Energiegewinnung

Meer unter Strom

In Ostasien sind schwimmende Solarparks schon länger in Betrieb – Ein Zukunftsmodell auch für Europa?

Schwimmende Solarparks entstehen seit einigen Jahren in immer mehr Ländern weltweit auf Stauseen, Kies- und Sandabbauseen und sogar küstennah auf dem Meer. Die Rekorde an Größe und Leistung purzelten in den letzten Jahren, und auch im Hinblick auf die Weltmeere wird bereits geplant.

2017 ging in China das mit 40 Gigawatt Leistung bis dahin weltweit größte schwimmende Solarkraftwerk ans Netz. Es entstand in einem eingestürzten und überfluteten ehemaligen Kohlebergwerk und liefert Strom für 30.000 Haushalte. Auf dem vier Meter tiefen See wurden 132.400 Solarzellen auf Inseln verbaut. Die Einheiten sind auf Stützpfosten fest verschraubt, damit sie bei wechselndem Wasserstand nicht abdriften. Das Wasser kühlt die Module und schützt sie vor einer schnellen Überhitzung. Dadurch ist auch der Wirkungsgrad um einige Prozentpunkte höher als bei der Solarstromproduktion an Land.

Das Energieunternehmen Sungrow, einer der weltweit führenden Photovoltaik-Hersteller, lobte die Erzeugung von Strom auf Gewässern, die nicht anderweitig genutzt werden können. So werde saubere Energie erzeugt, ohne in Konkurrenz mit Landflächen zu treten.

Thailand mit viel Ehrgeiz dabei

Bei Zwolle in den Niederlanden hat BayWa r.e., ebenfalls ein führendes Unternehmen auf dem Sektor der Erneuerbaren Energien, auf einem Baggersee Anfang 2020 in nur acht Wochen den mit 27,4 Megawatt Leistung größten schwimmenden Solarpark Europas und die bislang größte Anlage außerhalb Chinas errichtet. Um wertvolle Landflächen zu schützen und die Kohleverstromung zu verringern, entwickelt Thailand neben China den größten Ehrgeiz bei der Errichtung schwimmender Solarparks. Auf dem Sirindhorn-Stausee im Nordosten des Landes entsteht ein gigantisches Solarkraftwerk mit 144.000 Solarpaneelen und 45 Megawatt Leistung. Jedes einzelne der sieben Schwimmfelder hat die Größe von zehn Fußballplätzen.

Die Anlage soll im Juni fertiggestellt sein und eine Kleinstadt mit Strom versorgen. Der Vorteil besteht in der Kombination der Stromlieferung mit dem bestehenden Wasserkraftwerk. So können Schwankungen im Stromnetz vermieden werden, wenn die Sonne nicht scheint. 16 weitere schwimmende Solarparks sind bis 2035 geplant.

Kraftstoffe auf Kohlenstoffbasis sollen zukünftig Brennstoffe aus fossilen Energiequellen ersetzen. Jüngst hat ein internationales Forscherteam mit einem Netzwerkzentrum an der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) eine Idee vorstellt, wie zukünftig mit Solarinseln auf dem Meer genügend Energie produziert werden könnte, um einen Kohlendioxid-(CO₂)neutralen globalen Güterverkehr zu ermöglichen. Eine zentrale Rolle spielen dabei Technologien zum CO₂-Recycling. Großtechnische Power-to-Gas-Anlagen, die Wasserstoff und CO₂ zu Treibstoff umwandeln, existieren bereits, unter anderem die Demonstrationsplattform „move“ auf dem Empa-Campus in Dübendorf.

Anlagen auf den Ozeanen

Würde man aber bei der Treibstoffproduktion aus CO₂ allein Power-to-Gas-Anlagen an Land einsetzen, wäre die benötigte Anlagenfläche viel zu groß, erklärten die Forscher der Empa. Eine Fläche von rund 170.000 Quadratkilometern wäre laut der Empa-Abteilung „Advanced Analytical Technologies“ nötig, um allein den jährlichen Bedarf für den globalen Güterverkehr zu produzieren.

Daher entstand der Plan, zukünftig derartige Industrieanlagen auf dem Meer zu realisieren, da das Meer „eine bislang ungenutzte Fläche“ sei, „die niemandem gehöre“. Die Ausgangsstoffe würden aus dem Ozean gewonnen beziehungsweise dort hergestellt.

Auf dem Meer kann man das CO₂ aus der Luft gewinnen oder alternativ aus dem Meerwasser, das eine 125-fach höhere CO₂-Konzentration als die Luft aufweist. Das Kernstück der Idee sind schwimmende Plattformen mit Photovoltaikanlagen. Da Solarstrom nicht gespeichert und abtransportiert werden kann, würde ein Solarkraftwerk auf dem Meer nur dann seinen Zweck erfüllen, wenn mit der gewonnenen Energie direkt vor Ort aus CO₂ und Wasserstoff flüssiges Methanol (CH₃OH) und Methangas (CH₄) herstellt wird.

Ungelöste Entsorgungsfrage

Eine einzige derartige Chemiefabrik auf dem Ozean würde 80 Millionen US-Dollar kosten. Sie bestünde aus rund 70 Photovoltaikinseln mit einem Durchmesser von rund 100 Quadratmetern und einem Schiff mit den Elektrolyse- und Syntheseanlagen. Insgesamt ergäbe dies eine Fläche von rund 550.000 Quadratmetern. Man bräuchte aber 170.000 solcher Solarinseln, um so viel CO₂ zu recyceln, wie zurzeit ausgestoßen wird. Die Konzeption erscheint auch deshalb kaum realisierbar, da PV-Anlagen auf dem offenen Meer eine besondere Herausforderung darstellen.

Hohe Wellen und das Salzwasser erhöhen die Belastungen für die Technologie. Damit die Solarpaneele auf dem Wasser nicht untergehen, schwimmen sie auf mit Luft gefüllten Containern. Wie sie an ihrem Standort fixiert werden könnten, ist völlig unklar. Photovoltaik-Anlagen haben eine Lebensdauer von etwa 30 Jahren, wobei sie mit zunehmendem Alter etwas weniger Strom liefern. Und bisher wurde noch keine Lösung für die korrekte Entsorgung der giftige Substanzen enthaltenden Module in bisher unvorstellbarem Ausmaß vorgestellt.

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