Schwimmende Solaranlagen sind eine Win-Win-Energielösung für dürregeplagte US-Seen

Schwimmende Solaranlagen sind eine Win-Win-Energielösung für dürregeplagte US-Seen

Der sonnenverwöhnte Südwesten der USA ist ein idealer Ort für schwimmende Photovoltaik-Projekte, wo sie saubere Energie erzeugen und die Verdunstung in großen, von Menschen angelegten Stauseen verhindern könnten, berichtet Environment 360

Bau der größten schwimmenden Solaranlage Europas auf dem Queen Elizabeth II Reservoir in London. Foto: Martin Godwin für den Guardian

Die beiden großen Stauseen des Colorado River, Lake Mead und Lake Powell, sind auf dem Rückzug. Mehrjährige Dürreperioden und chronische Übernutzung haben ihren Tribut gefordert, aber auch durch Verdunstung gehen große Mengen Wasser verloren. Was wäre, wenn dieselbe sengende Sonne, die einen Großteil dieses Wasserverlustes verursacht, für die Stromerzeugung genutzt würde?

Die Installation von schwimmenden Photovoltaik-Anlagen, auch Floatovoltaik genannt, auf einem Teil dieser beiden Stauseen im Südwesten der USA könnte saubere, erneuerbare Energie erzeugen und gleichzeitig große Wasserflächen vor der heißen Wüstensonne schützen.

Die doppelten Energie- und Umweltvorteile schwimmender Solaranlagen haben dieser Technologie bereits einen Platz auf dem globalen Markt für saubere Energie verschafft. Schwimmende Photovoltaikprojekte werden derzeit an so unterschiedlichen Orten wie Australien, Brasilien, China, England, Indien, Japan, Südkorea und Kalifornien gebaut. Und nirgendwo könnten sie sich als so effektiv erweisen wie auf den Seen Mead und Powell, den beiden größten von Menschenhand geschaffenen Stauseen in den USA.

Das US Bureau of Reclamation schätzt, dass in einem durchschnittlichen Jahr 800.000 acre-feet Wasser - fast sechs Prozent des jährlichen Durchflusses des Colorado River - von der Oberfläche des Lake Mead durch die sengende Wüstensonne weggebrannt werden. Der Lake Powell verliert jährlich etwa 860.000 acre-feet durch Verdunstung und Versickerung am Ufer. Da Floatovoltaik die Verdunstung in trockenen Klimazonen um bis zu 90% reduzieren kann, könnte die Abdeckung von Teilen dieser beiden Gewässer mit Sonnenkollektoren zu erheblichen Wassereinsparungen führen.

Ausgehend vom Platzbedarf bereits gebauter oder geplanter schwimmender Solarparks könnten die Stromgewinne durch die Installation schwimmender Photovoltaikanlagen auf nur einem Bruchteil dieser künstlichen Wüstenseen gewaltig sein. Würden sechs Prozent der Oberfläche des Lake Mead für die Solarenergie genutzt, ergäbe sich eine Stromerzeugungskapazität von mindestens 3.400 Megawatt - wesentlich mehr als die Erzeugungskapazität des Hoover-Damms von 2.074 Megawatt.

Diese Solarinfusion könnte dem stromhungrigen Südwesten einen großen Schub an erneuerbarem Strom bescheren, und zumindest ein Teil dieses Stroms könnte im Huckepackverfahren über ungenutzte Übertragungsleitungen geleitet werden, die für den Hoover-Damm gebaut wurden.

Ein wesentliches Verkaufsargument für die schwimmende Photovoltaik ist die zusätzliche Energie, die sie im Vergleich zur terrestrischen Photovoltaik in einem ähnlichen Klima liefert. Die schwimmenden Photovoltaik-Paneele, die knapp über dem Wasser eines sonnenbeschienenen Sees schweben, würden bei kühleren Temperaturen arbeiten als Solaranlagen auf Wüstenland - ein Schlüsselfaktor für die Verbesserung der Produktivität von Halbleitern, einschließlich PV-Zellen. Eine Projektbefürworterin erwartet von den geplanten Solaranlagen ihres Unternehmens auf einem sonnengesättigten Klärteich in Jamestown, Südaustralien, eine Steigerung der Stromerzeugung um 50% pro Watt installierter Leistung.

Diejenigen, die in Nevada, Arizona und Utah gerne Boot fahren, angeln, schnorcheln und auf dem Lake Mead und Lake Powell schwimmen, mögen sich nicht sofort mit dem Gedanken anfreunden, dass Solaranlagen mit ihren Freizeitaktivitäten konkurrieren. Doch da sich die Strände zurückziehen und Yachthäfen auf dem Trockenen liegen, werden die Vorteile einer Eindämmung des Wasserverlusts immer deutlicher. In einer Zeit, in der einige Wasserexperten und Naturschützer sagen, dass der Lake Powell teilweise abgelassen werden sollte, um den Glen Canyon zu sanieren und den Lake Mead zu retten, der etwa 360 Meilen flussabwärts liegt, könnte der Bau von Solaranlagen auf einem Teil dieser maroden künstlichen Seen eine klügere Alternative darstellen.

Japan ist ein Pionier auf dem Gebiet der Floatovoltaik. Es begann bescheiden, indem es auf zwei Stauseen in der Präfektur Hyogo genügend Paneele schwimmen ließ, um den Strombedarf von etwa 920 Haushalten zu decken. Jetzt wird das Projekt ausgeweitet. Auf einem Stausee in der Präfektur Chiba wird eine Anlage, die 2018 fertiggestellt werden soll, Strom für fast 5.000 Haushalte erzeugen. Im relativ milden Klima Japans ist die Vermeidung von Verdunstung vielleicht weniger kritisch als im amerikanischen Südwesten. Aber die Aussicht, Solarenergie zu nutzen, ohne die knappen Landressourcen zu strapazieren, hat in einem kleinen, dicht besiedelten Land, das - nach Fukushima - nach Alternativen zur Atomkraft sucht, ihre eigenen Vorzüge.

Schwimmende Solaranlagen werden auch auf einem Stausee im brasilianischen Amazonasgebiet installiert. Vor einigen Jahrzehnten wurden etwa 910 Quadratkilometer Regenwald überflutet, als das brasilianische Militärregime den Balbina-Staudamm baute. Dabei wurden Millionen von Bäumen überflutet und die Häuser und Jagdgründe der Ureinwohner zerstört. Heute wird der Staudamm aufgrund anhaltender Dürreperioden und der schwachen Strömung des Flusses, der den Balbina-Stausee speist, nur mit einem Fünftel seiner Nennleistung betrieben.

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Doch schon bald könnte ein wachsendes Netz schwimmender Solarmodule dazu beitragen, dieses gescheiterte Wasserkraftprojekt zu retten. In der Pilotphase wird eine Fünf-Megawatt-Solaranlage eine Fläche abdecken, die etwa fünf Fußballfeldern entspricht, und genug Strom für etwa 9.000 Haushalte erzeugen. Wenn alles gut läuft, hoffen die Planer, später ein riesiges 300-Megawatt-Projekt zu bauen, das genug Strom für etwa 540.000 brasilianische Haushalte erzeugen würde.

Die Liste der anstehenden oder bereits abgeschlossenen Floatovoltaik-Projekte ist lang. In Indien wurde eine Pilotanlage auf einem See am Stadtrand von Kalkutta erfolgreich getestet, und Entwickler verhandeln derzeit über weitaus größere schwimmende Solaranlagen auf Seen im Bundesstaat Kerala. Im kalifornischen Sonoma County werden jetzt Klärteiche mit schwimmenden PV-Anlagen ausgestattet. Und im Vereinigten Königreich steht die größte schwimmende Solaranlage Europas auf dem Queen Elizabeth II Reservoir außerhalb Londons kurz vor der Fertigstellung. Eine weitere Anlage wird derzeit auf einem Stausee in der Nähe von Manchester errichtet. Wie in Japan ist auch hier die effiziente Nutzung der verfügbaren Landressourcen ein entscheidender Faktor.

Obwohl der Südwesten der USA weit weniger landgebunden ist als das Vereinigte Königreich, gerät die offene Wüste zunehmend unter Druck, da Solarentwickler nach geeigneten Flächen für ihre Großprojekte suchen. Der Schutz der Wüstenschildkröte ist an einigen Standorten ein wichtiges Anliegen, darunter zwei Photovoltaikanlagen auf dem Land des Moapa Paiute-Stammes im Südosten Nevadas, nur wenige Dutzend Meilen vom Lake Mead entfernt. In Kalifornien sind Befürworter erneuerbarer Energien und Naturschützer wegen der Aussicht auf die Entwicklung großer Solaranlagen in Wüstengebieten und angrenzenden Gebieten in sieben Bezirken heftig aneinandergeraten.

Schwimmende Solaranlagen auf Stauseen wie dem Lake Mead und dem Lake Powell werden den Bedarf an Solarenergie an Land in Kalifornien und anderen Teilen des Südwestens nicht ersetzen, aber sie können den Druck auf die empfindlichen Ökosysteme der Wüste etwas verringern.

Angesichts der zunehmenden Auswirkungen der globalen Erwärmung wird die Aufrechterhaltung eines tragfähigen Gleichgewichts zwischen Wasserangebot und -nachfrage in wärmeren Klimazonen eine besondere Herausforderung darstellen. Im sonnigen Südwesten sollte die Verringerung der Wasserverluste durch Verdunstung Teil einer weitreichenden Strategie zur Wassereinsparung sein. Schwimmende Solarfarmen können eine Rolle spielen, indem sie die Wasserverschwendung eindämmen, während sie kohlenstoffneutralen Strom erzeugen.