Erneuerbare Energie: Der Solar-See

In der Schweiz ist gerade eine schwimmende Photovoltaik-Anlage in Betrieb genommen worden. Das Pilotprojekt soll 50 Prozent mehr Strom liefern als herkömmliche Solarparks.

Die Module kommen aus der Luft. Stück für Stück setzt ein Helikopter den Teppich aus schwimmenden Photovoltaik-Anlagen zusammen, kleine Motorboote übernehmen die Feinjustierung. Am Ende dieses sonnigen Herbsttages schwimmen Hunderte Solarmodule auf dem Lac des Toules im Schweizer Kanton Wallis, auf mehr als 1800 Metern Höhe.

Es ist eine Weltpremiere, die da im Oktober ihren Anfang nahm. Noch nie zuvor hat man einen schwimmenden Solarpark im Gebirge installiert. Inzwischen ist die Anlage komplett: 36 Inseln mit insgesamt 1400 Photovoltaik-Modulen schaukeln nun auf dem Walliser Stausee, auf den Paneelen ist schon der erste Schnee gelandet. Der Westschweizer Energieversorger Romande Energie hat die Anlage entworfen und installiert. Das Unternehmen erhofft sich höhere Erträge im Vergleich zu einem gleich großen Park im Flachland. "Auf dieser Höhe sind die UV-Strahlen intensiver", sagt Projektleiter Guillaume Fuchs, "außerdem reflektieren Wasser und Schnee das Licht zusätzlich". 800 000 Kilowattstunden im Jahr sollen die Module unter diesen Bedingungen produzieren, genug Strom für etwa 220 Haushalte.

Immer häufiger verlegen Stromversorger Solarparks auf künstliche Gewässer. Der noch junge Trend im Solarbereich basiert im Wesentlichen auf zwei Vorteilen: In Ländern mit hoher Bevölkerungsdichte bieten schwimmende Photovoltaik-Anlagen die Möglichkeit, wertvolle Agrar- oder Wohnflächen zu schonen. Und: Der Kühleffekt des Wassers sorgt für höhere Stromerträge. Die meisten Experten gehen von einem Plus im niedrigen einstelligen Prozentbereich aus. Allerdings kostet die Installation der Module auf dem Wasser auch mehr.

Etwas mehr als 100 schwimmende Anlagen gebe es weltweit, meldeten Forscher des US-amerikanischen National Renewable Energy Laboratory (NREL) Ende 2018, die Mehrheit davon in Japan und China. Doch auch in Europa gehen immer mehr solcher Wasser-Solarparks in Betrieb. Vorreiter dürften die dicht besiedelten Niederlande sein, wo es schon mehrere große Wasser-Solarparks gibt.

Die UV-Strahlung im Gebirge ist stärker. Das erhöht die Menge des produzierten Stroms

Die Pilotanlage im Wallis versucht nun, die Vorteile schwimmender Solaranlagen mit den Vorteilen der alpinen Lage zu kombinieren. Schon 2013 testeten die Forscher um Guillaume Fuchs die Bedingungen am Lac des Toules mittels einer kleinen Anlage an Land. Sie installierten verschiedene Typen von Solarpaneelen, um herauszufinden, welche sich besonders gut für die Höhe und die harschen Witterungsbedingungen eignen. Neben dem richtigen Typus fanden die Forscher über die Testanlage auch heraus, wie hoch die Erträge auf dieser Höhe sein können. "Wir werden 50 Prozent mehr Strom erzeugen können als mit einer vergleichbaren Anlage im Tal", sagt Fuchs.

Um die Solarinseln aufs Wasser zu verlegen, mussten die Ingenieure die Paneele nicht nur mit Schwimmelementen versehen und sich ein Anker-System ausdenken, das die Inseln am Boden fixiert. "Der Lac des Toules ist ein Stausee, die Anlagen werden also nur sieben bis acht Monate im Jahr wirklich schwimmen", erklärt Fuchs. Die Konstruktion muss also sowohl für Wasser als auch für Land geeignet sein.

Wenn sich die hohen Erträge aber auch an Land erwirtschaften lassen, warum dann überhaupt aufs Wasser ausweichen? "Wir sind hier in der Schweiz", sagt Guillaume Fuchs dazu nur. In der Alpenrepublik ist Boden ein knappes Gut. Rechtlich sei es deshalb so gut wie unmöglich, frei stehende Solaranlagen auf dem Boden zu installieren, sagt Fuchs, das Zauberwort heiße stattdessen Doppelnutzung: Photovoltaik auf Dächern, Fassaden oder eben auf einem Stausee wie dem Lac des Toules.

In den kommenden zwei Jahren wollen Fuchs und sein Team testen, ob sich ihre Annahmen bestätigen. Wenn alles nach Plan läuft, sollen bald noch viel mehr schwimmende Anlagen auf dem Stausee landen - bis zu 1000 Inseln, die dann mehr als 6000 Haushalte mit Strom versorgen könnten. "Wir haben außerdem eine Studie gemacht und dabei noch etwa zehn weitere Seen in der Schweiz identifiziert, die für eine solche Nutzung infrage kommen", erzählt Fuchs. Aus der 2,4 Millionen Franken teuren Pilotanlage im Wallis soll langfristig ein lukratives Geschäftsmodell werden.

Andreas Steinhüser ist da skeptisch. "50 Prozent mehr Ertrag als bei einer Flachland-Anlage - das ist sehr viel." Steinhüser ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer Institut für solare Energiesysteme in Freiburg. Er beobachtet die Entwicklungen im Solarbereich genau, auch den Trend der schwimmenden Anlagen. Dass die alpine Variante mehr Ertrag bringt, hält er durchaus für möglich, aber was deren Höhe betrifft, will er lieber erste Ergebnisse abwarten. Zum Exportschlager, sagt Steinhüser, tauge das Gebirgsmodell voraussichtlich nicht. "Die Bedingungen am Lac des Toules wirken auf mich ziemlich einzigartig", sagt Steinhüser. Die alpine Lage, der Stausee mit der bereits vorhandenen Infrastruktur für die Stromabnahme, außerdem wenig betroffene Tiere und Pflanzen durch den jährlichen Wasserschwund: So etwas gebe es etwa in Deutschland kaum.

Wie wirkt sich die Anlage auf Tiere und Pflanzen aus, die in dem Gewässer leben?

Normale schwimmende Anlagen, so Steinhüser, könnten sich dagegen hierzulande durchaus verbreiten. Auch in Deutschland ist Flächenknappheit ein Thema, künstliche Gewässer könnten eine Lösung sein. Das Fraunhofer Institut verweist insbesondere auf die vielen gefluteten Braunkohletagebaue in Deutschland, auf denen man Solarmodule anbringen könnte. "Wichtig ist", sagt Steinhüser, "dass solche Lösungen nicht nur technisch und finanziell möglich, sondern auch ökologisch vertretbar sind." Tatsächlich gibt es bisher nur sehr wenige Erkenntnisse zur Wirkung der Solarpaneele auf Flora und Fauna der Gewässer - wohl einer der Hauptgründe dafür, dass die Pioniere der Technologie sich vor allem auf künstliche Seen konzentrieren, die als Lebensräume für Tiere und Pflanzen eine untergeordnete Rolle spielen.

Wie auf dem Lac des Toules. Allerdings, so betont Projektleiter Fuchs, nutzt sein Team die Pilotanlage im Wallis auch für eine Studie zur Wirkung der Solaranlage auf Phytoplankton: pflanzliche Kleinstorganismen, die am Anfang einer jeden Nahrungskette stehen. Solche gibt es auch in einem eisigen Stausee auf 1800 Metern Höhe.