Foto: Romande Energie

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Wasserkraft und Solarenergie: Eine Symbiose mit riesigem Potenzial

Solaranlagen auf Seen der Wasserkraftwerke können die Hälfte des weltweiten Strombedarfs decken – zumindest rein rechnerisch. Doch wie können sich die beiden Technologien gegenseitig unterstützen?

Die Abdeckung der Stauseen von Wasserkraftwerken und der Oberseen von Pumpspeicherkraftwerke mit Photovoltaikanlage kann rein rechnerisch fast die Hälfte des Strombedarfs der Welt decken. Das haben Forscher des National Renewable Energy Laboratorys (NREL) in Golden, Colorado, ausgerechnet. Konkret lassen sich auf den Seen der Wasserkraftanlagen der ganzen Welt Module mit einer Gesamtleistung von 6,7 Terawatt installieren.

Über 10.000 Terawattstunden pro Jahr sind drin

Diese könnten jedes Jahr etwa 10.600 Terawattstunden Solarstrom produzieren – zusätzlich zum Strom aus den vorhandenen Wasserkraftwerken. Das sind gut 47,5 Prozent der 22.300 Terawattstunden Strom, die laut Angaben der Internationalen Energieagentur im Jahr 2018 weltweit verbraucht wurden. „Das stimmt wirklich optimistisch“, ordnet Nathan Lee diese Zahlen ein. Er ist Forscher am NREL und einer der Autoren der Studie, aus der diese Zahlen entnommen sind und die jüngst im Magazin Renewable Energy erschienen ist. „Unsere Ergebnisse zeigen allerdings nicht, was ökonomisch an Anlagen auch umsetzbar ist oder was der Markt tatsächlich auch unterstützt“, schränkt Nathan Lee ein. „Es ist vielmehr die Obergrenze dessen, was auf den Wasserflächen installiert werden könnte und was die Systemperformance hergibt.“

Netzinfrastruktur schon vorhanden

Dennoch ist es eine beeindruckende Zahl, die zeigt, welches Potenzial die Photovoltaik hat, Strom auf Flächen zu produzieren, die ohnehin nicht auf andere Art genutzt werden können. Dazu kommt im Falle der Installation auf den Seen der Wasserkraftwerke noch der Vorteil, dass die Netzinfrastruktur aufgrund der bereits existierenden Anlagen schon vorhanden ist. So könnten erhebliche Investitionskosten eingespart werden, wenn die Solaranlagen die gleichen Transformatoren und Netzanschlüsse nutzen, über die auch die Wasserkraftwerke einspeisen.

Wasserkraft und Photovoltaik ergänzen sich

Dabei könnten sich die beiden Technologien sogar ergänzen. Denn den meisten Strom erzeugen die Solaranlagen während der heißen Sommerzeit, in der die Wasserkraft den geringsten Ertrag liefert, weil die Pegelstände niedrig sind. Wenn es regnet, ist hingegen genügend Nass für die Turbinen der Wasserkraftwerke vorhanden, währenddessen die Solaranlage hingegen kaum oder keinen Strom erzeugt. Zudem könnte im Falle der Installation auf dem Obersee eines Pumpspeicherkraftwerkes überschüssiger Solarstrom gleich vor Ort in diesem Oberbecken eingespeichert werden. Ein dritter Vorteil: Die Solaranlagen verhindern, dass das Wasser der Stau- und Oberseen in den immer heißer werdenden Sommern verdunstet und erhöhen so die Stromausbeute der Wasserkraftwerke.

Potenzial liegt brach

Bisher liege das riesige Potenzial aber noch brach, bedauern die amerikanischen Forscher. Sie verweisen darauf, dass es bisher nur eine große schwimmende Solaranlage in Portugal gibt, die im Zusammenspiel mit einem Wasserkraftwerk Strom produziert. In jüngster Zeit sind allerdings weiter Anlagen hinzugekommen. So hat K2 Systems für den Schweizer Energieversorger Romande Energie auf einem Stausee in den Alpen eine Testinstallation einer schwimmenden Solaranlage gebaut, die über die vorhandene Netzinfrastruktur einspeist. Diese soll vergrößert werden, wenn sich der Ansatz bewährt. Vattenfall errichtet zudem derzeit zwei Anlagen im Erzgebirge und in Geesthacht. Diese schwimmen zwar auf den Oberbecken von Pumpspeicherkraftwerken. Doch der Ansatz bleibt gleich: Die Solaranlagen nutzen die Netzinfrastruktur der Wasserkraft gleich mit.

Weitere Daten notwendig

Das ist aber bisher noch ein Tropfen auf dem heißen Stein. Denn die Forscher des NREL haben 379.068 Süßwasserflächen gezählt, die aufgrund der Wasserkraft existieren und die potenziell mit Solaranlagen belegt werden können. Allerdings seien noch weitere Datenerhebungen notwendig, um die Flächen zu identifizieren, die mit Solaranlagen bebaut werden können, die auch tatsächlich wirtschaftlich sind und wo der Strom auch gebraucht wird. Dazu kommt noch, dass einige der Wasserflächen regulär im Sommer austrocknen. Dort ist die Installation von Solaranlagen mit der heutigen Technologie kaum möglich. Eine Amphibienanlage, die auf dem See schwimmt, wenn er gefüllt ist und den Rest der Zeit als Freiflächenanlage auf festem Grund steht, ist noch nicht entwickelt.

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