Schwimmende Solaranlagen: Strom vom Wasser, Chancen und Grenzen

Wenn freie Flächen knapp sind, werden Wasserflächen interessant. In vielen Regionen Europas und in Deutschland steigt deshalb das Interesse an Solarmodulen auf Seen, Baggerseen oder Stauseen. Auf den ersten Blick wirkt das pragmatisch: Wasserfläche statt Ackerland, weniger Landnutzungskonflikte. Dahinter verbergen sich aber technische Fragen (Verankerung, Korrosionsschutz) und ökologische Effekte (Sauerstoffhaushalt, Lebensräume).

Der Artikel verbindet aktuelle Forschungsergebnisse mit konkreten Beispielen aus Deutschland, nennt typische Zahlen zur Leistung und zeigt, welche Kontrollmaßnahmen sinnvoll sind, damit ein Projekt weder für das Ökosystem noch für die Investition zur Falle wird. So lässt sich beurteilen, für welche Gewässer schwimmende Anlagen eine sinnvolle Ergänzung zur Energiewende sein können.

Schwimmende Solaranlagen sind Photovoltaik-Module, die auf schwimmenden Tragsystemen montiert werden. Die Träger bestehen meist aus HDPE-Pontons oder ähnlichen Kunststoffkörpern, seltener aus Metall oder Verbundmaterialien. Module, Verkabelung und Wechselrichter sind ähnlich denen an Land, Technik und Montage unterscheiden sich jedoch deutlich durch Wasserstandsschwankungen, Wellenbeanspruchung und Korrosionsrisiken.

Typisch ist die Kombination aus modularer Pontonarchitektur und einer Ankerung, die Bewegungen zulässt, aber starke Kräfte abfängt.

Technisch gibt es drei grundlegende Varianten: flach auf Pontons befestigte Felder, teilabdeckende Systeme mit Platz für Ökosysteme und vertikale oder bifaziale Konstruktionen, die Reflexionen vom Wasser nutzen. Global wurden Ende 2023 rund 7,7 GW solcher Anlagen installiert; das zeigt, dass die Technik in großen Teilen reif ist, aber regional sehr unterschiedlich zum Einsatz kommt.

Eine kompakte Übersicht:

In Deutschland sind die Anlagen meist auf künstlichen Seen und Baggerseen zu finden; die größten Projekte umfassen mehrere Megawatt, regional gab es in den letzten Jahren Inbetriebnahmen im zweistelligen Megawatt-Bereich.

In der Praxis tauchen schwimmende Solaranlagen dort auf, wo sich Infrastruktur und Wasserfläche gut kombinieren lassen: Stauseen mit Wasserkraftanlagen, industrielle Kühlteiche, Baggerseen und manche kommunalen Wasserflächen. Ein bekanntes deutsches Beispiel ist ein Projekt mit rund 15 MWp, das auf einem ehemaligen Kiessee umgesetzt wurde und als Referenz für größere Vorhaben gilt.

Der Aufbau folgt oft diesem Muster: Zunächst wird die Fläche technisch und ökologisch bewertet, danach kommen Prototypen zur Erprobung von Verankerung und O&M-Strategien. Bei größeren Anlagen werden bestehende Netzanbindungen und Betriebsgebäude der Wasserwirtschaft genutzt, sodass sich Investitionskosten und Infrastruktur teilen lassen.

Praktische Alltagssicht: Betreiber bemerken im Betrieb weniger Reinigung durch Staub als bei Landanlagen, jedoch höhere Anforderungen an Zugang (Boote, Stege) und regelmäßige Inspektion auf Biofouling und Dichtheit der Pontons. Bei bestimmten Projekttypen – etwa Kombination mit Pumpspeichern – entsteht ein echter Synergieeffekt: die vorhandene Netzanbindung reduziert Zusatzkosten erheblich.

In Deutschland ist aktuell ein deutliches Wachstum zu beobachten: Installierte Kapazität liegt im zweistelligen Megawatt-Bereich, weitere Projekte sind in Genehmigung oder Bau. Studien des Fraunhofer ISE nennen wirtschaftlich realisierbares Potenzial im Bereich von einigen Gigawatt, vor allem auf künstlichen Gewässern.

Vorteile lassen sich klar benennen: Schon moderate Abdeckungen senken die Verdunstung, was in trockenen Regionen Wasser spart. Die Kühlung durch Wasser kann den Energieertrag leicht erhöhen, typischerweise im einstelligen Prozentbereich. Außerdem lässt sich Flächenkonkurrenz zu Landwirtschaft vermindern.

Gleichzeitig zeigen Studien, dass robuste ökologische Prüfungen nötig sind. Messungen belegen, dass unter Panelgruppen die gelöste Sauerstoffkonzentration sinken kann; Werteveränderungen liegen in Studien häufig im Bereich von wenigen Zehntel Milligramm pro Liter. Bei hoher Abdeckung besteht das Risiko von Schichtung und lokalem Sauerstoffmangel, vor allem in kleinen, flachen Gewässern.

Weitere Spannungsfelder sind Methan- und CO2-Emissionen: Felduntersuchungen an kleinen Teichen haben erhöhte Methanfreisetzung gezeigt. Diese Ergebnisse gelten aber vornehmlich für stark belastete, nährstoffreiche Gewässer; große Stauseen verhalten sich oft anders. Deshalb ist der Ortstyp entscheidend: Reservoirs und tiefe Seen werden in der Forschung meist als besser geeignet eingestuft als kleine stehende Gewässer.

Empfehlungen aus der Forschung lauten daher: die Bedeckung begrenzen (häufig werden Werte unterhalb von etwa 45 % genannt), gezielte Vor-Ort-Messungen zu Sauerstoff, Temperatur und Fauna einplanen und bei Bedarf Gegenmaßnahmen wie Belüftung oder geringere Abdeckung umsetzen. Solche Monitoring-Programme sind wichtig, um negative Nebeneffekte früh zu erkennen und zu korrigieren.

In den nächsten Jahren dürften drei Entwicklungen entscheidend werden: Standardisierung der Systeme, bessere Langzeitdaten zur Ökologie und angepasste Genehmigungsregeln. Standardisierung reduziert Kosten und Unsicherheit bei Planung und Betrieb. Parallel braucht es verpflichtende Vorher-Nachher-Untersuchungen (BACI-Design) für Ökologie und Gewässerchemie.

Technisch werden bifaziale Module und vertikale Ansätze diskutiert, weil sie Ertrag steigern, ohne große Wasserflächen zu belegen. Auch hybride Konzepte zusammen mit Wasserkraft oder schwimmenden Sensorplattformen sind denkbar; sie nutzen bestehende Infrastruktur und erhöhen die Gesamteffizienz.

Regulatorisch ist wichtig, dass Vorgaben feingliedrig nach Gewässertyp sind. Eine pauschale Deckungsgrenze hilft wenig, weil ein klarer Unterschied besteht zwischen einem großen tiefen Stausee und einem kleinen, flachennährstoffreichen Teich. Deshalb ist die Kombination aus regionalen Vorgaben und verpflichtendem Monitoring sinnvoll.

Für Kommunen und Unternehmen bedeutet das: Technik und Ökologie früh zusammen planen, Pilotphasen mit Monitoring vorsehen und in Ausschreibungen O&M-Konzepte mit Langzeitbeobachtung fordern. Das reduziert Investitionsrisiken und sorgt dafür, dass Anlagen in der Fläche sozial und ökologisch tragfähig werden.

Schwimmende Solaranlagen bieten eine praktische Ergänzung zum Ausbau erneuerbarer Energie, gerade dort, wo Land knapp ist und bestehende Wasserinfrastruktur genutzt werden kann. Sie bringen Ertragsvorteile durch Kühlung und sparen Wasser, bergen aber ökologische Risiken, die von Gewässertyp und Abdeckungsgrad abhängen. Gute Projektplanung kombiniert technisches Design mit verpflichtendem Monitoring und klaren, gewässerangepassten Vorgaben. So lässt sich das Potenzial der Technik nutzen, ohne Umwelt- und Klimaneffekte aus den Augen zu verlieren.