Längst sind sie allgegenwärtig: Vermutlich gibt es in Deutschland kaum mehr eine Straße mit nicht mindestens einer Photovoltaikanlage auf einem Hausdach. Für die Energiewende spielt die Kraft der Sonne eine äußerst wichtige Rolle. Doch die Konzentration ausschließlich auf private und gewerbliche Dächer greift zu kurz, wenn die Klimaziele erreicht werden sollen. Da geht noch mehr und da muss auch noch mehr gehen. Wir zeigen weitere Ansätze, wie sich die solare Energieerzeugung künftig noch ausbauen lassen könnte.
Schwimmende Photovoltaik
In Deutschland gibt es rund 500 Tagebauseen und mehr als 4000 weitere Baggerseen, Stauseen und weitere stehende Gewässer. Viele dieser Flächen eignen sich aufgrund von Naturschutz- oder Sicherheitsauflagen kaum für eine andere Nutzung und sind deshalb prädestiniert für schwimmende Photovoltaikanlagen. Zwar bringt diese Art von Solar-Kraftwerken aufgrund der schwimmenden Unterkonstruktion und der Verankerung auf dem Gewässergrund einen erhöhten Aufwand bei Wartung und Montage mit sich. Auch ist der Eigenverbrauch etwa auf Kieswerke vor Ort beschränkt. Die Vorteile wiegen all dies aber auf. Dazu zählen etwa: Es gibt eben kaum Flächennutzungskonflikte, der Ertrag der Module steigt durch die automatische Wasserkühlung und liegt mit rund 1,33 MWpeak pro Hektar entsprechend höher. Auch für die Gewässer selbst bringen die Anlagen Vorteile: Sie heizen sich durch die Verschattung weniger auf und es bilden sich weniger Algen.
Ist diese Art der Sonnennutzung in Deutschland bisher eher die Ausnahme und wird in überschaubarem Format umgesetzt, gibt es weltweit bereits Anlagen in viel größerem Ausmaß. So erstreckt sich das 35-Millionen-Dollar-Projekt Sirindhorn in Thailand auf 720.000 Quadratmetern und ist die größte schwimmende Hydro-Solar-Farm der Welt. Dabei handelt es sich um eine Hybridanlage, die tagsüber Strom aus Sonnenlicht und nachts aus Wasserkraft erzeugen kann. Bis 2037 plant allein Thailand 15 solcher Anlagen.
Agriphotovoltaik
Freiflächen-Photovoltaikanlagen sind längst keine Seltenheit mehr. Doch in ihrer konventionellen Form bedeuten sie immer „entweder – oder“. Entweder wird die Fläche als Sonnenkraftwerk genutzt oder beispielsweise für die Landwirtschaft. Die Agriphotovoltaik kann dagegen beides. Doch wie lässt sich das in der Praxis umsetzen?
Ein Beispiel ist etwa, die Abstände zwischen den Modulreihen so zu vergrößern, dass die Zwischenflächen dennoch bewirtschaftet werden können – als Weideflächen oder Mähwiesen. Ganz neu sind dagegen PV-Module, die man senkrecht wie einen Zaun aufstellen kann. Dabei handelt es sich um bifaciale Glas-Glas-Module, die das Sonnenlicht nutzen, egal von welcher Seite es einstrahlt. Der Flächenverbrauch dabei ist deutlich geringer und per Ost-West-Ausrichtung lässt sich so gerade in den Morgen- und Abendstunden die Stromerzeugung optimieren, was ein besonders netzdienliches Einspeiseprofil darstellt. Entsprechend gewann dieses Konzept, das nachhaltige Landwirtschaft und innovative Stromerzeugung besonders gut kombiniert, auch den Deutschen Solarpreis 2020.
Weitere Optionen sind zudem die Aufständerung von PV-Modulen in mittleren oder größeren Höhen abhängig von der Art der landwirtschaftlichen Nutzung. Die Sonnenkraftwerke dienen dann als eine Art Überdachung und schützen die Pflanzen darunter – wie ein Folientunnel einer Beerenplantage. Durch die richtigen Abstände erhalten die Pflanzen trotzdem genug Sonne, aber auch Schutz vor Austrocknung und Extremwetter. Dabei sind Höhen von bis zu sechs Metern denkbar, die sogar Ackerbau und den Einsatz des dafür nötigen landwirtschaftlichen Geräts ermöglichen. Auch dabei sind bifaciale Module nützlich, denn sogar die vom Boden reflektierte Sonneneinstrahlung kann in Strom verwandelt werden. Im Ergebnis sieht man, dass sie land- und energiewirtschaftlicher Ertrag im Vergleich zu einer singulären Nutzung auf je 80 Prozent reduzieren. Aber in Summe ist die Flächennutzung deutlich ergiebiger. Das zeigt: Photovoltaik und Photosynthese lassen sich gut kombinieren.
Photovoltaik auf Fassaden, Fußwegen oder Autodächern
Photovoltaik fürs Haus muss nicht auf das Dach. Photovoltaik-Fassaden liegen voll im Trend und gerade die Dünnschicht-Module sehen richtig gut aus, sogar Aufdrucke sind möglich. Zudem eigenen sie sich gleichzeitig als Dämmung. Allerdings sind der Ertrag geringer und die Kosten höher im Vergleich zu einer Dachanlage. Von daher gilt: Photovoltaik macht aktuell nur Sinn, wenn das Dach bereits belegt ist.
Ganz grundsätzlich lässt sich in nahezu jede Fläche auch ein Photovoltaik-Modul integrieren. So gibt es mittlerweile Dachziegel, Parkbänke und sogar Rad- und Fußwege, die Sonnenstrom erzeugen können. Auch Prototypen von Elektroautos mit Solarzellen auf dem Dach wurden bereits gebaut, einige Hersteller wie Hyundai bieten ein Solardach mit geringer Leistung bereits als Sonderausstattung an. Innovative Ideen zum Einsatz der Zellen gibt es viele – manche sind nicht mehr als ein Konzept, andere schon deutlich weiter. Eines ist aber sicher: Der Siegeszug der Photovoltaik lässt sich nicht aufhalten – und darf das auch nicht, wenn die Energiewende gelingen soll.
