Floating PV-Forschungsanlage in Sachsen: Energie, die schwimmt

Im oberlausitzischen Lohsa ist seit November 2024 eine der ersten deutschen Versuchsanlagen für schwimmende Photovoltaik ans Netz gegangen. Ein Ziel wirtschaftliche und nachhaltige Anlagen im Megawatt-Maßstab.

Ein schwer zugänglicher See in der Niederlausitz, auf dem drei vergleichsweise kleine Solarfelder schwimmen: Hier auf dem Mortkasee bei Lohsa sollen wichtige Erkenntnisse zum weiteren Ausbau schwimmender Photovoltaik in Deutschland gewonnen werden. Der Name des Projekts: PV2Float.

Dr. Stefan Wieland ist Forscher am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) in Freiburg, Europas größtes Solarforschungsinstitut. Er ist einer der Köpfe hinter und der Projektleiter des PV2Float-Projekts in Lohsa und gibt Einblicke in die aktuellen Entwicklungen und Herausforderungen im Bereich schwimmender Photovoltaik-Anlagen (FPV). Weiterhin sind die Brandenburgische Technische Universität Cottbus-Senftenberg und RWE als Industriepartner beteiligt – neben den Herstellern der Bauteile und den ausführenden Baufirmen.

„Der Preisverfall bei PV-Modulen hat die Photovoltaik wirtschaftlicher gemacht, jedoch führt die zunehmende Landverknappung zu neuen Herausforderungen“, erklärt Wieland. Die Anlage am Morktasee, einer der ersten ihrer Art in Deutschland, besteht aus 200 Modulen in drei verschiedenen Teilen. Sie liefert nicht nur Strom, sondern auch wertvolle Forschungserkenntnisse für die nächsten Jahre. Das Projekt wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz bis 2025 gefördert und spätestens 2027 rückgebaut.

Schwimmende PV-Anlagen bestehen aus einer Unterkonstruktion, die am Boden oder am Ufer verankert wird. Potenzielle Standorte sind vor allem künstliche Standgewässer wie Tagebauseen. Schwimmende PV-Anlagen versprechen mehrere Vorteile:

• Neue, ungenutzte Flächen und dadurch weniger Flächenkonkurrenz an Land.
• Höherer Stromertrag durch Wasserkühlung und damit effizientere Verstromung.
• Weniger Verdunstung und Hemmung des Algenwachstums.

Weltweit sind bereits über 6.000 MWp Leistung über schwimmende PV-Anlagen installiert. „Davon allerdings nur ein paar Dutzend MWp in Deutschland“, erklärt Wieland. „Dabei würde sich Sachsen dank zahlreicher großer Seeflächen durch alte Tagebauten besonders eignen – ein beträchtlicher Anteil der deutschen Potenzialflächen liegen hier.“

In Deutschland dürfen schwimmende PV-Anlagen nur auf künstlichen oder erheblich veränderten Gewässern installiert werden, wobei maximal 15 Prozent der Gewässeroberfläche belegt werden dürfen und ein Mindestabstand von 40 Metern zum Ufer eingehalten werden muss. Weitere Auflagen betreffen Gewässereigenschaften und stoffliche Belastung. Forschungsprojekte wie PV2Float sollen nun dabei helfen, die gesetzlichen Rahmenbedingungen anzupassen und zu verbessern.

Denn trotz der Vorteile gibt es auch Wissenslücken, die das Forschungsteam füllen möchte:

• Technische und wirtschaftliche Fragen: Installationstechniken, Schwimmkörpertests, Langlebigkeit der Anlagen
• Fragen der Gewässerökologie: Wechselwirkung zwischen Anlage und Gewässer
• Erfahrungen bei Materialanforderungen und Serviceaufwand: Veränderung durch ständige Bewegung, Korrosion, Biofouling, Wasserbeständigkeit des Materials

PV2Float untersucht deshalb, wie schwimmende PV-Anlagen wirtschaftlicher und umweltverträglicher gestaltet werden können. Kernforschungsfragen umfassen die ökologischen Auswirkungen, den Vergleich verschiedener Systemdesigns hinsichtlich Stromertrag, die Degradation des Materials sowie die Quantifizierung des Wasserkühleffekts. Und natürlich auch die Kosten: „Die Stromgestehungskosten für schwimmende PV-Anlagen liegen im Schnitt 5 bis 10 Prozent höher als bei vergleichbaren Landanlagen. Ein Ziel des Projekts ist es, diese Differenz zu verringern“, erklärt Wieland.

Drei verschiedene Designlösungen für die Unterkonstruktion werden deswegen auf dem Mortkasee getestet. Der deutsche Hersteller Zimmermann setzt auf modulare Schwimmkörper mit Stahlkonstruktion, während das niederländische Unternehmen Profloating eine modulare Lösung mit einer Montage direkt am Schwimmkörper entwickelt hat. Floating Solar, ebenfalls aus den Niederlanden, nutzt geflößte Lösungen aus Rohren in Kombination mit einer Stahlkonstruktion.

„Alle drei Inseln setzen dabei auf dieselben Module in Ost-West-Ausrichtung mit integrierten Wechselrichtern“, erklärt Wieland. So ist die Vergleichbarkeit gegeben. Die Verankerung erfolgt per Totlastanker aus Beton mit festen und flexiblen Ankerleinen. Die AC-Anschlusskabel liegen auf Schwimmkörpern und sind bodenmontiert an Land, was den Rückbau erleichtert – der 2027 erfolgen soll.

Die unterschiedlichen Forschungsfragen fasst Stefan Wieland dann mit einem zentralen Anliegen zusammen. „Wir hoffen, dass besonders die Forschung im Projekt zu den Umweltauswirkungen den genehmigenden Behörden bessere Entscheidungsgrundlagen liefern und damit Verfahren beschleunigen kann“, sagt er. Denn daran hapert es bisher in Deutschland. Es wäre wünschenswert – gerade für die zahlreichen Tagebauseen in Sachsen.