FPV4Resilience

Projektkontext

Floating-PV (FPV) stellt in Europa eine vergleichsweise neue Technologie mit beachtlichem globalem Potenzial dar. Hierbei werden die PV-Module schwimmend auf Unterkonstruktionen auf dem Wasser platziert, was sowohl auf Binnengewässern als auch auf dem Meer erfolgen kann. 

Ein wichtiger Aspekt der noch unklaren Wechselwirkung zwischen Gewässer und FPV-Anlage ist die Klimaresilienz des ersteren. Die europäischen Seen werden infolge des Klimawandels Veränderungen hinsichtlich ihrer thermischen Eigenschaften erfahren. Durch Auswirkungen auf die Gewässer kann es zu starker Beeinträchtigung und in manchen Fällen sogar zum kompletten Verlust aquatischer Ökosysteme kommen. Außerdem kann die Funktion der Seen als Kohlenstoffsenke und damit als Klimaregulatoren maßgeblich beeinflusst werden.

Projektbeschreibung

Ziel des Projekts war es, die Auswirkungen mehrerer FPV-Anlagenkonfigurationen auf verschiedene Seentypen zu untersuchen.  Dies soll genutzt werden, um bei der FPV-Anlagenplanung betroffene aquatische Ökosysteme bestmöglich vor Klimawandel bedingten Veränderungen abzuschirmen. Anhand verschiedener Faktoren wie bspw. Flächenbelegungen oder Modulneigungswinkel soll eine Beeinflussung der Energiebilanz im See berechnet werden, welche sowohl den Einflüssen des Klimawandels größtmöglich entgegenwirkt als auch Stromerträge maximiert.

Projektergebnisse

Um die Klimaresistenz der teils von Solarzellen überzogenen Seen zu untersuchen wurde einerseits die Abschattungswirkung beobachtet. Diese wurde bei allen drei Standorten festgestellt und variierte zwischen 50 und 95 Prozent. Dies zeigt, dass die Verschattung sehr stark von dem installierten FPV-Systemdesign abhängt.

Andererseits wurde die Windreduktion untersucht. Hier zeigten sich ähnliche, sogar noch stärker schwankende Ergebnisse (39-95 Prozent).

Außerdem wurde die Wasserqualität untersucht, hierbei wurden Daten zu Wassertemperatur, Sauerstoffsättigung, Nitratwerte und Trübung erhoben. Auch hier schwankten die Ergebnisse je nach Standort, wobei keine schwerwiegend negativen Auswirkungen beobachtet werden konnten.

Diese Faktoren können Folgen für die Flora und Fauna von Seen haben, welche weiterführend untersucht wurden. Dies wurde anhand von Muscheln an Schwimmkörpern, Wasserpflanzen und Vögeln getan. Verallgemeinernde Aussagen bezüglich der Auswirkungen auf diese Arten können jedoch anhand der stichprobenartigen Anzahl der Anlagen noch nicht vollständig getätigt werden.

Verwertung der Projektergebnisse

Hydrodynamische Modellierung

Auf Basis der erhobenen Messdaten konnte für alle untersuchten Seen ein GLM-AED2-Modellsetup erstellt werden, das die Effekte der FPV-Anlagen detailliert simulieren kann. Dieses Modell bietet eine wertvolle Grundlage für die Planung zukünftiger FPV-Anlagen sowie für Umweltverträglichkeitsprüfungen. Mit weiterführenden wissenschaftlichen Datenerhebungen in der Zukunft könnte die hydrodynamische Modellierung langfristig dazu beitragen, intensive Monitoringverfahren zu ersetzen und FPV-Projekte dadurch wirtschaftlicher zu gestalten. Das Modell kann auch zur Abschätzung der Wassereinsparungen bei Gewässern in ariden Gebieten mit FPV-Bedeckung herangezogen werden.

Entwicklung eines Optimierungstools

Da eine naturverträgliche Umsetzung allein nicht zwangsläufig im umfassenden Sinne nachhaltig sein muss, wurde ein Optimierungstool zur nachhaltigen Integration von FPV-Anlagen entwickelt, welches neben ökologischen auch ökonomische und soziale Nachhaltigkeitsaspekte in die Analyse einbezieht, um eine optimale Flächenbelegung für FPV-Anlagen abzuleiten.

Im Rahmen des Entwicklungsprozesses wurden Umfragen unter Experten und Nicht-Experten durchgeführt, deren Ergebnisse in die Erprobung des Tools einflossen. Die Gewichtungen der verschiedenen Faktoren, die in das Modell eingehen, zeigen zwischen den beiden Gruppen teils deutliche Unterschiede: Während für Experten Faktoren wie Stromertrag und Verdunstungsreduktion von größerer Bedeutung sind, legen Nicht-Experten größeren Wert auf Wasserqualität und die thermischen Eigenschaften des Sees.

Trotz dieser unterschiedlichen Prioritäten ergibt das Tool für den Beispielstandort Leimersheim ähnliche Empfehlungen für die optimale Flächenbelegung. Diese Ergebnisse verdeutlichen, dass das entwickelte Tool dazu geeignet ist, unterschiedliche Perspektiven zu integrieren und auf dieser Grundlage praxisnahe und ausgewogene Empfehlungen für die nachhaltige Nutzung von FPV-Anlagen zu liefern.