Kopplung von schwimmender PV mit Pumpspeicherkraftwerken verspricht besondere Synergien

Das technische Potenzial für schwimmende Photovoltaik-Anlagen (»Floating PV«) der 31 deutschen Pumpspeicherkraftwerke liegt bei einer Nennleistung von 114 bis 328 Megawatt. Forscherinnen und Forscher des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE haben dies in einer Potenzialstudie berechnet. Floating PV ermöglicht es, auf Wasser Strom zu produzieren und so die Flächennutzung zu maximieren. In Kombination mit Pumpspeicherkraftwerken reduziert die Belegung der Speicherbecken mit PV-Modulen außerdem die Wasserverdunstung, während gleichzeitig die ohnehin vorhandene Netzinfrastruktur doppelt zum Einsatz kommen kann.

© Fraunhofer ISE
Blick auf die beiden Becken eines Pumpspeicherkraftwerks in Thüringen.

Schwimmende Photovoltaik bezeichnet auf Gewässern angebrachte PV-Systeme. Neben der Entschärfung von Landnutzungskonkurrenzen versprechen solche Anlagen auch erhöhte Stromerträge durch den Wasserkühleffekt. Ein Team des Fraunhofer ISE hat für Deutschland das technische PV-Potenzial von Floating-PV-Anlagen an Pumpspeicherkraftwerken abgeschätzt. Für die Potenzialstudie wurden hauptsächlich obere Speicherbecken betrachtet, also solche, in die das Kraftwerk bei Stromüberschuss im Netz Wasser hinaufpumpt und in Form potenzieller Energie speichert. Dieser Beckentyp erleichtert durch das Fehlen weiterer Zu- und Abflüsse die Befestigung von Floating-PV-Anlagen.

Die Berechnungen des Forschungsteams ergaben, dass das technische Potenzial oberer Speicherbecken in Deutschland – bei angenommener Nutzung von 25 Prozent bzw. 50 Prozent der jeweiligen Gewässerfläche – 114 bzw. 234 Megawatt Nennleistung beträgt. Die Aufständerungsdichte entspricht dem Standard von 1,18 Megawatt pro genutztem Hektar Gewässerfläche. Nimmt man noch untere Speicherbecken hinzu, also solche Becken, in die bei starker Stromnachfrage im Netz Wasser aus dem oberen Speicherbecken abfließt und Turbinen antreibt, so erhöht sich das Potenzial auf 167 bis 328 Megawatt.

© Fraunhofer ISE
Auf den Speicherbecken der 31 Pumpspeicherkraftwerken in Deutschland könnte man bis zu bis 328 Megawatt PV-Nennleistung installieren.

Im Vergleich zum technischen Potenzial anderer integrierter PV Technologien ist die theoretisch mögliche installierte PV-Leistung bei den 31 Pumpspeicherkraftwerken Deutschlands in Summe gering. Die Kopplung von schwimmender PV mit Pumpspeicherkraftwerken verspricht jedoch besondere Synergien: Netzinfrastruktur kann doppelt genutzt und damit Kosten gesenkt werden. Die Belegung der Speicherbecken mit PV-Modulen sorgt für eine reduzierte Wasserverdunstung und damit einen verminderten Verlust gespeicherter Energie. Herausforderungen für den Bau und Betrieb dieser Anlagen sieht das Fraunhofer ISE in der vorherrschenden Trichterform oberer Speicherbecken und der Anwendbarkeit bewährter Befestigungslösungen bei starken Wasserspiegelschwankungen.

 

Nachtrag

In einer früheren Fassung dieser News schrieben wir von 117 bis 334 Megawatt technischem Potenzial. Aufgrund neuer Berechnungen haben wir die Zahlen leicht herunter korrigiert: Das technische Potenzial liegt bei einer Nennleistung von 114 bis 328 Megawatt. Wir bitten die Ungenauigkeit zu entschuldigen.  

Aktuelle Änderungen des deutschen Wasserhaushaltsgesetzes, wie sie im Rahmen des Osterpakets geplant sind, würden diese Potenziale auf etwa 68 Megawatt Nennleistung nur für obere Speicherbecken und 98 Megawatt Nennleistung für alle geeigneten Speicherbecken reduzieren. Treten die Änderungen 2023 in Kraft können nur noch 15 Prozent der Wasserfläche mit PV-Modulen belegt werden und diese müssen mindestens 40 Meter vom Ufer entfernt sein. 

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