Strom und Wasser vertragen sich doch: So funktionieren schwimmende Solaranlagen

Was geschehen ist: Die neue Ära der schwimmenden Solarparks

Lange Zeit galt die Kombination von Elektrizität und Wasser als gefährliche Kombination, vor der schon Kinder gewarnt werden. Doch eine technologische Entwicklung bricht mit diesem Tabu: Die sogenannte Floating-Photovoltaik (FPV). Weltweit entstehen derzeit in rasantem Tempo großflächige Solaranlagen, die nicht mehr auf festem Boden, sondern direkt auf der Wasseroberfläche installiert werden. Dieser Trend ist eine direkte Antwort auf die zunehmende Flächenkonkurrenz an Land. Während die Installation von Photovoltaik-Freiflächenanlagen in den vergangenen Jahren stark zugenommen hat, führt dies vermehrt zu Konflikten mit der Landwirtschaft, da Pachtpreise für Ackerflächen in die Höhe getrieben werden. Die Lösung liegt nun auf der Hand: Die Nutzung von ungenutzten Wasserflächen wie Kiesgruben, Baggerseen, Staubecken oder ehemaligen Tagebau-Restlöchern. Allein in Deutschland hat das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) mehr als 6000 künstliche Seen identifiziert, die eine Größe von mindestens einem Hektar aufweisen und somit ein enormes Potenzial für die Energiewende bieten. Während Deutschland aktuell noch am Anfang steht, zeigen internationale Entwicklungen, dass schwimmende Solarparks eine ernstzunehmende Säule der Stromerzeugung der Zukunft sein können.

Die Einzelheiten: Zahlen, Standorte und technologische Ansätze

Die aktuelle Datenlage zur schwimmenden Photovoltaik in Deutschland ist überschaubar, aber vielversprechend. Mit etwa 60 Megawatt installierter Leistung ist die FPV hierzulande noch eine Nische, die in etwa der Kapazität einer einzigen mittelgroßen Freiflächenanlage an Land entspricht. Die technische Leistungsfähigkeit solcher Anlagen ist jedoch beachtlich. So gibt es innovative Ansätze wie das Kieswerk Jais, bei dem vertikale Solarmodule mittels eines speziellen Seilsystems auf dem Wasser befestigt wurden. Die geografische Verteilung der Potenziale ist dabei keineswegs gleichmäßig. Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) identifizierte Sachsen, Brandenburg und Sachsen-Anhalt als Regionen mit besonders hohem Potenzial, gefolgt von Baden-Württemberg und Nordrhein-Westfalen. Experten wie Konstantin Ilgen vom ISE ordnen das deutsche Wachstum im internationalen Vergleich als eher langsam ein. Während China, Indien, Japan und Südkorea bereits über beachtliche Kapazitäten verfügen, boomen in Europa derzeit vor allem die Niederlande und Frankreich, während Italien ebenfalls aufholt. Ein britisches Forschungsteam ermittelte zudem im Jahr 2024, dass Finnland aufgrund seiner geografischen Gegebenheiten der beste europäische Standort für FPV sein könnte, mit dem Potenzial, rund 17 Prozent des dortigen Strombedarfs durch schwimmende Anlagen zu decken.

Hintergrund: Warum der Umzug auf das Wasser notwendig wurde

Der Boom der Photovoltaik-Freiflächenanlagen hat in den vergangenen Jahren zu einer intensiven Debatte über die Nutzung knapper Ressourcen geführt. Da Solarparks große Flächen beanspruchen, konkurrieren sie zunehmend mit der landwirtschaftlichen Nutzung. Die steigenden Pachtpreise für Ackerland haben den Druck erhöht, alternative Flächen zu finden, die nicht in direkter Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion stehen. Wasserflächen boten sich hierbei als logische Alternative an, da sie bisher kaum für die Stromerzeugung genutzt wurden. Die Idee, schwimmende Plattformen für Solarmodule zu nutzen, ist jedoch keine rein deutsche Erfindung, sondern eine globale Entwicklung. Die Notwendigkeit, die Energiewende voranzutreiben und gleichzeitig den Flächenverbrauch an Land zu minimieren, hat dazu geführt, dass Ingenieure und Energieversorger weltweit in die Entwicklung robuster Schwimmsysteme investiert haben. Diese Systeme müssen nicht nur die Module tragen, sondern auch den spezifischen Bedingungen auf Wasserflächen wie Wellengang, Windlasten und der Korrosionsgefahr standhalten. Die Entwicklung in Deutschland ist dabei eingebettet in einen größeren europäischen Kontext, in dem Länder wie die Niederlande bereits deutlich weiter fortgeschritten sind und als Vorbild für die Skalierung dieser Technologie dienen können.

Die Beteiligten: Akteure und Institutionen im Überblick

Die Entwicklung der schwimmenden Photovoltaik wird maßgeblich durch wissenschaftliche Forschung und technologische Innovation vorangetrieben. Eine zentrale Rolle nimmt hierbei das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) ein, das durch seine Analysen und Potenzialstudien die Grundlage für die politische und wirtschaftliche Bewertung der Technologie liefert. Konstantin Ilgen, ein ausgewiesener FPV-Experte des ISE, fungiert dabei als wichtiger Beobachter und Analyst, der die nationalen Entwicklungen in den globalen Kontext einordnet. Auf technischer Ebene sind Unternehmen wie Sinnpower beteiligt, die durch innovative Lösungen, wie etwa die Befestigung vertikaler Module mittels Seilsystemen in Kieswerken, die praktische Umsetzung ermöglichen. Auch internationale Forschungsteams, wie das britische Team, das 2024 die Potenziale in Finnland untersuchte, tragen durch ihre wissenschaftliche Arbeit zur globalen Wissensbasis bei. Die Akteure setzen sich aus einer Mischung aus Forschungsinstituten, spezialisierten Ingenieurbüros und internationalen Energieexperten zusammen, die gemeinsam versuchen, die technischen und rechtlichen Hürden für den weiteren Ausbau der Floating-Photovoltaik zu überwinden und die Technologie marktreif zu machen.

Einordnung: Was die Entwicklung für die Energiewende bedeutet

Einzuordnen ist die schwimmende Photovoltaik als eine ergänzende Technologie, die trotz ihres Potenzials auf absehbare Zeit eine Nische bleiben wird. Den Berichten zufolge ist das Potenzial in Deutschland mit 1,8 bis 2,5 Gigawatt zwar wirtschaftlich nutzbar, doch im Vergleich zur aktuellen PV-Gesamtleistung von knapp 120 Gigawatt ist dies ein eher kleiner Anteil. Dennoch ist die Bedeutung der Technologie nicht zu unterschätzen. Sie bietet eine sinnvolle Möglichkeit, ungenutzte Flächen zu erschließen, ohne dabei den Druck auf landwirtschaftliche Flächen weiter zu erhöhen. Die Einordnung durch Experten legt nahe, dass der Ausbau in Deutschland im Vergleich zu Ländern wie den Niederlanden oder Frankreich eher zögerlich verläuft. Dies liegt unter anderem an den rechtlichen und technischen Beschränkungen, die bei der Installation auf Wasserflächen beachtet werden müssen. Dennoch zeigt der globale Trend, dass FPV eine wichtige Rolle in der Diversifizierung des Energiemixes spielen kann. Die Technologie ist ein Beispiel dafür, wie komplexe energetische Herausforderungen durch technologische Anpassungen gelöst werden können, auch wenn sie keine alleinige Lösung für den gesamten Energiebedarf darstellt.

Offene Fragen: Wo die Wissenslücken liegen

Obwohl die Potenziale der schwimmenden Photovoltaik in Studien wie denen des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme (ISE) bereits grob umrissen wurden, bleiben zahlreiche Fragen unbeantwortet. Der vorliegende Text lässt offen, welche spezifischen ökologischen Auswirkungen die großflächige Abdeckung von Seen auf das Ökosystem und die Wasserqualität hat. Auch die langfristige Haltbarkeit der verwendeten Materialien unter den spezifischen Bedingungen von stehenden Gewässern wird nicht im Detail erörtert. Zudem bleibt unklar, wie genau die rechtlichen Hürden in Deutschland aussehen, die das Wachstum im Vergleich zum europäischen Ausland bremsen. Es wird zwar erwähnt, dass technische und rechtliche Beschränkungen existieren, eine detaillierte Aufschlüsselung dieser Barrieren fehlt jedoch. Ebenso wird nicht explizit dargelegt, wie die Stromnetzanbindung bei abgelegenen Baggerseen oder Tagebau-Restlöchern technisch und wirtschaftlich gelöst werden soll. Die ökonomische Rentabilität im Vergleich zu klassischen Freiflächenanlagen an Land wird nur angedeutet, aber nicht durch konkrete Kosten-Nutzen-Rechnungen oder Wirtschaftlichkeitsanalysen untermauert. Auch die Frage nach der Akzeptanz durch Anwohner und Naturschutzverbände bleibt in den Ausführungen völlig unberücksichtigt.

Wie es weitergeht: Ausblick auf die kommenden Entwicklungen

Die Entwicklung der schwimmenden Photovoltaik befindet sich in einer Phase des Übergangs von der Nische zur breiteren Anwendung. Während in Deutschland aktuell nur etwa 60 Megawatt installiert sind, deutet der Trend auf eine steil nach oben verlaufende Entwicklung hin. Die ISE-Studie hat den Rahmen für das wirtschaftlich nutzbare Potenzial von bis zu 2,5 Gigawatt gesetzt, was als Leitlinie für künftige Investitionen dienen dürfte. Die kommenden Schritte werden maßgeblich davon abhängen, wie schnell die rechtlichen Rahmenbedingungen angepasst werden können, um den Ausbau zu beschleunigen. Es ist zu erwarten, dass die Branche verstärkt auf innovative Befestigungssysteme setzen wird, um auch schwierige Gewässerstrukturen effizient nutzen zu können. Zudem wird die Beobachtung der europäischen Nachbarländer, insbesondere der Niederlande und Frankreichs, weiterhin eine wichtige Rolle spielen, um Best-Practice-Beispiele für den deutschen Markt zu adaptieren. Die technologische Weiterentwicklung, wie sie etwa durch das Projekt im Kieswerk Jais demonstriert wird, könnte dabei als Blaupause für weitere Projekte dienen, die zeigen, dass auch ungewöhnliche Installationen auf Wasserflächen technisch machbar und wirtschaftlich sinnvoll sein können.