die Umweltauswirkungen von Floating-PV und zeigen, dass Floating-PV-Anlagen keine negativen Auswirkungen auf die Wasserqualität oder Biodiversität haben. So minimiert die PV-Anlage gerade im Sommer die hohe Wasserverdunstung und schützt vor erhöhtem Algenwuchs. Die Bauweise des BayWa r.e. Floating-PV-Systems lässt ausreichend Licht und Luft an die Wasseroberfläche. Die laufenden Forschungsarbeiten sollen auch in den nächsten Jahren weitergeführt werden um vollumfängliche Aussagen auch zu langfristigen Auswirkungen auf Flora und Fauna treffen zu können.
Vorteile der Floating-PV-Technologie
Das Wasser senkt die Betriebstemperatur der Floating-PV-Module, was zu einer höheren Energieausbeute führt. Durch den Wasserkühlungseffekt waren die Erträge bei Projekten in den Niederlanden zum Beispiel etwa 2 bis 3 Prozent höher als bei Freiflächenanlagen. Ein weiterer Vorteil von Floating-PV ist die bereits angesprochene Minimierung der Wasserverdunstung durch die Bedeckung der Wasserflächen. Des Weiteren gleichen die geringeren Betriebs- und Wartungskosten sowie die vergleichs-weise einfache und schnelle Installation und Wartung die derzeit noch etwas höheren Anfangsinvestitionskosten schwimmender PV-Anlagen im Vergleich zu Freiflächenanlagen derselben Größe über die Laufzeit wieder aus. Je größer das Projekt, umso höher sind die Skaleneffekte. Floating-PV-Anlagen sind wartungsarm und lassen sich kosteneffizient betreiben.
Interessante Investitionsmöglichkeiten
Großen und mittelständischen Unternehmen der Roh- und Baustoffindustrie, die als Eigentümer von ansonsten brach liegenden oder nur teilweise genutzten Wasserflächen meist kaum wirtschaftlich davon profitieren, bietet sich durch die Floating-PV-Technologie eine attraktive Investitionsmöglichkeit. Denn ihre künstlichen Wasserflächen bergen ein ungenutztes Potenzial für die Energiewende. Zum einen können sie sich mit einer Floating-PV-Anlage auf dem eigenen Gewässer von steigenden Energie- und CO2-Preisen der nächsten Jahre unabhängig machen, indem sie den grünen Strom selbst nutzen, um ihre Maschinen und Anlagen damit zu betreiben. Oder sie verpachten ihre Wasserflächen langfristig an Generalunternehmer wie die BayWa r.e., die eine Großanlage in Eigenregie betreibt. Mit derzeit 11 Floating-PV-Projekten in Europa mit einer Gesamtleistung von 180 MWp und mehr als 300.000 schwimmenden Solarpaneelen ist BayWa r.e. Marktführer in Europa und gehört zu den erfahrensten Anbietern im noch jungen Markt.
Anlagen zur Deckung des eigenen Stromverbrauchs
Eigenverbrauchsanlagen sind bereits ab etwa 1 ha Wasserfläche wirtschaftlich möglich, was etwa 750 kWp entspricht (kWp = Kilowatt Peak, d.h. die elektrische Leistung der Solarzellen unter Idealbedingungen). Die Wirtschaftlichkeit einer Eigenverbrauchsanlage ist von den folgenden Aspekten abhängig: Eigenstromverbrauch des Unternehmens: Da es wirtschaftlich weniger interessant ist, überschüssigen Solarstrom ins Netz einzuspeisen, sollte das Ziel der PV-Anlage ein möglichst hoher Eigenverbrauch sein. Dazu erstellt BayWa r.e. für seine Kunden entsprechende Analysen und dimensioniert die optimale Anlagengröße auf Basis des individuellen jährlichen Stromverbrauchs. So wird für eine Einstiegsanlagengröße von 750 kWp ein Stromverbrauch von mindestens 700 MWh pro Jahr benötigt. Aktueller Strompreis: Je höher der Strompreis des Kunden ist, desto höher sind natürlich auch die Einsparungsmöglichkeiten durch eine Eigenverbrauchsanlage.
Individuellen Begebenheiten vor Ort: Zu beachten sind auch die individuellen Bedingungen vor Ort wie z.B. Anforderungen des Netzbetreibers, Anschlusskosten und gegebenenfalls Ertüchtigung der Niederspannungs- oder Mittelspannungsanlage, sowie Floating-PV- spezifische Themen wie Pegelschwankungen, mögliche Verankerung, oder Schnee- und Windlasten. Diese analysiert die BayWa r.e. gemeinsam mit dem Kunden. BayWa r.e. plant und errichtet auf Wunsch eine optimale wirtschaftliche Lösung für die Eigenverbrauchsanlage. So lässt sich mit dem Eigenstrom ein erheblicher Teil des jährlichen Strombedarfs eines Sand- und Kieswerks decken und damit eine Unabhängigkeit von steigenden Energie- und CO2-Preisen der nächsten Jahre erreichen. Die Amortisationszeiten liegen aktuell je nach Bedingungen bei etwa 5-9 Jahren.
Verpachtung von Wasserflächen für Floating-PV
Unternehmen, die über größere Wasserflächen von 10 ha und mehr verfügen, bietet sich eine attraktive Alternative zur Eigenverbrauchsanlage. So können sie ihre Wasserflächen, die nicht für die Produktion oder eine eigene PV-Anlage benötigt werden, langfristig, d.h. über mindestens 20 Jahre, an Generalunternehmer wie die BayWa r.e. verpachten. Auf diesen gepachteten Wasserflächen wird dann eine entsprechend dimensionierte Floating-PV-Großanlage errichtet und betrieben. Die Besitzer der Wasserflächen erhalten dafür jährliche Pachtgebühren.
Von beiden Möglichkeiten profitieren?
Eine Kombination aus Eigenverbrauchsanlage und Verpachtung ist ebenfalls möglich. So kann der Generalunternehmer wie die BayWa r.e. einen kleinen Teil seiner Großanlage, z.B. 750 kWp, als Eigenverbrauchsanlage für den Eigentümer einplanen. Der Kunde kann so einen Teil der Kosten für seine Eigenverbrauchsanlage durch die Verpachtung seiner Wasserfläche für die Großanlage abdecken. Durch diese „Quersubventionierung“ verringert sich die Höhe seiner Investitionen und er kann damit seine Amortisationszeiten deutlich reduzieren. Die Eigenverbrauchsanlage gehört dem Kunden, während die Großanlage im Besitz des Projektentwicklers verbleibt. Darüber hinaus können weitere Standorte des Kunden über ein Power Purchase Agreement (deutsch: Stromabnahmevertrag) mit Grünstrom aus der Großanlage versorgt werden. So-mit kann das Unternehmen mit einer Großanlage seinen CO2-Fußabdruck deutlich reduzieren.
Kombination ohne Störung des laufenden Betriebs
Eine Floating-PV-Anlage wird auf dem Teil des Sees gebaut, auf dem kein Abbau (mehr) stattfindet und der laufende Betrieb nicht gestört wird. Eine enge Abstimmung mit dem Eigentümer ist hierbei von zentraler Bedeutung. So ist es selbst auf Wasserflächen, auf de-nen aktuell beispielsweise noch Sand- und Kiesabbau stattfindet, möglich, Floating-PV-Anlagen zu errichten. Solche Kombinationen wurden in den Niederlanden bereits erfolgreich umgesetzt. BayWa r.e. hat dort beispielsweise in Zwolle die dortigen zwei Floating-PV-Anlagen mit noch aktivem Sandabbau kombiniert. Durch eine harmonische Integration und strategische Planung konnten Flächenkonflikte vermieden werden.
BayWa r.e. als Vorreiter
Als Generalunternehmer und Partner für Flächenanbieter kann BayWa r.e. für jede Anlagengröße ab ca. 1 ha optimale Lösungen ausarbeiten und den gesamten Prozess von der Vor-Ort-Analyse, Planung, Projektentwicklung, Beschaffung und Finanzierung über die schlüssel-fertige Errichtung bis hin zur Inbetriebnahme und Betriebsführung übernehmen. BayWa r.e. bietet ein breites und auf Industriekunden ausgerichtetes Produktportfolio. So kann z.B. die Floating-PV-Anlage auch mit einem Speicher ergänzt werden, um den Eigen-verbrauch zu erhöhen. Zusätzlich zu Floating-PV bietet BayWa r.e. Carports, Dach- und Fr eiflächenanlagen, sowie PPAs und E-Mobilitätskonzepte an. Die Unterbaukonstruktion für schwimmende PV-Anlagen wurde gemeinsam mit dem renommierten Technologieexperten Zimmermann PV-Stahlbau GmbH entwickelt um die hohen Qualitätsanforderungen der BayWa r.e. zu erfüllen. Dank der jahrelangen Expertise und preisgekrönten Technologie ist die BayWa r.e. als ein führender Akteur auf dem Floating-PV-Markt etabliert. Das Unternehmen verfolgt das Ziel, bis 2025 weitere 500 MWp an Floating-PV-Projekten zu realisieren. Als technische und wirtschaftliche Option in Ergänzung zu "normalen" landgestützten PV-Systemen, ist die Zukunft von Floating-PV vielversprechend und die Anwendung wird einen wichtigen Beitrag zur grünen Energiewende leisten. (Gottfried Eberle/Raphael Kempf, BayWa r.e. Power Solutions GmbH)
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