Ringvorlesung: Können schwimmende Photovoltaikanlagen auf Tagebauseen im Einklang mit den Zielen des Gewässerschutzes stehen?

Durch die Beschleunigung der Energiewende hin zu einer verstärkten Nutzung regenerativer Energien ist das Interesse zur Einbeziehung der Potentiale, die Gewässer hierbei bieten können, sprunghaft gestiegen. Im Mittelpunkt steht dabei neben der thermischen Nutzung auch die Nutzung von Wasser­flächen zur Stromerzeugung durch den Einsatz schwimmender Photovoltaikanlagen (FPV-Anlagen). Eine wesentliche Voraussetzung für die Genehmigungsfähigkeit der Anlagen ist die Einhaltung der Bestimmungen des Wasserhaushaltgesetzes für FPV-Anlagen und die Gewährleistung der gewässer­ökologischen Verträglichkeit gemäß der aktuell gültigen, durch die EU-Wasserrahmenrichtlinie vorge­gebenen Rechtslage, die keine Verschlechterung des ökologischen Zustands von Gewässern erlaubt.

Neben einer Vielzahl an Baggerseen gibt es in Deutschland über 500 Tagebauseen mit einer Gesamt­fläche von über 47.000 ha, von denen insbesondere die größeren für FPV-Anlagen geeignet sein können. Das wirtschaftlich-praktische FPV-Potential auf künstlichen Seen wird mit bis zu 2,5 GWp eingeschätzt, was ca. 0,54 % des deutschen Strombedarfs entspricht.

FPV-Anlagen beeinflussen primär die limnophysikalischen Eigenschaften und dabei insbesondere den Energiehaushalt von Seeökosystemen, was sich auf die Wassertemperaturen und das Durchmisch­ungsverhalten sowie den Sauerstoffhaushalt auswirkt. Die Beschattung der Wasseroberfläche und die Verminderung der Lichtverfügbarkeit sowie die Windabschirmung haben aber auch unmittelbar Auswirkungen auf die Struktur der Gewässerbiozönosen, wie dies im Rahmen des PV2Float-Projekts von BTU, Fraunhofer ISE und RWE Renewables an Versuchsanlagen auf dem Mortkasee untersucht wurde.

Im PV2Float-Projekt wurde zudem basierend auf umfangreichen Messdaten und Literaturwerten ein limnophysikalisches Modell des Sees aufgebaut und kalibriert. Mit einer stufenweisen Hochskalierung der vorhandenen Anlagenabdeckung wurden unter Berücksichtigung der resultierenden Strahlungs- und Windabschattung die limnophysikalischen Auswirkungen von FPV-Anlagen auf den See simuliert. Die Simulationsergebnisse lieferten im Hinblick auf die gewässerökologische Verträglichkeit konkrete Anwendungsgrenzen von FPV-Anlagen für tiefe, eine zeitweilige Schichtung ausbildende Tagebauseen unter Beachtung ihres Trophiestatus.

Im Vortrag wird der aktuelle Kenntnisstand zu den Auswirkungen von FPV-Anlagen auf Seeökosysteme vorgestellt, wobei insbesondere auch auf die Ergebnisse des PV2Float-Vorhabens (pv2float.net) eingegangen wird.