Argumente gegen mehr schwimmende Solaranlagen an Wasserkraftwerken

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Alle reden über eine neue Studie, die dafür plädiert, mehr schwimmende Solaranlagen auf bestehenden Wasserkraftwerken zu installieren, anstatt die globalen Wassersysteme mit einer Flut neuer Wasserkraftwerke zu verstopfen. Und man bedenke, dass vor ein paar Jahren noch niemand von schwimmenden Solaranlagen gehört hatte. Dennoch wächst das schwimmende Solarfeld schnell und könnte sowohl zusätzliche Netzvorteile als auch den Schutz von Ökosystemen bieten.

Schwimmende Solaranlagen für Wasserkraftwerke

Um es klar zu sagen: Die neue Studie spricht sich keineswegs gegen den Bau neuer Wasserkraftwerke aus. Sie stellt lediglich fest, dass sich heute Hunderte neuer Wasserkraftprojekte auf dem Reißbrett befinden. Die Studie legt dar, wie sich diese Zahl – zusammen mit den damit verbundenen hohen Kosten und Auswirkungen – reduzieren ließe, indem man schwimmende Solarmodule auf bestehende Wasserkraftwerke aufsetzt.

Die Studie wurde von einem Forscherteam der Fakultät für Elektronik, Informationstechnik und Bioengineering am italienischen Politecnico Di Milano erstellt. Sie konzentriert sich auf die Entwicklung der Wasserkraft in Afrika, die Ergebnisse sind jedoch für Energiesysteme weltweit relevant.

Alle Details finden Sie unter dem Titel „Schwimmende Photovoltaik könnte das Risiko einer auf Wasserkraft basierenden Energieentwicklung in Afrika verringern“, heißt es in der Zeitschrift NaturZusammenfassend gelangte das Team zu zwei miteinander zusammenhängenden Schlussfolgerungen.

Erstens stellten die Forscher fest, dass die Menge an neuer Wasserkraft, die durch schwimmende Solaranlagen vermieden werden könnte, beträchtlich ist. Je nach den Umständen einigten sie sich auf eine untere Grenze von 20 % Verdrängung, was bedeutet, dass viele, aber nicht die meisten neuen Wasserkraftanlagen vermieden werden könnten. Am oberen Ende kamen sie auf eine viel beeindruckendere, wenn auch höchstwahrscheinlich unrealistische Zahl von 100 % Verdrängung.

Der zweite Punkt betrifft die alles entscheidende Geldfrage. Mit anderen Worten: Ist es im Hinblick auf die optimale Leistung sinnvoller, kostbare Entwicklungsdollar in eine neue Betoninfrastruktur oder in neue Solartechnologie zu stecken?

Das Forschungsteam kam zu einer eindeutigen Antwort auf diese Frage. „… wir zeigen, dass die gleichen Kapitalinvestitionen, die für geplante Staudämme im Sambesi-Wasserlauf vorgesehen sind, effizienter genutzt werden könnten, indem weniger Stauseen gebaut und die Energieversorgung durch FPV ersetzt würde. [floating photovoltaics]”, erklärten sie.

Darüber hinaus wurde in der Studie untersucht, welche Auswirkungen die Nutzung bestehender Stauseen für die Wasserkraftnutzung hat, die zugleich eine Bedeutung für die Freizeitgestaltung, den Naturschutz oder die Kultur haben.

„Unsere Erkenntnisse legen nahe, dass das Potenzial von FPV, die ökologischen, sozialen und finanziellen Risiken einer auf Wasserkraft basierenden Energieerzeugung zu vermeiden, die möglichen Auswirkungen auf die Nutzung bestehender Reservoirs überwiegen könnte“, so ihr Fazit.

Jeder liebt schwimmende Solaranlagen

Die neue Studie unterstützt andere Forschungsarbeiten auf der ganzen Welt, darunter einen 2020 vom National Renewable Energy Laboratory des US-Energieministeriums veröffentlichten Bericht über die Vorteile der Ergänzung von Wasserkraftwerken in Brasilien durch Solarenergie.

Damals war die Idee, eine Solaranlage auf einem Wasserkraftwerk zu errichten, noch neu. Bis 2020 entdeckte das NREL nur eine relativ kleine Anlage dieser Art in Portugal.

Schwimmende Solaranlagen waren damals noch ein neues Gebiet und die Kombination mit Wasserkraft schien eine gewaltige Herausforderung zu sein. Solarmodule auf einem Wasserkraftwerk müssen wasserdicht und sturmsicher sein. Darüber hinaus müssen ihre Träger- und Verankerungsstrukturen auch den täglichen und saisonalen Schwankungen des Wasserspiegels Rechnung tragen. Tiefes Wasser und steil abfallende Wände können zusätzliche Hindernisse darstellen.

Herausforderungen hin oder her, die Idee begann sich durchzusetzen. Im Jahr 2022 startete EDP Renewables den größten schwimmenden Solarpark Europas an einem Wasserkraft-Stauseeim Wasserkraftwerk Alqueva in Portugal. Es hatte zwar nur 5 Megawatt, war aber ein Anfang.

Und wie. Letztes Jahr CleanTechnica nahm Kenntnis von dem laufenden Projekt am Wasserkraftreservoir Circata in Indonesien, das ein Potenzial von 500 Megawatt anstrebt.

Weitere Vorteile von schwimmender Solar- und Wasserkraft

Abgesehen von den sauberen Kilowatt selbst haben die Forscher eine lange Liste weiterer Vorteile von Wasserkraft- und Solarprojekten zusammengestellt.

Die Verringerung der Verdunstung und der Schutz des aquatischen Ökosystems vor zu viel Sonneneinstrahlung sind zwei wichtige Nebeneffekte. Da Wasserkraftwerke bereits mit Übertragungsleitungen ausgestattet sind, wird auch der Bedarf an neuer Übertragungsinfrastruktur minimiert.

Das Team des Politecnico Di Milano weist außerdem darauf hin, dass die Solarmodule jahreszeitliche Schwankungen in der Wasserkraftproduktion ausgleichen können, was zu einer gleichmäßigeren und zuverlässigeren Stromversorgung bei heißem, trockenem Wetter führt.

Die Solar-Wasserkraft-Kombination „erbringt einen Energieertrag, der um 12 Prozent weniger variabel und gegenüber langfristigen hydrologischen Veränderungen robuster ist“, stellen die Forscher fest.

NREL berücksichtigte diesen Faktor bei der Zusammenstellung eines Berichts, der eine Bestandsaufnahme der globalen Solar- und Wasserkraft Potenzial.

Der im Jahr 2020 veröffentlichte NREL-Bericht untersuchte 379.068 bestehende Wasserkraftreservoirs auf der ganzen Welt und schätzte die potenzielle Leistung von schwimmenden Solaranlagen auf bis zu 10.600 Terawattstunden Strom. Dazu kommt noch der Strom, der durch Wasserkraftturbinen erzeugt wird.

„Zum Vergleich: Der weltweite Endstromverbrauch lag im Jahr 2018 bei knapp über 22.300 Terawattstunden“, stellte das NREL fest.

Nächste Schritte für Wasserkraft + Solar (plus Pumpspeicherkraftwerk)

Bevor Sie zu aufgeregt werden: Das NREL betont, dass die Zahl von 379.068 auch Stauseen umfasst, die einen Teil des Jahres trocken liegen könnten oder aus anderen Gründen für schwimmende Solarmodule ungeeignet sind.

Wenn jedoch auch nur ein Teil der bestehenden Wasserkraftwerke zur Erzeugung von Solarenergie genutzt werden könnte, hätte dies für die lokalen Behörden erhebliche Vorteile, da übermäßige Infrastrukturkosten vermieden und gleichzeitig soziale, ökologische und kulturelle Werte bewahrt werden könnten.

In einer interessanten Wendung schlägt NREL auch vor, dass die Speicherung von Pumpspeicherenergie ins Spiel kommen könnte.

Pumpspeicherkraftwerke sind keine neue Technologie. Sie sind bereits heute die größte Form der Energiespeicherung im Versorgungsmaßstab in den USA, wo 95 % der verfügbaren Kapazität vorhanden sind. Tatsächlich sind die Pumpsysteme so alt, dass die Versorgungsunternehmen ihre Kapazität erheblich steigern können, indem sie einfach ihre alten Turbinen durch neue, effizientere Technologie ersetzen.

In einem Szenario für erneuerbare Energien nutzt Pumpspeicherkraftwerke überschüssige Wind- oder Sonnenenergie, um Wasser in ein höher gelegenes Reservoir zu befördern. Die Schwerkraft erledigt den Rest der Arbeit. Wenn mehr Strom benötigt wird, fließt das Wasser bergab zu einem Kraftwerk. Danach kann das Wasser in einen Fluss geleitet oder in einem geschlossenen Kreislaufsystem zurück in das obere Reservoir geleitet werden.

Wenn Sie denken, dass die Installation von Solarmodulen auf dem oberen Reservoir eines Pumpspeichersystems eine gute Idee wäre, dann vielleicht. Das kann jedoch besonders schwierig sein, da der Wasserstand drastisch und häufig sinken kann.

Pumpspeicherkraftwerke sind nicht die einzige Form der Energiespeicherung, die an ein Wasserkraftprojekt angeschlossen werden kann. Wir werden Thailand im Auge behalten, wo die EGAT (Electricity Generating Authority of Thailand) Pläne für schwimmende Solaranlagen vorgelegt hat. mehr als ein Dutzend verschiedene Wasserkraftwerkeeinschließlich Energiespeicherfunktionen.

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Bild: Photovoltaikanlagen gepaart mit Wasserkraftwerken (mit freundlicher Genehmigung des US-Energieministeriums).