Die Idee, Sonnenkollektoren auf Gewässern zu schwimmen, hat sich vor etwa 10 Jahren in die Sphäre der Klimalösungen eingeschlichen. Das Feld startete aufgrund technischer Herausforderungen zunächst schleppend. Glücklicherweise nimmt das Tempo jetzt zu, gerade rechtzeitig, um die globale Energiewende zu beschleunigen. Floating Solar ermöglicht es, PV-Module an Orten zu platzieren, die ansonsten verboten wären, einschließlich kälterer Teile der Welt.
Schwimmende Sonnenkollektoren können bei kaltem Wetter arbeiten
CleanTechnica hat viel Tinte über die solare Umwandlungseffizienz bei kaltem Wetter verschüttet, und man ist sich einig, dass niedrigere Temperaturen einen positiven Einfluss auf die Solarzellenleistung haben.
Das Problem bei schwimmenden Solaranlagen ist die Sache mit dem Schwimmen. In dem Maße, in dem kalte Temperaturen und stürmisches Wetter Wellen schlagen und Eis auf der Wasseroberfläche bilden, stellen schwimmende Solaranlagen Herausforderungen für PV-Entwickler dar, die in den Bereichen der Aufdach- und Freiflächen-Solarenergie nicht vorhanden sind.
Dennoch sind dies Herausforderungen, die es wert sind, gemeistert zu werden. Das US-Energieministerium veröffentlichte 2018 seinen ersten umfassenden Bericht über schwimmende Sonnenkollektoren und stellte fest, dass die weltweit erste bekannte Installation einer schwimmenden Solaranlage im kommerziellen Maßstab in den USA in einem kalifornischen Weingut bereits 2008 stattfand. Danach kam die Idee in den USA ins Stocken, wahrscheinlich aufgrund der großen Menge an Land, die für die Erschließung von Solaranlagen im Boden zur Verfügung stand. Die schwimmende Solarenergie begann jedoch in Übersee durchzustarten und bot in den letzten 13 Jahren reichlich Gelegenheit für technologische Verbesserungen.
Ein aktuelles Beispiel stammt von dem chinesischen Unternehmen Mibet Energie, das gerade ein neues schwimmendes Solarprojekt in Polen fertiggestellt hat.
„Polen hat einen kalten und langen Winter, in dem die Mindesttemperatur bis zu 40℃ erreichen kann und die Schneeperiode lange dauert. Kälte und Schnee/Wind stellen hohe Anforderungen an die Leistung der Solar-Montagekonstruktion“, erklärt Mibet.
Mibet setzte seine patentierte „MRac G4N“-Montagestruktur für das neue Array ein, für die es behauptet, Windlasten von bis zu 42 Metern pro Sekunde (ca. 94 Meilen pro Stunde) und einem Kilonewton Druck (ca. 220 Pfund) pro . standhalten zu können Quadratmeter Schneelast.
Wenn Ihnen also jemals jemand sagt, dass schwimmende Solaranlagen bei kaltem Wetter nicht funktionieren können, richten Sie sie nach Polen.
Die versteckten Vorteile von schwimmenden Solarzellen
Eine weitere Herausforderung für schwimmende Solaranlagen sind die Auswirkungen von Schatten auf das Leben im Wasser. Dieses Problem kann teilweise gelöst werden, indem eine ausreichende Fläche als offenes Wasser erhalten wird, aber natürlich sind Solarentwickler daran interessiert, die von PV-Modulen bedeckte Fläche zu maximieren, und um dies ohne übermäßige negative Auswirkungen zu erreichen, benötigen sie mehr Informationen über mögliche Auswirkungen.
Die Forschungsergebnisse zu den Schattenwirkung schwimmender PV-Module beginnt zu wachsen, und es gibt gute Nachrichten auf der Solarseite.
In einem aktuellen Beispiel haben Wissenschaftler der Lancaster University und der University of Stirling die möglichen Auswirkungen einer schwimmenden Solaranlage auf den größten See Englands, den Lake Windermere, modelliert.
Das Forschungsteam warnt zwar vor möglichen negativen Auswirkungen unter bestimmten Bedingungen, stellten jedoch fest, dass die kühlende Wirkung des Schattens der Sonnenkollektoren dazu beitragen könnte, schädliche Algenblüten abzuwehren und die Verdunstung zu reduzieren.
Unter den richtigen Bedingungen könnte der Schatten von Sonnenkollektoren auch dazu beitragen, dass Gewässer eine Überschichtung vermeiden, die auftritt, wenn die wärmende Wirkung der Sonne auf der Oberfläche zu lange auf den oberen Wasserschichten verweilt und die unteren Schichten Sauerstoff verlieren .
Plötzlich viel mehr Fläche für Solarentwicklung verfügbar
Eine andere Möglichkeit, negative Auswirkungen auf die Umwelt zu vermeiden, besteht darin, schwimmende Solarzellen auf von Menschenhand geschaffenen Strukturen anzubringen, die wenig oder keine wertvollen Wasserlebewesen beherbergen. In diesem Bericht von 2018 berechnete das National Renewable Energy Laboratory des Energieministeriums, dass etwa 24.000 von Menschenhand geschaffene Reservoirs in den USA das Potenzial für die solare Entwicklung bieten, die, wenn sie realisiert würden, etwa 10 % des jährlichen Stroms des Landes erzeugen könnten.
Das war eine konservative Schätzung, die teilweise auf den Stromkosten in einigen Gebieten beruhte. Die US-EPA hat kürzlich eine Bestandsaufnahme der Gewässer des Landes vorgenommen und mehr als 53.000 gezählt gebaute Seen und Stauseen.
Der Bau von Solaranlagen an Wasserkraftspeichern ist eine niedrig hängende Frucht, die man pflücken sollte, auch weil sie bereits über eine Übertragungsinfrastruktur verfügen. Die Herausforderung besteht darin, Auswirkungen auf Wasserlebewesen zu vermeiden, die sich dort möglicherweise niedergelassen haben. Die Forscher sammeln jedoch Beweise dafür, dass die Installation von Sonnenkollektoren hinter bestehenden Dämmen dazu beitragen könnte, die größeren Auswirkungen (und Kosten) des Baus neuer Wasserkraftwerke zu vermeiden.
Auch das Potenzial für den Landschaftsschutz ist beträchtlich. Basierend auf der Studie von 2018 hat NREL geschätzt, dass die USA die solare Entwicklung auf 2.141.000 Hektar Land durch den Einsatz ihrer schwimmenden Solarressourcen vermeiden könnten.
Im vergangenen Jahr hat NREL seinen Bestand an schwimmenden Solarstudien mit einem neuen Bericht über das globale Potenzial der Wasserkraft-PV-Kombination erweitert.
Der Bericht basiert auf einer Schätzung von 379.068 Süßwasser-Wasserkraftwerken weltweit, in denen Sonnenkollektoren installiert werden könnten, obwohl die Forscher warnen, dass dies eine vorläufige Schätzung ist. „Zusätzliche Standortdaten sind vor jeder Implementierung erforderlich, da einige Reservoirs während eines Teils des Jahres trocken sein können oder anderweitig für das Hosting nicht förderlich sind schwimmende PV“, erklärt NREL.
Auch wenn die Zahl der verfügbaren Sites bei weiterer Analyse erheblich schrumpft, wäre der Output dennoch beeindruckend. Basierend auf seiner ursprünglichen Zahl schätzt NREL ein Potenzial von 10.600 Terawattstunden sauberer Stromerzeugung pro Jahr, die Leistung der Wasserkraftgeneratoren nicht eingerechnet. Das entspricht fast 50 % des weltweiten Stromverbrauchs.
Huckepack-Solarmodule auf Industrielagunen und anderen zuvor gestörten Standorten wären eine weitere Option. In diesem Sinne gab letzte Woche das kanadische Unternehmen Boralex bekannt, dass es gerade seinen ersten schwimmenden Solarpark in Betrieb genommen hat, bestehend aus mehr als 43.000 PV Platten in einer ehemaligen Kiesgrube.
Mehr Möglichkeiten als eine, um Solarzellen aufs Meer zu bringen
Bisher konzentrierte sich der Großteil der schwimmenden Sonnenaktivität auf Arrays, die auf Binnenseen und Stauseen schwimmen. Dies ist jedoch nicht die einzige Möglichkeit, Sonnenkollektoren über Wasser zu platzieren.
Die Meeresenergie zieht auch wegen ihres Potenzials zum Anschluss an Solaranlagen Aufmerksamkeit auf sich. Unter den Projekten, die die CleanTechnica Radar sind in diesem Jahr ein Wellenenergie- plus Solar-Mashup und eine Kombination aus Offshore-Windkraftanlagen, Wellenenergie und Sonnenkollektoren.
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Bild: Schwimmende PV am Wasserkraftspeicher mit freundlicher Genehmigung von NREL.
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