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Sonderformen der photovoltaischen Nutzung

Schwimmende Solaranlagen (A)


Schwimmende Solaranlagen
, die auch unter Namen wie Energie-Inseln oder Offshore-Photovoltaik, bzw. im Englischen als Floating Solar, Floating Phtovoltaics (FPV) oder Floatovoltaics bekannt werden, sollen in erster Linie das Problem des Flächenmangels an Land lösen. Verglichen mit dem Bau auf dem Trockenen bietet das offene Wasser mehr Möglichkeiten für einen differenzierten Design-Ansatz. So werden im Laufe der Zeit u.a. feststehende, einachsige und zweiachsige Tracker sowie Konzentrator-Systeme eingesetzt.

Zu den Vorteilen schwimmender PV-Systeme gehören die einfache Wasserkühlung der Solarzellen zugunsten ihrer Effektivität, das natürliche Reflexionsvermögen der Wasseroberfläche, was den Ertrag steigert, die mögliche Verringerung des Algenwachstums aufgrund der geringeren Sonneneinstrahlung, und dies ohne den Einsatz chemischer Bekämpfungsmittel, sowie die niedrigere Wassertemperatur in den Bereichen unter den Anlagen, die möglicherweise zur Fischzucht genutzt werden kann.

Obwohl es normalerweise keine gute Idee ist, Strom und Wasser zu vermischen, erweisen sich die schwimmenden Systeme als sicher. Keines der elektrischen Geräte kommt direkt mit Wasser in Berührung. Jede Verbindung zwischen den Paneelen ist vollständig isoliert, und es werden wasserdichte Gleichstrom-Schiffskabel verwendet, die seit Jahrzehnten im Offshore-Bereich und bei der Wasseraufbereitung eingesetzt werden.


Die Idee der Energie-Inseln geht vermutlich auf den französischen Physiker Jacques-Arsène d’Arsonval (1851 - 1940) zurück, der schon im vorletzten Jahrhundert die Meeresoberfläche als gigantischen Solarkollektor nutzen wollte. Er ist damit seiner Zeit jedoch viel zu weit voraus und seine Vorschläge werden nicht ernst genommen, geschweige denn umgesetzt. Auch die Idee eines Meereswärmekraftwerks (OTEC), d.h. die Differenz zwischen dem kalten Tiefenwasser und der warmen Oberfläche zu nutzen, geht auf einen Vorschlag d’Arsonvals aus dem Jahre 1881 zurück (s.d.).


Im Jahr 1989 läßt sich Wolfgang Volkrodt aus Bad Neustadt eine Technologie patentieren, bei der schwimmende, freitragende Solarfolien auf der Meeresoberfläche ausgebracht werden. Dabei ermöglicht ein spezielles Folien-Verlegeschiff innerhalb eines Tages das Ausbringen von Solarfolie mit einer Leistung von 100 MW. Zu den weiteren Vorteilen gehört, daß diese Form von Installation keine aufwendigen Genehmigungsverfahren benötigt, um große Solaranlagen in internationalen Gewässern auszulegen.

Volkrodt rechnet vor, daß eine Anlage, deren Tagesproduktion dem eines 1,3 GW Atomkraftwerks entspricht, für etwa 6 Mrd. DM und innerhalb von nur zwei Jahren installiert werden könnte. Salzwasserfeste Solarfolien soll es in Japan bereits geben. Leider wird dieses Projekt nie ernsthaft evaluiert – aktuell ist es hingegen immer noch.


Auf der Hannover Messe 1992 stellt die Stahlbaufirma Schneider Werk St. Wendel GmbH & Co. KG das Konzept einer großen Solaranlage auf dem Meer vor, deren Strom zur Wasserstoffgewinnung eingesetzt werden soll. Die Vorteile: keine Grundstückskosten, keine Beschattung, starke Sonneneinstrahlung, ein leicht veränderbarer Standort sowie eine sichere H2-Speicherung unter der Wasseroberfläche. Später ist darüber aber nichts mehr zu hören.

Energy Island Grafik

Energy Island
(Grafik)

Ein weiteres Konzept maritimer Anlagen bilden die Energie-Inseln mit dem Namen Ile Flottante, die in den 1950er Jahren von Commander Philippe Tailliez von der Französischen Marine vorgeschlagen werden, einem engen Mitarbeiter des berühmten Meeresforschers Jacques Cousteau.

Die von Dominic Michaelis gegründete Firma Energy Island Ltd. (früher Solarenergy Ltd.) mit Hauptsitz in London entwickelt dieses Konzept um 2000 weiter und integriert neben Solarzellen und -türmen auch Wellen-, Wind- sowie Meeresströmungs-Kraftwerke. Anfang 2008 liegt das Projekt zwar noch immer auf dem Reißbrett – inzwischen gibt es aber schon sehr viel eindrucksvollere Grafiken und Animationen. Außerdem denkt die Firma darüber nach, neben der Wind- und Solarenergie auch noch von der Thermalenergie des Meeres zu profitieren.

Das Konzept der Energie-Inseln ist in der Gesamtbetrachtung auch viel vernünftiger als z.B. reine Offshore-Windfarmen – weil durch die Diversifikation der genutzten Primärenergien eine wesentlich bessere Versorgungssicherheit gewährleistet wird, und weil die Netzanbindung gleichzeitig von allen Systemen gemeinsam genutzt werden kann. Die Wartung ist an einem zentralen Ort möglich, und da die Inseln beweglich sind, können sie an optimal ausgewählten Stellen verankert werden.

Hier sieht eine weitere Version die Erzeugung von Wasserstoff vor, wobei die verschiedenen Energiewandler insgesamt knapp 73 MW pro Insel erzeugen. Um den gegenwärtigen globalen Energieverbrauch decken zu können, wären also rund 53.000 Exemplare dieser Inseln nötig – die laut Michaelis alle zusammen jedoch nur eine Meeresfläche von 111 km2 benötigen würden.

Die Energy Island kooperiert bei ihrem Projekt mit verschiedenen anderen Unternehmen, wie Vega Consulting, Halcrow Group Ltd., Noble Denton Group Ltd., Parsons Brinckerhoff Inc. und der School of Engineering Sciences der University of Southhampton. Außerdem beteiligt man sich (leider erfolglos) am Zayed Future Energy Prize 2011. Es soll bereits Verhandlungen über eine 20 MW OTEC-Anlage mit der Regierung der Philippinen geben, umgesetzt wurde bislang jedoch noch nichts.


Die 2004 im kalifornischen San Diego gegründete Firma Pyron Solar Inc. fertigt den Pyron Solar Triad, einen leistungsstarken, patentierten Solar-Konzentrator mit unbegrenzter Skalierbarkeit, den ich bereits im Kapitelweise Concentrating Photovoltaic (CPV) Anlagen ausführlich beschrieben habe (s.d.). Der große Vorteil der CPV-Technologie besteht darin, daß sie die Kostenlast von PV-Materialien, für die es nur begrenzte Materialien und Möglichkeiten zur Kostensenkung gibt, auf Konzentrationsoptiken und Nachführungskontrollen verlagert, wo es zahlreiche Wege zur Kostenreduktion gibt.

Im Juli wird nach zweijähriger Arbeit im Vorfeld der Gründung der funktionierende 6,6 kW Prototyp einer schwimmenden Solaranlage in Betrieb genommen, deren Wasserlagerung in erster Linie zur Kühlung dient. Das Kraftwerk, das in einem 7,5 m großen Becken durch Drehung um die Hochachse dem Sonnenazimut folgt, hat einen Durchmesser von 6,9 m und besteht aus 17 Reihen von Trögen, deren Länge der Kreisgeometrie angepaßt sind. Die Anlage kostet rund 2 Mio. $, von denen das US-Energieministerium die Anschaffung der Solarzellen mit 60.000 $ bezuschußt.

Ende 2007 arbeitet man an zwei Projekten in Spanien und China, außerdem soll in den USA eine Pilotanlage errichtet werden.

Testanlage der Pyron Solar

Testanlage der
Pyron Solar

Nachdem im Juni 2009 bekanntgegeben wird, daß die Vermögenswerte der Pyron von der Ellis Energy Investments Inc. übernommen worden sind, meldet die San Diego Gas & Electric (SDG&E) im Oktober, daß man gemeinsam mit Pyron ein 18-monatiges Demonstrationsprojekt durchführen will, um die Marktfähigkeit des Systems zu evaluieren. Die Zellen des Kraftwerks sind an der Unterseite von leichten Trögen angeordnet, die mit Linsen von extrem kurzer Brennweite abgedeckt sind. Bei den Arrays handelt es sich um einen15 m breiten Kreis, der in einem 18 cm tiefen Wasserbecken schwimmt, das für das Solarprojekt installiert wird.

Tatsächlich wird bereits im Oktober am Kontroll- und Training Center der SDG&E in Mission Valley mit dem Bau des Power Reef (o. El-Cajon-Kraftwerk) genannten Systems begonnen, der bei seiner Inbetriebnahme zum Jahresende 20 kW Solarstrom erzeugt, die direkt in das Netz eingespeist werden. Außerdem werden in dem Wasserbecken Fische ausgesetzt, da man untersuchen will, ob sich die Energieerzeugung nicht auch mit einer Fischzucht verbinden läßt (wobei die Fische außerdem die Moskitos in Schach halten sollen).

Die nächste Meldung über Pyron stammt vom April 2011. Demzufolge ist das System noch immer nicht bereit für die Vermarktung, während das Team bereits an der Technologie der dritten Generation arbeitet, die dann in den Verkauf gehen soll. Als mittelfristiges Produkt ist eine 60 kW Anlage vorgesehen, die aus drei im Wasser schwimmenden CPV-Inseln mit einem Durchmesser von jeweils 15 m und zweiachsiger Nachführung besteht. Tatsächlich ist dies das letzte, was von dem Unternehmen zu hören ist.


Unter den vielen Designs des Jahres 2007, die sich mit erneuerbaren Energie befassen, gibt es auch eines, das den Solarinseln zuzuordnen ist. Bei dem Solar Lilies (oder Solar Lily Pads) genannten Entwurf von Peter Richardson und dem schottischen Architekturbüro ZM Architecture handelt es sich um schwimmende, biomimetische Solarpaneele, deren Form Wasserlilien nachempfunden ist.

Ursprünglich für den Fluß Clyde in Glasgow konzipiert, haben die 15 – 45 m durchmessenden, kreisrunden Solar-Lilien aus Stahl und recyceltem Gummi den Vorteil, daß sie den offenen und wenig frequentierten Raum entlang der Wasserstraßen nutzen, um Elektrizität zu erzeugen. Die motorisierten Scheiben mit den Solarzellen drehen sich, um die Sonne den ganzen Tag über verfolgen zu können.

Das Projekt erhält den International Design Award 2008 und erreicht beim Green Dot Award 2008 den zweiten Platz. In den Folgejahren wird das Konzept bei mehreren Ausstellungen gezeigt, z.B. im Smithsonian Museum in New York und auf der Water and Living Exhibition in Vilnius, der Hauptstadt von Litauen. Eine erste Pilotanlage soll in der Nähe des Glasgow Science Centre zu Wasser gelassen werden, doch die Umsetzung scheint sich zu verzögern, denn bislang wurde kein Vollzug gemeldet.


Eines der ersten Designs für bewohnbare, schwimmende Inseln mit touristischer Zielsetzung stammt von dem in London lebenden, deutschen Architekten Mathias Koester. Sein Waterscraper erhält bei der eVolo Skyscraper Competition 2007 eine lobende Erwähnung. Bei diesem Entwurf eines Unterwasser-Hochhauses wird das Energiethema aber noch nicht behandelt – ganz im Gegensatz zu den Designs der darauffolgenden Jahre, bei denen dieses Thema immer wichtiger wird.

Um eine klare Trennung zu betreiben, werde ich die bewohnbaren maritimen Habitate aller Art, die sich selbständig mit Energie versorgen, in einem separaten Kapitelteil der Solarhäuser und solaren Bauelemente dokumentieren (in Arbeit). Hier soll es hingegen ausschließlich um schwimmende Kraftwerke gehen.

Modell der Solarinsel des CSEM

Design einer Solarinsel
des CSEM (Grafik)

Im Mai 2007 unterzeichnet das private Forschungs- und Entwicklungszentrum Centre Suisse d’Electronique et de Microtechnique (CSEM) in Alpnach mit der Regierung des Emirates Ras Al Khaimah in den Vereinigten Arabischen Emiraten einen Vertrag zur Entwicklung schwimmender Solar-Inseln, die mit thermischen Solaranlagen bestückt sind. Erfinder der Solarinseln ist Thomas Hinderling, Chef des CSEM zwischen 1997 und 2009.

Sein Patent von 2007 trägt die Nummer WO2009001225A3 und erwähnt Solarstrahlungs-Kollektormodule, die dampferzeugende Wärmerohre tragen, weshalb davon ausgegangen werden kann, daß die Stromerzeugung in diesem Fall solarthermisch und nicht photovoltaisch erfolgt. Im Kontext der Solar-Inseln soll diese Entwicklung aber nicht unerwähnt bleiben.

Im Rahmen des 5 Mio. $ Projektes der Ras Al Khaimah Investment Authority (RAKIA) soll Solarenergie in Wasserstoff und Elektrizität umgewandelt werden – großflächig und zu sehr niedrigen Kosten. Ein mit thermosolaren Paneelen bestückter kreisförmiger Prototyp mit einem Durchmesser von 100 m wird ab Mitte 2007 in den VAE aufgebaut und getestet.

Dieser erste Insel-Prototyp wird auf dem Trockenen konstruiert. Er ‚schwebt’ quasi über dem Wüstenboden und richtet sich drehend der Sonne nach, da ein mit Wasser gefüllter Kanal dem äußeren Ring der Prototyp-Insel zu schwimmen erlaubt. Außerdem beinhaltet der Prototyp bereits ein thermisches Energiereservoir, wodurch er 24 h am Tag Energie liefern kann.

Die Zielkosten der Anlage sind auf unter 100 $/m2 angesetzt, wobei die mittlere Leistung ca. 100 kW, und die Spitzenleistung 0,5 MW betragen soll. Man rechnet mit einer jährlichen Energieproduktion von rund 1,2 GWh. Zur Reinigung der Flachspiegel der thermischen Fresnel-Konzentrator-Systeme plant man die Entwicklung entsprechender Putzroboter. Über diese Form von Konzentratoren und ihre Umsetzungen berichte ich ausführlich in den Kapitelteilen Optimierungs- und Verstärkungstechniken sowie Sonnenfarm (Flachspiegel-Kollektoren).

Solar Islands Prototyp Detail

Solar Islands Prototyp
(Detail)

Für die kommerzielle Umsetzung der Solarinseln des CSEM wird im Oktober 2007 die Firma Nolaris SA in Neuchâtel gegründet, die 2010 ein Patent unter dem Titel ‚Steam storage system for artificial solar island‘ anmeldet, ebenfalls mit Hinderling als Erfinder (US-Nr. 8225609, erteilt 2012).

Im April 2009 gewinnt das Solar Islands Projekt des CSEM einen Honorary National Energy Globe Award der Emirate, sowie den mit 50.000 Franken dotierten Nachhaltigkeitspreis Prix Evenir der schweizerischen Erdöl-Vereinigung. Mit diesem Preis wird seit 2003 jährlich ein Projekt ausgezeichnet, welches die drei Systeme Ökologie, Ökonomie und Soziales langfristig in Einklang bringt.

Der Prototyp in Ras Al Khaimah wird im Sommer 2009 in Betrieb genommen. Dank der ebenen Oberflächenstruktur der Extra Flat Concentrators (EFC) ist der Luftwiderstand klein und die Insel hält relativ starken Winden stand.

Die erste industrielle Solar-Insel mit einem Durchmesser von 500 m soll bereits im Jahr 2010 zu Wasser gelassen werden, während große kommerzielle Inseln mit einem Durchmesser von bis zu 5 km, deren solarthermischen Paneele auf einer 20 m hohen und durch Überdruck stabilisierten Membran installiert sind, ab 2011 gebaut werden sollen. Aufgrund der internationalen Finanzkrise müssen diese Pläne jedoch zurückgestellt werden und bislang lassen sich keine weiteren Projektschritte feststellen.

Hinderling gründet 2010 die Novaton AG in Zürich, die Anfang 2013 die Vermögenswerte der Nolaris SA erwirbt, um alle Solar Island Aktivitäten in einem Unternehmen zu vereinen. In einem Interview im März 2010 berichtet er, daß die Solarinseln nun im Miniformat auf die Dächer Schweizer Städte kommen und Wasser für Fernwärmenetze aufheizen sollen, und dies schon in einem halben Jahr. Das entsprechende Patent ‚Minisolarinseln für Haushaltbedürfnisse‘ war im Vorjahr eingereicht worden (EP-Nr. 2433059A2, erteilt 2012).

Diese Minisolarinseln könnten insbesondere auf Dächern von Einkaufszentren, Krankenhäusern, Industriegebäuden oder großen Wohngebäuden installiert werden, wo sie bis zu 150°C heißes Wasser unter Druck produzieren, das mit Fernwärmesystemen kompatibel ist.

Die weiteren Schritte scheinen allerdings nur zögerlich zu erfolgen, denn von den Minisolarinseln ist später nie wieder etwas zu hören. Ein wesentlicher Grund dafür mag sein, daß Hinderling im September 2011 stirbt. Erst im Jahr 2016 wird auf einem See in einem Steinbruch in der Nähe des Flughafens Zürich eine kleine schwimmende Solarinsel mit den Maßen 12 x 12 m zu Wasser gelassen. Auf dem Gestell an geschweißt befinden sich konventionelle PV-Paneele.

Ein Hybrid-Solarsystem, das einen Batterie-Stromspeicher beinhaltet, wird auf einer Fischfarm in Trovag in Skandinavien installiert, die der Novaton als Testgelände für den Betrieb bei kaltem und windigem Wetter dient. Daneben wird unter dem Namen Salmon Solar ein Pilotprojekt für Fischkäfige mit integrierter Energieerzeugung geplant.


Das nach eigenen Angaben „weltweit erste schwimmende Photovoltaiksystem“ wird im Jahr 2007 von der 2001 von Daniel S. Thompson gegründeten Firma SPG Solar Inc. aus Novato, Kalifornien, auf einem Bewässerungsteich des Weinguts Far Niente in Oakville im Napa Valley installiert. Land in in diesem Gebiet, das für seine Weine berühmt ist, kann bis zu 300.000 $ pro Acre kosten, was eine Solarfarm an Land sehr teuer macht. Daß eine schwimmendes System etwa 15 % teurer als eine Freiflächenanlage, hat in diesem Fall ein geringeres Gewicht.

Das 175 kW System (andere Quellen nennen sehr verschiedene Leistungen), das im Februar 2008 in Betrieb geht, kostet 4,5 Mio. $ und besteht aus 994 Solarpaneelen, die auf einer Reihe von schwimmenden Pontons angebracht sind, bei denen ein spezielles Verankerungssystem zum Einsatz kommt. Die Paneele bedecken fast 80 % der Gewässerfläche und haben Laufstege zwischen den Paneelreihen, um einen einfachen  Zugang für die Reinigung und Wartung zu gewährleisten. Das Gesamtsystem, zu dem noch weitere 1.300 Paneele auf angrenzenden Land gehören, erzeugt mit insgesamt 477 kW mehr als das Weingut benötigt.

FPV-Anlage der Gundlach Bundschu Wineries

FPV-Anlage der
Gundlach Bundschu Wineries

Die SPG nennt ihr patentiertes System Floatovoltaics. Es ist auf Haltbarkeit und Langlebigkeit ausgelegt und konzipiert um alle metallischen Komponenten über Wasser zu halten, so daß nur zu 100 % recycelbarer, schaumgefüllter HDPE-Kunststoff in Kontakt mit dem Wasser kommt, der resistent gegen korrosive Umwelteinflüsse ist. Preislich ist das System etwa 15 % teurer als eine Freiflächenanlage. Das 2006 eingereichte Patent trägt den Titel ‚Solar panel array sun tracking system‘ (US-Nr. 8.273.978, erteilt 2007).

Als zweites wird im selben Jahr 2008 bei den Gundlach Bundschu Wineries in Sonoma - ebenfalls ein wichtiges kalifornisches Weinanbaugebiet - eine 30 kW Anlage errichtet, die aus 162 auf Pontons befestigten Sharp-Modulen besteht. Die Teichanlage trägt dazu bei, die Wasserverdunstung um bis zu 70 % zu reduzieren, was in Gebieten mit unregelmäßigen oder begrenzten Niederschlägen von großem Vorteil ist. Hier befindet sich an Land noch eine 80 kW Solaranlage.

Im April 2011 kündigt die Firma eine zweite Generation des Systems mit Reflektoren und einem einachsigen SunSeeker-Tracker an, der jedes Panel auf einer einzigen Achse bewegt und von der 2006 ausgegründeten SPG-Schwesterfirma Thompson Technologies Industries (TTI) hergestellt wird. Damit sollen sich schwimmende Systeme installieren lassen, die preislich mit bodengestützten, einachsig nachgeführten Solarsystemen konkurrieren können. Die SunSeeker-Systeme werden aber auch bei landbasierten PV-Kraftwerken eingesetzt.

Zu den anderen Standorten, an denen die SPG mit der Installation der neuesten Version des Systems beginnt hat, gehört Petaluma in Kalifornien, wo auf einem Bewässerungsteich 144 Solarmodule auf Pontons mit Stahlgitterrahmen und 8° (andere Quellen: 14°) Neigung montiert werden. Die zu diesem Zeitpunkt 38 kW leistende Anlage besitzt einen eingebauten Steg zur Wartung. Wenn sie fertiggestellt ist, werden 2.016 Paneele den größten Teil der Oberfläche des Teiches bedecken und bis zu 1 MW Strom erzeugen.

Das größte schwimmende PV-System, das zu dieser Zeit entwickelt wird, ist eine im November 2011 angekündigte 2 MW Anlage im Wert von 11 Mio. SG$, die von Singapurs Economic Development Board (EDB) für das Tengeh-Reservoir nördlich von Tuas geplant wird, nachdem das 2008 gegründete und der National University of Singapore (NUS) angeschlossene Solar Energy Research Institute of Singapore (SERIS) die bisherigen Floatovoltaics-Projekte geprüft hat. Das Projekt wird aber nicht realisiert – allerdings wird an diesem Standort im Jahr 2016 eine wesentlich interessantere Anlage installiert (s.u.).

Ende 2012 plant die Firma, deren Hauptgeschäft eigentlich die Installation konventioneller Solarsysteme für Privathäuser und Gewerbebetriebe ist, ihren Sitz samt Forschungs- und Entwicklungszentrum nach Petaluma zu verlegen. In diesem Jahr wird auch ein Patent mit dem Titel ‚Floating support structure for a solar panel array‘ beantragt und erteilt (US-Nr. 2012040276).

Die SPG wird 2014 an die Firma SunEdison verkauft, nachdem die beiden Unternehmen schon mehrere Jahre bei der Errichtung konventioneller Solaranlagen kooperiert hatten. Die SunEdison geht wiederum im April 2016 in die Insolvenz. Mit schwimmenden Solaranlagen scheint man sich in der Zwischenzeit aber nicht mehr beschäftigt zu haben.


Im Jahr 2007 wird auch ein Pilotprojekt mit einer Leistung von insgesamt 20 kW in Aichi bekannt, das vom japanischen Umweltministerium finanziert und von einer Gruppe von Forschern des National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) in Japan realisiert wird. Es wird als das „erste Solarprojekt, das jemals auf dem Wasser gebaut wurde“ bezeichnet. Ziel dieser Forschung ist die Einführung des Konzepts schwimmender PV-Systeme sowie eine Analyse der Auswirkungen der Modultemperatur auf die Leistung des PV-Systems.

Dabei wird die Stromerzeugung einer wassergekühlten und einer luftgekühlten Anlage von jeweils 10 kW miteinander verglichen, die mit horizontal installierten PV-Paneelen bestückt sind. Bei den Versuchen wird festgestellt, daß die großen Unterschiede zwischen den beiden Systemen hauptsächlich auf Vogeldreck auf dem luftgekühlten PV-System zurückzuführen sind, was die Paneele-Effizienz um rund 8 % verringert – im Gegensatz zu dem wassergekühlten System, das dank einer Reihe von Sprinklern, die regelmäßig alle zehn Minuten einen Wasserschleier über die gesamte Oberfläche verteilen, sauber gehalten wird.


Seit dem Jahr 2008 besteht das spanische Ingenieur- und Produktentwicklungsunternehmen Isigenere aus Beneixama, Alicante, das laut eigenen Angaben Pionierarbeit im Bereich schwimmender Solarsysteme leistet und seine patentierte Technologie im Laufe der Jahre zum „hochwertigsten, langlebigsten und kosteneffizientesten schwimmenden Solarsystem auf dem Markt perfektioniert“ hat.

FPV-Anlage in Dettelbach

FPV-Anlage
in Dettelbach

Es werden vier Versionen des Isifloating genannten modularen Systems entwickelt, welches die Energieeffizienz aufgrund des Kühleffekts um 10 – 15 % gegenüber Solarsystemen am Boden erhöht, und die Wasserverdunstung dank der fast vollständigen Abdeckung der Wasseroberfläche um bis zu 85 % reduziert. Das spezielle Montagesystem vermeidet auch den Kontakt zwischen den Solarmodulen und den Teichrändern.

Nach Angaben des Technologieunternehmens bieten Montagestrukturen, die bis zu 240 kg tragen können, aufgrund ihres aerodynamischen Designs, das eine Neigung der Solarmodule von 5° gewährleistet, einen nur minimalen Windwiderstand. Die Strukturen sollen bei Temperaturen von - 20° bis + 60°C funktionieren sowie Windgeschwindigkeiten von bis zu 180 km/h und Wellen von bis zu 1 m Höhe standhalten.

Befremdlich ist, daß auf der Firmen-Homepage keinerlei Referenzen über Umsetzungen genannt werden, obwohl es diverse Fotos von installierten Prototyp- und/oder Demonstrationsnlagen gibt, die bislang errichtet worden sind – wie z.B. im Jahr 2015 eine 30 kW Anlage in Barbastro. Bei der Recherche stellt sich heraus, daß die Firma ihre Informationen am liebsten ‚twittert‘. Wer sich also die Mühe einer Gesamtdokumentation machen möchte, nur zu.

Der Fachpresse kann man im November 2020 jedenfalls entnehmen, daß die Isigenere auf einem Steinbruchsee in der Nähe von Dettelbach in Bayern eine schwimmende Solaranlage mit einer Leistung von 739 kW installiert hat. Hier sitzen 1.896 PV-Paneele auf doppelt so vielen Schwimmkörpern der Version Isifloating 4.0, die auf einer Doppelschwimmkonstruktion basieren und aus einem mit UV-Zusätzen und Antioxidantien versetzten Polyethylen hoher Dichte hergestellt werden. Die Anlage wird den örtlichen Zementproduzenten HeidelbergCement mit rund 700.000 kWh Strom pro Jahr versorgen.

Die Isigenere erklärt, daß sie eine jährliche Produktionskapazität von 80 MW hat und diese Zahl nun innerhalb von vier Monaten verdoppeln will.

Im Januar 2021 folgt die Meldung, daß der spanische Entwickler gemeinsam mit dem PV-Systemintegrator MarEtec nun auch eine schwimmende Anlage mit einer Leistung von 338 kW auf den Oberflächen zweier benachbarter Teiche in Rilland, Provinz Zeeland, in den Niederlanden errichtet hat, von denen einer der Bewässerung dient und der andere das Wasserreservoir der Gemeinde gegen Brände ist. Die Isigenere installiert hier 1.692 Schwimmkörper für 846 Solarmodule.

Reinigungsroboter von TG hylift

Reinigungsroboter
von TG hylift

Interessant ist auch ein Bericht vom März 2021 darüber, daß die Isigenere an einer (zu einem unbekannten Zeitpunkt errichteten)  schwimmenden 500 kW Anlage auf einem Bewässerungsteich in der südspanischen Provinz Mérida einen neuen Reinigungsroboter testet – obwohl die Anlage auch für Menschen leicht und sicher begehbar ist.

Der Roboter des deutschen Herstellers TG hylift trägt den Namen hyCleaner black Solar Facelift, ist modular aufgebaut und verwendet zur Reinigung der Paneele nur Wasser ohne Reinigungsmittel oder chemische Zusätze. Da es sich bei dem Schmutz auf den Platten nur um natürlichen Schmutz handelt, kann das Reinigungswasser ohne Probleme in den Teich zurückfließen.

Die Wasserversorgung wird über eine Schnellkupplung angeschlossen, und die Stromversorgung erfolgt über eingebaute Lithium-Ionen-Akkus. Der Roboter wird einfach von Hand auf der ersten Modulreihe plaziert und kann dann von einem Bediener über eine Fernbedienung mit mehr als 100 m Reichweite gesteuert werden. Das Roboter-Design sorgt für eine minimale Störung der Schwimmer, und große Laufräder erleichtern das Bewegen zwischen den einzelnen Modulen.


Im Jahr 2009 geht es gleich in mehreren Ländern kräftig voran. Das mit 500 kW größte dieser Projekte wird in Bubano bei Imola, Italien, von der in Verrayes ansässigen Firma Byro Srl realisiert, einem nicht näher definierten Zusammenschluß von zwei (o. vier) lokalen Unternehmen, die zu gleichen Teilen an dem Projekt beteiligt sind‘. Das Flotovoltaico genannte System schwimmt in einem See, ist an das Stromnetz angeschlossen und bezieht Einnahmen gemäß dem Einspeisetarif.

Ein interessantes Merkmal dieses Projekts ist, daß es das erste schwimmende PV-Projekt ist, das Schnee und Eis ausgesetzt war. Die Auswirkungen betrafen aber nur die Paneele selbst, da das Klima in der Umgebung nicht so kalt war, daß das Wasser gefrieren konnte. Über das ganze Jahr gerechnet sprechen die Entwickler von einer Steigerung der Stromerzeugung um 20 - 25 % aufgrund des Kühleffekts des Wassers.

Überraschenderweise ist später von dem Flotovoltaico-System nicht einmal auf der Firmen-Homepage mehr die Rede.


Im Rahmen einer Kooperation zwischen der Universitat Politècnica de València und dem 2006 gegründeten Unternehmen Celemin Energy Sl installiert ein Forschungsteam im Jahr 2009 eine 24 kW PV-Anlage auf einem Wasseraufbereitungsreservoir in Agost in Spanien, die in erster Linie die Wasserverdunstung reduzieren soll. Was durch ihre geringe Größe im Vergleich zu dem Reservoir nur bedingt funktioniert.

Aufgrund ihrer guten Leistung wird Floß-Anlage El Negret allerdings im darauffolgenden Jahr auf 300 kW eandere Quellen: 400 kW) erweitert, und der jährliche Stromertrag liegt seitdem im Durchschnitt bei knapp 30 GWh. Das von dem Agraringenieur Emilio Pons entwickelte und von der Celemin Energy patentierte System trägt den Namen Sistema de Cubiertas Flotantes Fotovoltaicas (CFFV) und soll die Verdunstung des Wassers um 90 % verhindern. Das Unternehmen versucht, sein Projekt ebenfalls auf internationaler Ebene umzusetzen, scheint damit aber keinen Erfolg zu haben.

Projekt Lotus

Projekt Lotus


Im Dezember 2009 errichtet der in Cisternino beheimatete italienische Photovoltaik-Installateur Enerdaiet s.r.l. (o. D.A.E.I.T. s.r.l.) eine 20 kW Solaranlage auf einem Bewässerungsteich in Solarolo, Provinz Ravenna, die als biologisch inspirierte, schwimmende PV-Anlage in Form der Lotuspflanze (Nelumbo nucifera) gestaltet ist und einen Durchmesser von etwa 25 m hat. Bei der modularen Array-Einheit entscheidet man sich dafür, die Module nur um 8° zu neigen, um die Leistungsdichte der Anlage zu maximieren,  das später als Projekt Lotus bezeichnet wird.

Die Konstruktion der Einheit ist der Struktur in Bubano sehr ähnlich und besteht darin, die Strukturkomponenten zu minimieren und einen Kanal zu schaffen, durch den die Paneele von unten gekühlt werden können. Eine ähnliche Anlage wird in Avetrana in der Provinz Tarent gebaut, deren Arbeiten Ende Mai 2010 abgeschlossen sein werden.

Zuvor hatte die Enerdaiet in der Region Emilia Romagna 2008 einen netzverbundenen 20 kW Prototyp installiert – und ansonsten nur 2 MW im Form konventioneller Photovoltaik-Parks errichtet. Im Mai 2010 wird das patentierte Lotus-Projekt auch auf der SolarExpo in Verona vorgestellt. Über weitere Umsetzungen ist nichts zu finden.


Meldungen von Anfang 2010 zufolge will sich auch die israelische Firma Sunday Naturpower mit schwimmenden Solarzellen-Paneelen beschäftigen. Es sind zwar keine tatsächlichen Solar-Inseln, aber wenigstens werden hier einige Demonstrationsprojekte gestartet, die sich später hochskalieren und dann auch auf offener See einsetzen ließen.

Das 2007 gegründete Unternehmen bereitet die Installation einer 5 MW PV-Anlage auf einem Wasser-Reservoir im Kibbuz Zeelim in der Negev-Wüste vor. Das bereits genehmigte Projekt soll ca. 30 Mio. $ kosten. Die Technologie der schwimmenden PV-Anlage soll zum einen die Paneele kühlen und dadurch die Stromerzeugung optimieren, und zum anderen die Verdunstung in den glühend heißen Sommermonaten reduzieren. Es läßt sich aber nichts über eine Realisierung des Projekts finden, und die erwähnte Firma scheint inzwischen völlig verschwunden zu sein.

Allerdings wird am selben Standort über zehn Jahre später eine großformatige Umsetzung realisiert (s.u.).


Im Juli 2010 berichtet die Presse, daß die in Jerusalem ansässige Firma Solaris Synergy Ltd. eine konzentrierte Photovoltaik-Technologie für schwimmende Solaranlagen entwickelt hat, die eine innovative Verdunstungs-Kühltechnologie namens Aquasun (o. aQuasun) umfaßt, welche die Siliziumzellen auf einer niedrigen und stabilen Temperatur hält. Ein Spiegelsystem, das die Sonnenstrahlen auf die Paneele bündelt, steigert deren Effizienz so weit, daß weniger Paneele benötigt und die Kosten signifikant gesenkt werden können.

Ein weiteres interessantes Merkmal dieser Konstruktion ist, daß sich die Paneele automatisch anpassen können, um die Windlast zu verringern, da der Wind ein Drehmoment erzeugt, das die Neigung der PV-Paneele abflacht. Ich habe darüber bereits ausführlich im mehrfach erwähnten Kapitelteil Concentrating Photovoltaic (CPV) Anlagen berichtet.

Mit dem israelischen Wasserversorger Mekorot wird eine Vereinbarung über die Installation eines schwimmenden Konzentratorsystems auf einem Wasserreservoir unterzeichnet, die im Folgejahr erfolgen soll. Das 50 kW Pilotprojekt könnte laut Solaris später auf 3 MW erweitert werden.

Mekorot, dem die meisten der mehr als 400 Stauseen Israels gehören, und der gleichzeitig auch der größte Stromverbraucher des Landes ist, wird zunächst die Fähigkeit des Systems testen, mit Umweltfaktoren wie Wind, Wellen und lebenden Organismen umzugehen. Ebenso sollen die Wasserqualität und die Auswirkungen der Wasserbedeckung des Systems auf Temperatur, Verdunstung, Sauerstoff, Fisch- und Algenwachstum bewertet werden.

Solaris unterzeichnet 2010 auch einen Vertrag mit der französischen EDF-Gruppe, die ein Entwicklungspartner des Systems ist, um auf dem Stausee eines Wasserkraftwerks in Caderache in der Provence eine Anlage zu installieren, die ab September 2011 einer neunmonatigen Testphase unterzogen wird. Die Kombination von schwimmenden Solarpaneelen mit Wasserkraftwerken hat einen besonderen Reiz, da die Solarenergie den Gesamtertrag der Anlage erhöht, während die Wasserkraft die schwankende Leistung der Solaranlage ausgleicht.

Außerdem kann die Solaranlage in Zeiten hoher Sonneneinstrahlung den Strom direkt in das Netz einspeisen, während das Reservoir das Wasser für eine spätere Nutzung speichert. Hinzu kommt, daß die Wasserkraft mit schätzungsweise 1.170 GW weltweit installierter Kapazität den größten Anteil der erneuerbaren Energien ausmacht und dabei fast 17 % der weltweiten Elektrizität erzeugt – und gleichzeitig auch noch eine Wasserfläche von etwa 256.700 km2 bietet, die das Potential für etwa 4.400 GW schwimmende PV-Anlagen hat.

Bereits im Februar hatte Solaris einen Prototypen auf der 4. Internationalen Konferenz für erneuerbare Energien in Eilat vorgestellt. Es ist das erste schwimmende Photovoltaik-Konzentratorsystem (F-CPV) der Firma, das am Center for Renewable Energy and Energy Conservation des Arava Institute for Environmental Studies im Kibbutz Ketura, nördlich von Eilat, installiert und an das Netz der Israel Electric Corp. angeschlossen ist.

Im Jahr 2015 wird auf dem Eshkol-Reservoir in Jerusalem eine 50 kW FPV-Anlage installiert. Die Solaris soll zudem Projekte in Singapur und in den USA realisiert haben, doch darüber läßt sich nichts näheres finden. Inzwischen ist auch diese Firma nicht mehr existent.


Ebenfalls im Jahr 2010 wird auf dem Weingut Terra Morettis Petra in Suvereto, Italien, ein 200 kW System installiert, das mit einem kleinen Elektromotor zum Antrieb des  Nachführmechanismus ausgestattet ist. Außerdem ist vor den Paneelen ein Reflektor angebracht, um die Menge der empfangenen Sonnenstrahlung zu maximieren.

Das auf Polyethylen-Rohren schwimmende Systems des Entwicklers Marco Rosa-Clot, einem Professor der Universität Florenz, und seiner in der Toskana beheimateten Firma Scienza Industria Tecnologia S.r.l. (SCINTEC, SIT), die auf die Herstellung von Laser-, Umwelt- und Sanitärtechnik spezialisiert ist, wird als Floating Tracking Cooling Concentrating Systems (FTCC) bezeichnet. Wegen der modularen Bauweise der nur 1 m hohen und deshalb kaum sichtbaren Anlagen sind Leistungen von 20 – 200 kW möglich.

Colignola

FPV-Anlage Colignola

Die Form des Systems, an dessen Entwicklung auch die Università di Pisa und die Università degli studi di Catania sowie die Firma Koiné Multimedia beteiligt sind (s.u.), ist als kreisförmiger oder auch rechteckiger Schwimmkörpern mit zwei Modulen konzipiert und soll 20 % weniger kosten als eine vergleichbare landbasierte Konfiguration. Ein großer Teil der Struktur besteht aus Metallstreben und Plastikrohren, die die Paneele in einem optimalen Winkel von 40° und den Reflektor davor halten und gleichzeitig der Sonnenbewegung folgen.

Eine weitere Prototyp-Anlage, allerdings mit nur 30 kW, wird im September 2011 auf dem See Colignola in der Nähe von Pisa fertiggestellt. Die PV-Paneele dieser 20 m breiten Anlage sind nicht geneigt, sondern horizontal montiert, wobei die Spiegel in einem Winkel von jeweils 60° an der Süd- und Nordseite der Paneele angebracht sind und eine V-Form bilden, was zu einer Verdoppelung der auf die PV-Paneele wirkenden Sonneneinstrahlung führt. Hier soll der Jahresertrag um 60 – 70 % höher liegen als bei einer konventionellen, fest auf dem Boden montierten Anlage.

Der nächste Beitrag von SCINTEC erfolgt im Rahmen einer Partnerschaft mit dem französischen Unternehmen Osesol, das 2011 in der Vendée, ebenfalls Frankreich, einen ersten 4 kW Prototyp installiert, gefolgt von einer 100 kW PV-Anlage in Pommeraie-sur-Sevre in Frankreich im Jahr 2012. Die Osesol-Anlagen sind auf einer Struktur montiert, die vollständig aus PVC besteht, was zu Kosteneinsparungen gegenüber den Anlagen in Italien führt, die Metallstreben für die Befestigung der PV-Paneele nutzen.

Zudem baut die Firma Samsung Techwin (später: Hanwha Techwin) in Zusammenarbeit mit der Koiné Multimedia im Jahr 2012 eine 20 kW Pilotanlage mit dieser Technologie in Cheongju (o. Chungju) in Südkorea, wo sie im Winter von Eis umgeben ist. Beide Anlagen werden von einer Forschungsgruppe der SCINTEC analysiert. Demnach ermöglicht das über den Paneelen zirkulierende kühlende Wasser eine Steigerung der Energieproduktion um etwa 10 %.


Im Jahr 2010 wird von der Mining Innovation Rehabilitation and Applied Research Corp. (MIRARCO) der Laurentian University in Greater Sudbury, Ontario, Kanada – dem laut eigener Aussage größten gemeinnützigen Unternehmen für angewandte Forschung in Nordamerika – die erste halbgetauchte schwimmende Dünnschicht-Testanlage mit einer Leistung von 0,57 kW in Betrieb genommen, die auf einem Teich im Forschungszentrum Vale Living with Lakes Centre in Sudbury installiert worden ist (es gibt Quellen, welche die Installation auf das Jahr 2012 bzw. 2013 verlegen).

MIRARCO-System

MIRARCO-System

Das Projekt mit dem Titel Offshore Passive Photovoltaics (OPPV) wird von der Regierung Maltas, dem Malta College of Arts, Science and Technology (MCAST) und weiteren Forschungspartnern unterstützt. Die Umsetzung von FPV-Kraftwerken auf dem Meer wird als Offshore Floating Phtovoltaics (OFPV) bezeichnet.

Das OFPV-System besteht aus flexiblen Solarpaneelen, die sich leicht biegen lassen, so daß sie sich mit dem Wasser bewegen, anstatt den Wasserbewegungen entgegenzuwirken. Jedes Paneel ist 1 m2 groß und kann 100 W Strom erzeugen. Den Entwicklern zufolge ist ein solches System den Belastungen durch Wellen, Gezeiten und starken Wind nicht so stark ausgesetzt wie die auf Pontons montierten Systeme. Außerdem stellen die flexiblen Paneele ein geringeres Risiko für Schiffe dar als massive Solarpaneele, die zudem teure Stützkonstruktionen erfordern.

Daß die schwimmende Solaranlage im Mittelmeer vor Malta getestet werden soll, ist im August 2014 zu erfahren. Die Knappheit an Land schließt den Bau von bodengestützten Solarfarmen in großem Maßstab aus, weshalb die nur 316 km2 große Insel sehr motiviert ist, das tatsächlich maritime FPV-Experiment zu wagen, was sich bislang noch niemand getraut hat.

Die bisherigen schwimmenden Solaranlagen wurden alle auf stillen Gewässern errichtet. Die Installation und der Betrieb von FPV-Anlagen auf offener See ist jedoch eine ganz andere Sache, da hier Faktoren wie Seetauglichkeit, die Auswirkungen der Salztrocknung auf die Leistung der Module, Kühlungs- und Reflexionseffekte sowie die starke Korrosion berücksichtigt werden müssen. Eine weitere Herausforderung stellt der starke Seeverkehr in Küstengewässer dar.

Hierzu finanziert das Malta Council for Science and Technology (MCST) ein dreijähriges Forschungsprojekt mit 200.000 €, das den Namen SolAqua trägt und von Prof. Luciano Mulè Stagno vom Institut für nachhaltige Energie an der Universität Malta geleitet wird.  Es soll die technische und finanzielle Machbarkeit von schwimmenden Solarpaneelen im offenen Meer testen. Die Industriepartner sind die Firmen Pandia Energy Ltd. und General Membrane Ltd.

SolAqua ist ein Drei-Phasen-Projekt. Phase 1, die im Dezember 2014 eingeleitet wird, sieht einen einjährigen Test mit einem 20 x 20 m großen, aus Flößen bestehenden Prototyp vor, auf denen flexible Paneele angebracht sind, die rund 8 kW saubere Energie erzeugen können. Anschließend werden eigene, von der Universität Malta vorgeschlagene Designs getestet. Hierzu war bereits im März 2013 eine im Netz einsehbare Studie mit dem Titel ‚Proposing offshore photovoltaic (PV) technology to the energy mix of the Maltese islands‘ erschienen.

Im November 2015 wird  eine weitere Studie mit dem Titel ‚Floating Photovoltaic Arrays to Power the Mining Industry: A Case Study for the McFaulds Lake (Ring of Fire)‘ für den Norden Ontarios veröffentlicht, die darauf hindeutet, daß die Kosten pro Kilowattstunde, die mit den PV-Systemen erzeugt werden, für abgelegene Minen wie den Ring of Fire niedriger sind als die Kosten für die Installation und den Betrieb von dieselbetriebenen Generatoren.

SolAqua Version 2

SolAqua
Version 2

Beim Projekt SolAqua sind inzwischen verschiedene Entwürfe getestet worden, sowohl durch Modellierung als auch auf See. Ein Ansatz besteht darin, schwimmende Flöße mit PV-Anlagen darauf zu bauen, die so robust und kostengünstig wie möglich sind. Der andere Ansatz umfaßt kleine, speziell konstruierte PV-Anlagen, die selbst schwimmen und daher kein Floß zu ihrer Unterstützung benötigen. Es ist bald klar, daß die Methode mit den großen schwimmenden Flößen sowohl technologisch machbar als auch wirtschaftlich ist.

Die endgültigen Prototyp des Projekt wird im Juni 2016 in Betrieb genommen worden und das Projekt SolAqua  wird in diesem Jahr abgeschlossen. Die Untersuchen bringen Malta an die Spitze der Forschung im Bereich der schwimmenden Solarzellen auf offenem Meer. Die Ergebnisse werden auf zwei internationalen Konferenzen vorgestellt: auf dem Offshore Energy and Storage Symposium in Malta und auf der Europäischen Photovoltaik-Konferenz EU PVSEC 2016 in München.

Danach ist lange nichts mehr über den MIRARCO-Ansatz zu hören, und erst im August 2019 wird gemeldet, daß das o.e. MCAST ein neues Projekt zur Errichtung einer großen schwimmenden Solaranlage in maltesischen Hoheitsgewässern leitet. Das neue OPPV-Projekt wird im Rahmen einer Zusammenarbeit mit der MIRARCO sowie den Firmen Econetique Ltd., einem lokalen Unternehmen im Bereich der erneuerbaren Energien, und Malta Mariculture Ltd. verfolgt, die zu Azzopardi Fisheries, einem wichtigen Akteur der maltesischen Fischereiindustrie, gehört.

Nun erfährt man, daß bereits 2018 ein erstes Pilotsystem auf See eingesetzt wurde, über das sich aber keine Details finden lassen. Die von diesem System auf See gewonnenen Daten wurden mit einem System an Land verglichen, das in der Nähe des Meeres in Ċirkewwa aufgestellt wurde. Die gesammelten Daten werden für die Entwicklung und Einrichtung eines Folgesystems verwendet, das im Laufe des Jahres 2019 auf See eingesetzt werden soll.

Dafür bestehen reale Chancen, denn der MCAST gelingt es gemeinsam mit ihren Partnern, über das FUSION: R&I Technologie-Entwicklungsprogramm eine umfangreiche Finanzierung des Projekts zu sichern, so daß es diesmal vielleicht zur Realisierung einer größeren FPV-Anlage kommt.

SUNdy Grafik

SUNdy
(Grafik)


Um im Kontext zu bleiben: Ein weiteres flexibles, schwimmendes PV-Konzept namens SUNdy wird auf der Singapore International Energy Week im Oktober 2012 von der norwegischen Det Norske Veritas (DNV) vorgestellt, einer international tätigen Klassifikationsgesellschaft und Dienstleister in den Bereichen technische Beratung, Ingenieurleistungen, Zertifizierungen und Risikomanagement. Die Beschäftigung mit der FPV-Technologie läuft unter ‚Nachhaltigkeitsdienstleistungen für die Energiewirtschaft‘.

SUNdy ist ein groß angelegtes, dynamisches schwimmendes Offshore-Solarfeldkonzept, das aus einer Reihe von sechseckigen schwimmenden Arrays mit jeweils etwa 4.200 Solarmodulen besteht, die eine große Solarinsel mit einer Kapazität von 2 MW bilden. Das Konzept verwendet 560 W Dünnschicht-Solarmodule, die so flexibel und leicht sind, daß sie sich der Wasseroberfläche anpassen können. Die Aufteilung der Solarzellenfelder in vorgefertigte Abschnitte ermöglicht eine Fertigung in großem Maßstab und eine rationelle Montage auf See.

Im September 2013 schließen sich die beiden bisherigen Konkurrenten DNV und Germanischer Lloyd (GL) zusammen und gehen in der neuen DNV GL-Gruppe auf, deren Geschäftsbereich DNV – Energy nun für die PV-Projekte verantwortlich ist. Das in in Singapur beheimatete DNV Clean Technology Centre (CTC) bzw. die DNV KEMA Energy & Sustainability planen jetzt ein Netzwerk aus Solarkraftwerk-Inseln, die miteinander verbunden ein Solarfeld von 50 MW ergeben. Doch auch diese Aktivitäten kommen schnell zum erliegen und das SUNdy-System verschwindet wieder in der Versenkung.


Im Oktober 2010 wird berichtet, daß der in Seoul ansässige koreanische Solarentwickler Solkiss das „weltweit erste schwimmende System zur Erzeugung von Solarenergie“ entwickelt habe, das die Energieeffizienz um 30 – 40 % im Vergleich zu bestehenden Solarenergie-Systemen steigern sowie Kosten und Umweltschäden reduziert.

Das patentierte System ist das Ergebnis eines dreijährigen Forschungsprojekts, welches das Solkiss-Ingenieurteam gemeinsamen mit dem New & Renewable Energy Material Development Center der Chonbuk National University in der Provinz North Jeolla durchgeführt hat.

Die Sunflower genannten und von zwei Rotationsmotoren angetriebenen Module folgen der Sonne, was laut einer Schätzung eine 16 %-ige Steigerung der Energieausbeute gegenüber anderen Anlagen, die auf dem Wasser installiert sind, bzw. 22 % im Vergleich zu konventionellen statischen Solaranlagen, die an Land installiert sind. Eine erste Versuchsanlage geht 2013 in Betrieb.

FPV-Anlage in Anseong

FPV-Anlage
in Anseong

Eine weitere FPV-Anlage mit einer Kapazität von 465 kW wird von Solkiss im Jahr 2014 auf dem Geumgwang-Stausee in der Stadt Anseong südlich von Seoul installiert. Sie bedeckt eine Fläche von rund 8.000 m2. Bauherr ist die in Naju beheimatete Korea Rural Community Corp., während die 1.550 multikristallinen Module von dem südkoreanischen Hersteller SolarPark Korea Co. Ltd. stammen.

Im Juni 2017 gibt die Solkiss bekannt, daß sie an zwei Stauseen in der Stadt Hwaseong, ebenfalls südlich von Seoul, die „weltweit größte schwimmende Anlage zur Erzeugung von Solarenergie“ bauen wird, die dem Lauf der Sonne folgt. Auf dem Deoku-Stausee wird ein sich drehendes Kraftwerk mit einer Kapazität von 2,67 MW entstehen, während zwei weitere am Myeoku-Stausee zusammen 3 MW Energie erzeugen werden. Die Arbeiten sollen bis Ende November abgeschlossen sein. Es läßt sich jedoch nichts darüber finden, daß diese Projekte tatsächlich umgesetzt worden sind.

Ebenso verhält es sich mit einer im März bekundeten Absicht, eine 500 MW FPV-Anlage in der Provinz Yen Bai im Süden von Vietnam zu installieren.

Nur einen Monat später, im Juli 2017, unterzeichnet die Solkiss mit der Hanwha Q Cells Co., der Solarenergie-Einheit des südkoreanischen Mischkonzerns Hanwha Group, sowie der Energieerzeuger Korea Hydro & Nuclear Power Co. (KHNP) eine Vereinbarung, um gemeinsam eine schwimmende 80 MW Solarstromanlage auf einem lokalen Stausee zu bauen. Der Standort steht allerdings noch nicht fest. Die Parteien planen, die Anlagentechnologie in Zukunft gemeinsam zu exportieren und gleichzeitig ihr lokales Geschäft auszubauen.

FPV-Anlage in Sangju halber Ausbau

FPV-Anlage in Sangju
(halber Ausbau)

Zeitgleich plant die Korea Rural Community Corp. bis 2019 die Installation von 280 MW FPV-Kapazität an drei Standorten. 200 MW davon sollen auf zwei Seen in der Nähe der Stadt Dangjin in der Provinz Chungcheongnam errichtet werden, während eine schwimmende 80 MW Solaranlage für ein Gelände am südlichen Ende der koreanischen Halbinsel im Kreis Goheung in der Provinz Jeollanam geplant ist.

Die Hanwha Q Cells wiederum hatte bereits im Oktober 2015 auf dem Otae / Jipyeong-Stausee in der Stadt Sangju in Südkorea ein zweiteiliges schwimmendes 6 MW Kraftwerk in Betrieb genommen, das aber nicht auf der Technologie von Solkiss basiert. Es bedeckt eine Gesamtfläche von etwa zehn Fußballfeldern und weist einen durchschnittlichen Jahresertrag von 8,6 GWh auf.

Danach ist von der Firma Solkiss aber nichts mehr zu hören – während die Hanwha Q Cells im November meldet, daß sie auf dem Seokmun-See in Dangjin in der südkoreanischen Provinz Chungcheongnam-do den mit 100 MW „weltweit größten schwimmenden Solarpark“ bauen wird. Der erste Spatenstich soll im Jahr 2019 erfolgen, und die Anlage, die eine Fläche von 1,2 Mio. m2 bedecken wird, wird voraussichtlich 2020 voll betriebsbereit sein.

Im April 2018 folgt die Meldung, daß die Firma 6.100 monokristalline Photovoltaikmodule für ein schwimmendes Solarkraftwerk liefern wird, das auf einem lokalen Stausee in der Nähe von Lingewaard im Osten der Niederlande gebaut werden soll. Die Module mit einer Gesamtleistung von 1,85 MW werden bis Juni auf einer Wasserfläche von etwa 15.800 m2 installiert und sollen 1,5 GWh pro Jahr erzeugen. Weitere Anlagen werden ab 2020 gebaut (s.u.).


Bleiben wir jedoch erst einmal bei den Anfängen des Jahres 2011.

So geht im Februar auf einem Steinbruchsee in Piolenc im Département Vaucluse in Frankreich ein erstes 15 kW FPV-Pilotprojekt der französischen Firma Ciel & Terre in Betrieb (auch: Ciel et Terre International). Das 2006 gegründete Unternehmen mit Sitz in Sainghin-en-Mélantois hatte bislang in Frankreich und auf La Réunion 55 mittelgroße und große PV-Aufdach- und Freiflächenanlagen errichtet.

Ab 2010 erfolgt die Entwicklung und Patentierung der Hydrelio-Technologie, die auf einem modularen uns skalierbaren System beruht. Das Basismodul besteht aus zwei Schwimmern aus Polyethylen hoher Dichte (HDPE), das gegenüber Korrosion sehr widerstandsfähig ist. Es gibt einen keilförmigen Hauptschwimmer, auf dem die Module montiert werden, und einen zweiten Schwimmer mit Tretfläche, der für die Zugänglichkeit und Wartung eingerichtet ist. Auf der Nahaufnahme sind die verschiedenen Module und ihre Montageform gut erkennbar.

Hydrelio-Technologie der Ciel & Terre

Hydrelio-Technologie
der Ciel & Terre

Einer der besonderen Vorteile des Hydrelio-Systems ist die leichte Montage: Der schwimmende Rahmen läßt sich zusammenstecken, und der größte Teil der Montage erfolgt an Land, so daß es sicher und relativ einfach ist. Die Plattform in Piolenc ist mit dem ersten Prototyp der Hydrelio-Technologie ausgestattet und trägt 64 Solarmodule.

Im Jahr 2013 beendet die Firma ihr traditionelles Geschäft mit Aufdachanlagen und richtet sich vollständig auf schwimmende Solaranlagen aus. Die Installation des weltweit ersten kommerziellen FPV-Projekts mit Hydrelio-Technologie erfolgt im Juli in Japan in Form einer 1,18 MW FPV-Anlage in Okegawa (s.u.). Außerdem wird in diesem Jahr die Holding Ciel & Terre International gegründet.

Bereits 2014 kann Ciel & Terre neben der Installation von drei neuen Anlagen in Japan auch in England und Thailand Fuß fassen. In Japan wird im Juni in der Stadt Kawagoe in der Präfektur Saitama eine schwimmende 696 kW Anlage auf einem Regenwasserrückhaltebecken errichtet, im September die Maeno Ike Anlage mit einer Leistung von 848 kW in der Stadt Ono in der Präfektur Hyogo auf einem Bewässerungsreservoir, und im November das Yasugi Ike FPV-Kraftwerk mit 1.098 kW, das sich in der Präfektur Shimane befindet.

In Berkshire, England, nimmt die Ciel & Terre im September 2014 ein 200 kW FPV-Kraftwerk auf einem Bewässerungsreservoir in Betrieb. Die Anlage der Sheeplands Farm bei Wargrave erzeugt grünen Strom, der vor Ort selbst verbraucht wird, um die Pumpen des Reservoirs für die Bewässerung der Farm anzutreiben. Die Plattform trägt 800 Solarpaneele – und wirkt wie eine Initialzündung.

Der landesweit erste Solarpark auf dem Wasser geht auf den Farmer Mark Bennett zurück, der darüber hinaus zusammen mit Ciel & Terre die Firma Floating Solar UK gründet, um die FPV-Kraftwerke in Großbritannien zu vertreiben – die dort bald darauf wie die Pilze sprießen.

Darüber hinaus wird im Oktober in Samut Songkhram in Thailand auf einer großen Aquakulturanlage eine erste 5 kW FPV-Pilotanlage namens Yothathikan installiert.

Bald darauf erfolgt der Eintritt in neue Märkte, wie China und Südkorea (2015), die ASEAN-Staaten (2017) sowie Indien und Brasilien (2018). Gleichzeitig nimmt die Zahl der umgesetzten Projekte ab 2015 stark zu. In diesem Jahr sind es beispielsweise schon 19, die meisten davon in Japan. Ihre Aufzählung würde diese Übersicht sprengen, sie sind auf der Firmen-Homepage von Ciel & Terre aber vorbildlich dokumentiert.

FPV-Anlage in Sungai Labu

FPV-Anlage
in Sungai Labu

Nach dem Stand von Mitte 2021 kann die Firma eine kumulierte installierte FPV-Leistung von über 590 MW aus mehr als 230 Anlagen vorweisen.

Besondere Erwähnung verdienen dabei die schwimmende Photovoltaikanlage im Distrikt Sepang in Malaysien mit einer Leistung von 108 kW, die erste ihrer Art in diesem Land. Die auf einem Wasserspeicherbecken installierte FPV-Anlage von Sungai Labu geht im November 2015 in Betrieb und erzeugt Ökostrom für das örtliche Netz.

In den USA startet die Ciel & Terre im März 2016 recht bescheiden mit einer schwimmenden 5 kW Prototypen-Anlage in Orlando, Florida, die auf einem Rückhaltebecken der University of Central Florida in Orlando (UCF Orlando) installiert ist. In den Pressemeldungen ist es oftmals (nur) eine Gruppe von Studenten der Universität, welche die schwimmende Solaranlage mit 20 Paneelen entwickelt haben. Die Anlage speist ihre Energie in das Stromnetz des Campus ein, was es dem studentischen Team ermöglicht, die Technologie zu testen und die Stromproduktion zu verfolgen.

Um eine gleich große Solaranlage auf einem Dach zu installieren, hätten die Universität hingegen umfangreiche und teure Nachrüstungen auf den meisten ihrer Dächer vornehmen müssen. Nach den ersten ermutigenden Ergebnissen spricht das Nachhaltigkeitsteam bereits darüber, die Anlage zu einem 900 kW Prototyp auszubauen.

FPV-Anlage in Gardenia

FPV-Anlage
in Gardenia

Auch die Orlando Utilities Commission (OUC), ein kommunales öffentliches Versorgungsunternehmen in Florida, ist ein früher Anwender von schwimmenden Solaranlagen und installiert im Februar 2017 auf einem Regenrückhaltebecken der Betriebsstätte Gardenia ein 31,5 kW System, das die Ciel & Terre als ihr erstes vollwertiges US-Projekt bezeichnet. Die schwimmende Hydrelio-Anlage besteht aus 100 PV-Modulen und wird bis zu 51.000 kWh pro Jahr erzeugen.

Die Entwicklungsarbeit in Florida leitet die Partnerfirma D3Energy, die 2013 als Unternehmen für erneuerbare Energien gegründet wurde, das sich ausschließlich auf die Entwicklung schwimmender Solarprojekte konzentriert und das die Ciel & Terre als Produktionspartner hat. Die Firma wird uns weiter unten noch mehrfach begegnen.

Im Jahr 2020 beschließt die OUC, diese Anlage auf 182 Paneele bzw. 65 kW zu erweitern. Das Luftbild zeigt den Unterschied zwischen den 2017 installierten Paneelen (blau) und denen, die 2020 installiert werden (schwarz).

Auch an der UCF Orlando wird die FPV-Technologie weiterverfolgt, und Anfang 2020 startet ein bis Ende 2022 laufendes Forschungsvorhaben, bei dem die Leistung, die Lebensdauer, die Auswirkungen auf die Wasserqualität und die Wechselwirkungen mit der biologischen Vielfalt von schwimmenden Solaranlagen in verschiedenen Klimaregionen überwacht werden soll. Besonderes Interesse besteht darin herauszufinden, inwieweit FPV-Anlagen schädliche Algenblüten eindämmen oder beseitigen können.

FPV-Anlage von Alto Rabagão

FPV-Anlage
von Alto Rabagão

Die Forscher des Florida Solar Energy Center der UCF werden hierzu vier bestehende Anlagen in drei Klimaregionen nutzen: in feuchtem/subtropischem Klima (Orlando, Florida); in subarktischem/borealem Klima (Walden, Colorado); und in warmem Sommer-/Mittelmeerklima (Oakville und Windsor, Kalifornien). Zu Vergleichszwecken werden landgestützte Systeme in denselben Regionen beobachtet.

Partner sind neben der Ciel & Terre die OUC, die Stadtverwaltung von Orlando, die University of California Davis sowie das National Renewable Energy Laboratory (NREL). Gefördert wird das aktuelle Vorhaben mit 1 Mio. $ durch das US-Energieministerium.

Eine 22,1 kW Anlage von Ciel & Terre entsteht im Jahr 2016 zudem in Yavne in Israel (Nofar).

Seit November 2016 in Betrieb ist auch eine 218 kW FPV-Anlage in Montalegre, Portugal, die aus 840 Solarmodulen besteht und das erste Projekt der Firma ist, das auf einem Wasserkraftdamm-Reservoir installiert wurde. Für die schwimmende Solaranlage von Alto Rabagão mußte eine sehr spezielle Verankerungslösung für eine maximale Tiefe von 60 m entwickelt werden, die gleichzeitig eine Wasserstandsschwankung von 30 m bewältigt. Nach eigenen Angaben sei es das anspruchsvollste Verankerungssystem, das jemals für ein schwimmendes PV-Projekt gebaut wurde.

Im Juni 2017 gewinnt die Hydrelio-Lösung den Intersolar-Award in der Kategorie Photovoltaik – und im September 2018 startet der im Bereich erneuerbare Energien führende, unabhängige französische Stromerzeuger Akuo Energy mit dem Bau seiner ersten schwimmenden 17 MW Solaranlage in Frankreich, natürlich mit der Technologie von Ciel & Terre. Und natürlich handelt es sich dabei um „das größte schwimmende PV-System in Europa.“

Mit 47.000 monokristallinen Doppelglas-PERC-Solarmodulen von Trina Solar wird O’MEGA1 auf dem See im alten Steinbruch von Piolenc, Vaucluse – wo die Firma schon 2006 ihr erstes 15 kW FPV-Pilotprojekt installiert hatte (s.o.) – gehört die neue zu den leistungsstärksten Anlagen in Europa. Finanziert wird das Projekt mit 12,8 Mio. € von der Bank Natixis Energeco, gebaut wird es von Bouygues Energies Services, und in Betrieb geht es im März 2019.

FPV-Anlage der Sunengy

FPV-Anlage
der Sunengy


In Indien tut sich 2011 die Firma Tata Power Co. Ltd., ein Unternehmen der Tata-Gruppe und größter privater Energieversorger Indiens, mit dem australischen Startup-Unternehmen Sunengy Pty Ltd. aus Sydney zusammen, um eine Pilot-Installation der patentierten Liquid Solar Array-Technologie (LSA) zu errichten, die auf der konzentrierenden Photovoltaik basiert und aus einer Kunststofflinse nebst Kunststoffkonzentratoren besteht, die zweiachsig der Sonne nachgeführt werden.

Die enge Beziehung zwischen den beiden Unternehmen erklärt sich auch dadurch, daß Direktor der Sunengy, Rahul Shah, gleichzeitig auch Vizepräsident für Strategie und Geschäftsentwicklung bei Tata Power ist.

Das LSA-System, ein Geistesprodukt des australischen Wissenschaftlers und Ingenieurs Phil Connor, der auch Mitbegründer, Geschäftsführer und CTO von Sunengy ist, hat zudem die Besonderheit, daß sich die Linse drehen kann, um bei schlechtem Wetter unterzutauchen. Auch dieses System habe ich in dem schon mehrfach erwähnten Kapitelteil Concentrating Photovoltaic (CPV) vorgestellt (s.d.).

Mit dem Bau der Pilotanlage auf dem Stausee des Wasserkraftwerks Whalvan in Lonavala, in der Nähe von Mumbai, wird im August 2011 begonnen. Hier werde 90 Exemplare des LSA-Prototypen ins Wasser gebracht, die 0,92 m2 große Fresnellinsen mit einem Wirkungsgrad von nur 70 % verwenden. Die späteren Produktionseinheiten sollen hingegen mit 1,2 m2 großen Fresnellinsen mit einem Wirkungsgrad von über 80 % bestückt werden, was zu einer Leistung von 230 W pro Einheit führen wird.

Die Sunengy plant zudem, noch in diesem Jahr ein größeres System im Hunter Valley von New South Wales in Australien zu errichten. Über eine Umsetzung wird allerdings nichts gemeldet.

a es der rapide Rückgang der Kosten für herkömmliche flache PV-Module in den letzten drei Jahren es für die konzentrierenden PV-Technologien immer schwieriger gemacht, rentabel zu bleiben, entwickelt Sunengy ein zweites schwimmendes Solardesign, das herkömmliche Silizium-PV-Module mit einer patentierten, wassergetragenen Nachführtechnologie verbindet. Das sind dann aber auch die letzten Nachrichten über die Firma, die danach anscheinend verschwindet.

Marine-Solar Cells (Grafik

Marine-Solar Cells
(Grafik)


Im Oktober 2011 stellt der britische Designer Phil Pauley aus London das Konzept neuartiger, hybrider Solar- und Wellenenergie-Generatoren vor, die speziell für den Einsatz in Küstennähe gedacht sind. Die bojenartigen Marine-Solar Cells (MSC) verfügen über einen Mechanismus, der die von den Wellen erzeugte Bewegung einfängt – sowie über Photovoltaik-Zellen, die das Sonnenlicht nutzen.

Die hybriden Solarkonzentratoren sind kuppelförmig, um sowohl direktes als auch reflektiertes Licht von der Meeresoberfläche aufzufangen, wodurch sich der Ertrag um bis zu 20 % erhöht. Hunderte der Low-Cost-Solar/Wellen-Einheiten, die am Boden verankert sind, können leicht zu großen schwimmenden Farmen zusammengefaßt werden, die ihre Energie in Unterwasserleitungen einspeisen. Bislang handelt es sich jedoch nur um einen interessanten Vorschlag, der noch nicht einmal die Versuchsphase erreicht hat.


Um die Auswirkungen von dickem Eis auf die Wartungs- und Betriebsbedingungen schwimmender PV-Anlagen zu untersuchen, beauftragt das Wasserversorgungsunternehmen New Jersey American Water aus Voorhees, New Jersey, im Jahr 2011 das unabhängige Energieberatungs- und Projektentwicklungs-Unternehmen ENERActive Solutions Inc. aus Asbury Park mit dem Entwurf und der Installation eines 1,35 Mio. $ teuren FPV-Systems auf einem Reservoir der Kläranlage Canoe Brook in Short Hills, Millburn. Die beiden Partner arbeiteten bereits ab 2009 zusammen, um im Rahmen einer Machbarkeitsstudie 15 – 20 Standorte zu bewerten.

Die schwimmende Anlage mit einer Leistung von 112 kW (andere Quellen: 135 kW), die speziell konzipiert ist, den harten Witterungsbedingungen – wie starkem Wind, Regen, Frost, Schnee und Eis – standzuhalten, die in den Wintern im Norden New Jerseys keine Seltenheit sind, besteht aus 400 (andere Quellen: 538) schwimmenden Solarpaneelen von Suntech, die in einem Winkel von 14° zur Sonne angebracht sind. Die Anlage produziert rund 136.000 kWh Strom pro Jahr.

Da der Wasserstand des Reservoirs je nach Bedarf und Jahreszeit um bis zu 3 m schwanken kann, besitzt die Anlage ein elastisches Verankerungssystem der schwedischen Firma Seaflex AB, das aus zahlreichen sich kreuzenden, gummierten Trossen an Betonblock-Ankern besteht, die ihr erlauben, sich mit dem Wasserstand zu heben und zu senken.

Ein erwarteter Vorteil der Anlage ist die Verbesserung der Wasserqualität durch die Reduzierung der Algen, da die schwimmende Struktur Schatten spendet, was das Algenwachstum hemmt. Immerhin sind Algen der Hauptbestandteil, der in der Anlage entfernt wird, so daß weniger Algen im Quellwasser den Einsatz von Chemikalien bei der Aufbereitung verringern könnten. Außerdem sind Solarpaneele wesentlich sinnvoller als die sogenannten Schattenbälle (shade balls) aus Plastik, die mancherorts in die Wasserreservoire geschüttet werden um das Sonnenlicht zu blockieren.

Die FPV-Anlage, deren Entwurf und Bau nur wenige Monate dauert, geht im Oktober 2011 in Betrieb. Wenn sich der einjährige Betriebstest als erfolgreich erweist, könnte die gegenwärtig 30 x 30 m große Solaranlage theoretisch auf bis zu 10 ha erweitert werden, um dann 100 % des Strombedarfs der Wasseraufbereitungsanlage zu decken, die 78.000 Haushalte versorgt.

Es wird auch erwartet, daß sich das Projekt in weniger als zehn Jahren amortisiert. Die Amortisationszeit für ein normales Freiflächen-Solarprojekt beträgt in der Regel zwar weniger als fünf Jahre, aber die Kosten für Forschung, Entwicklung, Technik und andere Aspekte dieser besonderen schwimmenden Anlage lagen merklich höher.


Im April 2012 weiht Narendra Modi, Ministerpräsident von Gujarat in Indien, ein Pilotprojekt ein, das hier nur kurz erwähnt werden soll, da es sich um keine schwimmende Anlage handelt. Statt dessen hatte die Regierung des Bundesstaates die Firma Sun Edison India damit beauftragt, auf einem ein Kilometer langen Abschnitt des Narmada-Kanals in der Nähe von Sanand Solarpaneele zu installieren.

Tatsächlich werden die Photovoltaikmodule auf 16 m langen, freispannenden Trägern montiert, die quer über den Kanal laufen und an beiden Ufern befestigt sind. Der angestrebte Umfang des Projekts beträgt 1 MW. Über solche und ähnliche feststehenden Installationen – wie an Staumauern, auf Straßen oder Radwegen usw. – werde ich in einem gesonderten Kapitelteil berichten (in Arbeit).


Eher peripher von Interesse: Mitte des Jahres erscheinen Artikel, in denen es um die Entwickelung von Unterwasser-Solarzellen durch die US-Navy geht. Am Naval Research Laboratory hatte man herausgefunden, daß Galliumindiumphosphid (GalnP) das Sonnenlichts bei Wellenlängen zwischen 400 und 700 nm absorbiert, d.h. den blauen und grünen Anteil, und dadurch auch unter Wasser in der Lage ist, Licht in Strom umzuwandeln. Siliziumzellen werden dagegen weniger effizient, sobald man sie mehr als ein paar Zentimeter unter der Wasseroberfläche plaziert.

Mit der neuen Entwicklung könnte es in Zukunft gelingen, solarbetriebene U-Boote, autonom arbeitende Unterwasser-Systeme oder Sensor-Plattformen zu realisieren, die über die GalnP-Zellen zumindest bis zu einer Tiefe von etwa 9 m ausreichende Mengen an Energie bekommen. In dieser Tiefe erreichen Prototyp-Zellen bereits einen Output von 7 W/m2.


Ende des Jahres 2012 meldet die Fachpresse, daß die japanische Firma West Holdings Corp. den Bau von bis zu zehn schwimmenden Solaranlagen mit einer Gesamtkapazität von bis zu 20 MW plant. Das Unternehmen will die ersten beiden FPV-Anlagen in einem Naturschutzgebiet in der Präfektur Saitama und in einem Sumpfgebiet bei Osaka installieren, beide in Zentraljapan.

FPV-Anlage in Okegawa

FPV-Anlage
in Okegawa

Die West Holdings, die sich hauptsächlich mit öffentlichen und industriellen photovoltaischer Stromerzeugungssystemen, mit energiesparenden Dienstleistungen und dem Verkauf von Strom befaßt, sei ist derzeit auf der Suche nach den geeigneten Flächen für die Installation auf dem Wasser. Die benötigte Technologie soll von dem südkoreanischen Unternehmen LS Industrial Systems Ltd. bezogen werden.

Die Anlage in Saitama, die als „das erste schwimmende Photovoltaikprojekt der Welt, das grünen Strom in das lokale Netz einspeist“ bezeichnet wird, geht im Juli 2013 auf einem Regenrückhaltebecken in Okegawa mit einer Leistung von 1,18 MW in Betrieb und trägt den Namen ‚Solar on the water‘. Die Plattform ist mit der Classic-Version der bereits erwähnten Hydrelio-Technologie von Ciel & Terre ausgestattet und trägt 4.536 Solarmodule, wobei die gesamte Struktur 38 % der Wasseroberfläche bedeckt. Die Ciel & Terre überwacht auch das Engineering der FPV-Anlage.

Was Osaka angeht, so wird hier erst im September 2015 eine 504 kW Anlage namens Imandou Ike installiert.

Mitte 2014 startet die West Holdings nochmals eine Marketingkampagne, und im Laufe des Jahres gehen vier Anlagen in Betrieb: im Februar in Hyogo die Kasai City Anlage mit 1.176 kW, im August in Mito City die Ibaraki Anlage mit 1.330 kW sowie in Fukuoka die Fukuchi machi Anlage mit 528 kW, und im Dezember schließlich in Aichi die Aisai City Anlage mit 460 kW.

Ende 2015 verkündet die West Energy Solutions Inc., eine Tochtergesellschaft der West Holdings Corp., Pläne für die Errichtung einer großen schwimmenden Solaranlage auf dem Shin-Ike-Stausee in der Stadt Kawanaihara in Japan. Für den Bau der 8,1 MW Anlage mit 10.000 Solarmodulen will West Energy eine Fläche von 250.000 m2 des Sees mieten, damit die Module im Juli 2016 mit der Stromerzeugung beginnen können.

Im Februar 2016 berichtet die Fachpresse, daß die West Energy Solutions ein 500 kW Solarkraftwerk in der Nähe der Stadt Hiroshima entwickelt, das im November seine Funktion aufnehmen soll. Dies ließ sich bislang noch nicht bestätigen. Dafür geht im Oktober in Hyogo eine weitere Anlage namens Kasai City mit 990 kW in Betrieb – doch danach hört man seitens der genannten Firmen überhaupt nichts mehr in Bezug auf schwimmende PV-Anlagen.


Im November 2013 geht in Japan auch die Kagoshima Nanatsujima Mega Solar Power Plant des Elektronikunternehmen Kyocera in Betrieb, die zu diesem Zeitpunkt die größte Solaranlage des Landes darstellt. Sie wird hier erwähnt, weil sie zumindest visuell wie eine FPV-Anlage aussieht – denn ihr Bau erfolgt direkt vor der Küste von Kagoshima City. Die knapp 70 MW starke Anlage besteht aus rund 290.000 Solarmodulen, ihre endgültige Fertigstellung soll Anfang 2014 erfolgen.

An dieser Stelle sollte auch erwähnt werden, daß der 2012 eingeführte Einspeisetarif, der die gegenwärtige Entwicklung stark fördert, das Erbe von Naoto Kan ist, Japans unpopulärem Premierminister zur Zeit der Fukushima-Katastrophe. Dieser hatte nach den Kernschmelzen entschieden, daß Atomkraft zu gefährlich für das Land sei. Also schloß er einen Deal mit der Oppositionspartei: Er würde erst dann zurücktreten, wenn das Parlament mehrere Gesetze verabschiedet, darunter ein Gesetz über erneuerbare Energien, das den Tarif festlegt.

Kurz gesagt, Kan opferte seine politische Karriere im Austausch für eine Vereinbarung, die Energieunternehmen ermutigen sollte, auf Solarenergie zu setzen. Unter den Politikern weltweit hat er damit ein ganz besonderes Alleinstellungsmerkmal.


Aus dem Jahr 2012 wird noch die Inbetriebnahme von zwei weiteren FPV-Anlagen verzeichnet: Dies sind in Italien die Anlage Maccarese Fiumicino der Firma NRG Island mit 150 kW, die in der Nähe von Rom schwimmt – und in Südkorea eine 100 kW Demonstrationsanlage auf dem Reservoir des Hapcheon-Damms in der Provinz Süd-Gyeongsang, die von der Korea Water Resources Corp. (K-Water) installiert wird. Diese prüft aktiv die Nutzung ihrer Stauseen für den Bau von FPV-Systemen und plant, bis 2022 mehr als 1 GW zu installieren.

FPV-Anlage der NRG Island

FPV-Anlage
der NRG Island

Die NRG Island aus Viareggio hat ein patentiertes, modular aufgebautes System entwickelt, das eine echte begehbare Plattform bildet, um jede Art von Operation an der Photovoltaikanlage zu ermöglichen. Es ähnelt ein wenig der Technologie der o.e. Isigenere. Das System ist einfach zu montieren und kann direkt am Ufer des Wasserbeckens installiert werden, indem die vormontierten Einheiten zu den Reihen der FPV-Insel zusammengefügt und dann nach und nach ins Wasser geschoben werden. Die Einheiten sind horizontal und vertikal replizierbar, bis sie die gewünschte Gesamtleistung erreichen.

Ein Standard-Modul besteht aus vier Schwimmern aus Polyethylen hoher Dichte und zwei Chassis aus Edelstahl. Die Schwimmer bieten Halt für die Rahmen, auf denen jeweils vier Solarmodule Platz finden. Die Rahmen sind mit den Schwimmern verbunden, um ein starres und stabiles System zu bilden, so daß die Betreiber darüber laufen können.

Die erste schwimmende Photovoltaikanlage der Firma stammt aus dem Jahr 2010. Dabei handelt es sich vermutlich um ein 20 kW FPV-System. Auf der Firmen-Homepage sind zudem ein 100 kW Solarkraftwerk in Singapur sowie eine 500 kW Anlage in Italien zu sehen, ohne daß es dazu nähere Details gibt. Weitere Aktivitäten sind nicht zu verzeichnen.

Was die K-water anbelangt, so installiert diese – neben der Anlage am Hapcheon-Damms, die von einigen Quellen im Jahr 2011 verortet wird – eine schwimmende Photovoltaikanlage mit einer Leistung von 500 kW, die zum Zeitpunkt ihrer Errichtung 2012 als die weltweit größte gilt. Den genauen Standort konnte ich bislang aber nicht herausfinden.

Außerdem testet die K-water im Oktober 2013 zu Forschungszwecken den Betrieb einer schwimmenden 11 kW FPV-Demonstrationsanlage im Binnenmeer des 2011 in Betrieb genommenen Gezeitenkraftwerks Sihwa-ho (Sihwa Lake Tidal Power Station), um die Anwendbarkeit solcher Systeme auf See zu prüfen. Details darüber scheint es Netz nicht zu geben.

Im April 2016 unterzeichnet die K-Water eine Vereinbarung mit der Firma LG Electronics zum Bau von FPV-Projekten auf Teichen und Stauseen in ganz Korea. Es läßt sich aber nichts über irgendwelche entsprechende Umsetzungen finden. Über die weiteren Aktivitäten der K-Water berichte ich weiter unten.

 

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