Photovoltaik-Freiflächenanlage

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Eine Photovoltaik-Freiflächenanlage

Unter einer Photovoltaik-Freiflächenanlage versteht man eine Photovoltaikanlage, die nicht auf einem Gebäude oder an einer Fassade, sondern ebenerdig auf einer freien Fläche aufgestellt ist. Eine Freiflächenanlage ist ein fest montiertes System, bei dem mittels einer Unterkonstruktion die Photovoltaikmodule in einem optimalen Winkel zur Sonne (Azimut) ausgerichtet werden.

Neben diesen fest montierten Freiflächenanlagen gibt es auch nachgeführte Anlagen, sogenannte Tracker-Systeme, die dem Stand der Sonne folgen. Ebenfalls existiert eine Reihe von Schwimmenden Photovoltaikanlagen, die sich bisher jedoch in einem frühen Stadium der Entwicklung und Markteinführung befinden.[1]

Die Flächeneffizienz von Solarparks ist vergleichsweise hoch: So liefern Solarparks pro Flächeneinheit etwa 25 bis 65 mal so viel Strom wie Energiepflanzen.[2]

Situation in Deutschland[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Eine nachgeführte Anlage. Die Photovoltaikmodule werden durch Rotieren und Kippen immer optimal zur Sonne ausgerichtet.

Marktanteil[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Gemessen am Gesamtmarkt für Photovoltaikanlagen in Deutschland machen ebenerdig errichtete Anlagen einen vergleichsweise kleinen Teil aus: Gegen 2010 hieß es, ihr Anteil in Deutschland liege seit Jahren konstant zwischen 10 und 15 Prozent. 2008 wurden vom Wirtschaftsministerium Baden-Württemberg 286 Freiflächenanlagen mit 486 Megawatt auf 1.800 ha Fläche gezählt. Später stieg der Anteil der Freiflächenanlagen, insbesondere in Monaten mit hohem Zubau kurz vor Absenkungen der Einspeisevergütungen. So entfiel in den Monaten Juni und September 2012 vermutlich die Mehrzahl der neu installierten PV-Leistung in Deutschland auf Freiflächenanlagen. Bundesweit wurden in diesen Monaten jeweils um die 330 MW neue PV-Anlagen mit über 10 MW Leistung gemeldet, kleinere Freiflächenanlagen kommen noch dazu.[3] Ende 2012 ging der Anteil der Freiflächenanlagen wieder deutlich zurück.

Vergütung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Strom von Freiflächenanlagen wurde über das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) vergütet. Die Vergütung fiel für diese Anlagenart geringer aus als bei Photovoltaikanlagen, die auf oder an Gebäuden montiert sind. 2009 betrug die Vergütung 31,94 Cent je eingespeister Kilowattstunde (kWh) Strom, 2010 ist sie für neue Anlagen auf 28,43 Cent gesunken.[4] Ab Januar 2013 betrug sie 11,78 Cent, fallend mit Abschlägen von 2,5 % monatlich. Eine Vergütungspflicht bestand nur unter besonderen Voraussetzungen.

Die Novelle des EEG 2014 schreibt vor, dass die Förderung für Freiflächen-Photovoltaikanlagen nach Ausschreibungen vergeben werden soll, anstelle der bisherigen Einspeisevergütungen.[5] Ende Januar 2015 beschloss die Bundesregierung die Verordnung zur Einführung von Ausschreibungen für die finanzielle Förderung von Photovoltaik-Freiflächenanlagen. Die Ausschreibung startete im Februar 2015 und endete am 15. April 2015.[6] Es gingen insgesamt 170 Gebote ein, sodass das Ausschreibungsvolumen von 150 MW mehrfach überzeichnet ist.[7] Der Bundesverband Erneuerbare Energie befürchtet, dass Bürgergenossenschaften und -anlagen vom Markt verdrängt werden, da sie aufgrund geringerer Kapitalstärke weniger Vorleistungen auf sich nehmen und weniger Risiken tragen können.[8][9][10]

Ausschreibungen stehen in der Kritik, da internationale Erfahrungen und ökonomische Modelle nahelegen, dass die angestrebten Ziele Kosteneffizienz, Ausbauziele und Akteursvielfalt dadurch konterkariert werden.[11] Das Pilotmodell für PV-Freiflächenanlagen soll zur Erprobung der Praxiswirkung von Ausschreibungen dienen.

Standorte für Konversionsflächen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

In Freiflächen-Photovoltaikanlagen sind oft Sekundärnutzungen wie z. B. eine extensive Weidewirtschaft möglich, beispielsweise mit Schafen, wie hier zu sehen.

Das EEG in Deutschland sieht auch eine Anwendung der Vergütungssätze für versiegelte Flächen und Konversionsflächen aus wirtschaftlicher oder militärischer Nutzung vor.[12] Eine Versiegelung liegt bei einer Oberflächenabdichtung des Bodens vor. Daher wird auch Strom aus Anlagen an Straßen, Stellplätzen, Deponieflächen, Aufschüttungen, Lager- und Abstellplätzen und Ähnlichem vergütet. Zu Konversionsflächen können beispielsweise Abraumhalden, ehemalige Tagebaugebiete, Truppenübungsplätze und Munitionsdepots zählen. Die Errichtung von Freiflächenanlagen auf Grünflächen wurde zunächst auf solche begrenzt, die in den drei vorangegangenen Jahren als Ackerland genutzt wurden, um die Beeinträchtigung von Natur und Landschaft möglichst gering zu halten. Die Unterkonstruktion von Solarkraftwerken versiegelt meist nur einen Bruchteil der Naturfläche, oft bei weniger als 0,05 % der eigentlichen Ackerfläche. Zu einer Aufwertung der ökologischen Qualität trägt dann u. a. der Platz zwischen den einzelnen Reihen bei, der benötigt wird, um einer Abschattung einzelner Modulreihen bei niedrigem Sonnenstand entgegenzuwirken. Gegen 2011 wurde dann die Vergütung bei Nicht-Konversions-Grünflächen auf Flächen beschränkt, die im Abstand bis zu 110 Metern längs von Autobahnen oder Schienenwegen liegen.

Vor Baubeginn durchlaufen Freiflächenanlagen meist einen Genehmigungsprozess in der Gemeinde. Um eine Fläche nutzen zu können, muss diese im Flächennutzungsplan in ein „Sondergebiet Solar“ geändert werden. Notwendig ist außerdem ein Bebauungsplan, der auf der entsprechenden Fläche Baurecht schafft.[13] Die Bauleitplanung obliegt der Gemeinde. Sie prüft Raumbedeutsamkeit und Umweltverträglichkeit des Vorhabens und soll dabei alle Bürger und Träger öffentlicher Belange (TÖB) einbeziehen. Wichtige Entscheidungsgrundlage ist neben Anlagengröße, Flächenverbrauch und Technik der Grünordnungsplan des Bauherrn. Er beschreibt, wie die geplante Freiflächenanlage in die Landschaft integriert und diese dabei ökologisch aufgewertet werden soll. Nach Anhörung aller beteiligten Parteien verabschiedet die Gemeinde den Bebauungsplan. Anschließend erfolgt die Baugenehmigung.[14]

Freiflächen und Umweltschutz[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Luftbild einer Freiflächenanlage in Deutschland

Gemeinsam mit der Naturschutzorganisation NABU hat die Unternehmensvereinigung Solarwirtschaft (UVS) 2005 einen Kriterienkatalog für die naturverträgliche Errichtung von Freiflächenanlagen veröffentlicht. Demnach sollen Flächen mit Vorbelastung und geringer ökologischer Bedeutung bevorzugt und exponierte Standorte auf gut sichtbaren Anhöhen gemieden werden. Die Aufständerung soll so gestaltet werden, dass eine extensive Nutzung und Pflege des Bewuchses, z. B. durch Schafbeweidung, weiterhin möglich bleibt. Auf den Einsatz von Pflanzenschutzmitteln und Gülle soll verzichtet werden. Naturschutzverbände sollen frühzeitig in Planungen einbezogen werden; ggf. ist – z. B. in IBAs – eine Verträglichkeitsprüfung vorzunehmen. Ein Monitoring dokumentiert die Entwicklung des Naturhaushaltes in jährlichen Begehungen nach der Errichtung. Die hier formulierten ökologischen Kriterien gehen über das gesetzlich geforderte Mindestmaß hinaus. Diese Selbstverpflichtung soll von Projektierern und Betreibern bei der Standortwahl und dem Betrieb von ebenerdig errichteten solaren Großanlagen berücksichtigt werden.[15]

Untersuchungen aus dem Jahr 2013 zeigen, dass Solaranlagen einen hohen Beitrag für die regionale Artenvielfalt haben und durch die Installation eines Solarparks eine deutliche ökologische Aufwertung der Flächen im Vergleich zu Acker- oder Intensiv-Grünlandnutzung möglich ist. Dabei ist neben dem Alter der Anlagen die Nähe zu Lieferbiotopen, die möglichst unter 500 m betragen sollte, der entscheidende Faktor für eine Zuwanderung und die Biodiversität der Anlage. So erwies sich die älteste Anlage mit der größten Biotopvielfalt im Umland in der Untersuchung als beste Anlage hinsichtlich der biologischen Vielfalt. Bereits nach kurzer Zeit führte die Extensivierung der landwirtschaftlichen Bearbeitung zu einer Zuwanderung von Schmetterlingen und einer steigenden Pflanzenvielfalt. Diese Entwicklung ist allerdings erheblich von Lieferflächen in unmittelbarer Umgebung abhängig. Zudem ist die jeweilige Nutzung des Solarparks sehr wichtig für die ökologische Vielfalt: Eine zu starke Beweidung wirkt sich negativ aus. Insbesondere von einigen mobilen Tierarten wie Schmetterlingen wurden die Flächen bereits nach kurzer Zeit neu besiedelt. Bei vier der fünf untersuchten Solarparks stieg die Artenvielfalt von Tieren, verglichen mit der zuvor betriebenen intensiven Ackernutzung, deutlich an.[16]

Öffentliche Debatte um Freiflächenanlagen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Im Gegensatz zu Atom- und Kohlekraftwerken stehen Freiflächenanlagen seltener in der Diskussion. Dennoch bemängeln Kritiker unter anderem den unnötigen Verlust von Flächen, die anderweitig genutzt werden könnten, und führen ästhetische Aspekte an. Befürworter argumentieren hingegen mit dem im Vergleich zur landwirtschaftlich genutzten Gesamtfläche verschwindend geringen Anteil der Anlagen und der Schaffung von Naturlebensraum und Erhaltung der Biodiversität. Ferner führen Befürworter an, dass Freiflächenanlagen im Vergleich zu Aufdachanlagen besonders günstigen Solarstrom produzieren und damit den Verbraucher entlasten.[17]

Agrophotovoltaik, Agrovoltaik[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Vorteile, Freiflächenanlagen mit landwirtschaftlicher Produktion zu kombinieren, stehen unter den Stichworten Agrophotovoltaik (APV) bzw. Agrovoltaik neuerdings auch im Mittelpunkt der Forschung:[18] In Italien wird dies als „Agrovoltaico“ bzw. „Food and Energy“ bereits praktiziert, in Deutschland gibt es in Bodenseenähe ab 2015 einen Versuchsbetrieb bei der Hofgemeinschaft Heggelbach. Die Photovoltaikpanels, mindestens 5 m hoch über dem Boden montiert, erlauben die Bodenbearbeitung und Ernte unter dem Einsatz von üblichen landwirtschaftlichen Maschinen.[19] Die Idee stammt von Adolf Goetzberger.[20]

Zahlreiche Pflanzen wie Kartoffeln, Hopfen oder Salat gedeihen unter der Photovoltaikanlagen sogar besser als an der prallen Sonne, andere Sorten wie etwa Gerste, Raps oder Kohl lassen sich von der mäßigen Beschattung kaum beeinflussen.[18]

Die größten Solaranlagen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Inbetriebnahme Leistung Standort
1988 0,34 MWp Photovoltaikanlage Kobern-Gondorf
1991 0,36 MWp Solaranlage Neurather See
2002 0,5 kWp Solaranlage der Energielandschaft Morbach
8. Sept. 2004 5,0 MWp Solarkraftwerk Espenhain Zur Inbetriebnahme eine der größten Anlagen Europas
2005 6,3 MWp Solarpark Bavaria Zur Inbetriebnahme größter Solarpark der Welt
2005 5,0 MWp Photovoltaikanlage Bürstadt Zum Zeitpunkt der Inbetriebnahme größte Photovoltaik-Dachflächenanlage der Welt
2006 11,4 MWp Solarfeld Erlasee Bis 2008 größter Solarpark der Welt
Ende 2008 15 MWp Flugplatz Köthen
August 2009 52 MWp Photovoltaikkraftwerk „Waldpolenz Zum Zeitpunkt der Inbetriebnahme größte deutsche Photovoltaik-Anlage und die zweitgrößte Anlage weltweit
2009 53 MWp Solarpark Lieberose Zum Zeitpunkt der Inbetriebnahme eine der größten Anlagen in Deutschland
Dezember 2009 54 MWp Solarfeld Gänsdorf in Straßkirchen Zum Zeitpunkt der Inbetriebnahme eine der größten Anlagen in Deutschland
2011 80,7 MWp Solarpark Finsterwalde Zum Zeitpunkt der Inbetriebnahme größter Photovoltaikpark Deutschlands.
Ende 2011 84,5 MWp Solarpark Finow Tower Zum Zeitpunkt der Inbetriebnahme größte Freiflächenanlage Europas[21]
24. Sept. 2011 166 MWp Solarkomplex Senftenberg Zum Zeitpunkt der Inbetriebnahme größter zusammenhängende Solarkomplex der Welt
1. Dez. 2011 91 MWp Solarpark Brandenburg-Briest
30. Sept. 2012 128 MWp Solarpark Templin-Groß Dölln
März 2013 145 MWp Solarpark Neuhardenberg Zum Zeitpunkt der Inbetriebnahme größter Photovoltaikpark Deutschlands

Internationale Anlagen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Solarparks werden weltweit in einer Vielzahl von Staaten realisiert. Der mit Stand Januar 2017 leistungsstärkste Solarpark liegt in der Nähe der Longyangxia-Talsperre in China, der über eine Leistung von 850 MWp verfügt.[22] Auf Rang zwei weltweit liegt der Solarpark Tamil Nadu in Indien. Dieser verfügt über eine Leistung von 648 MWp.[23] Über 500 MWp haben die in den USA gelegenen Solarparks Solar Star und Topaz.

Der größte Solarpark Europas ist mit Stand Dezember 2015 der Solarpark Cestas in Frankreich, der über eine Leistung von 300 MWp verfügt.[24]

In Dubai wurde mit dem Bau des Raschid Al Maktum-Solarparks begonnen, dessen ersten Ausbaustufe mit 13 MW im Herbst 2013 begonnen wurde.[25] Eine weitere Ausbaustufe mit 200 MW wurde im Frühjahr 2015 begonnen. Diese Teilfläche, die im Frühjahr 2017 in Betrieb genommen werden soll, galt bis Mitte 2016 als der Solarpark mit den weltweit niedrigsten Stromgestehungskosten (Stand Januar 2015). Betreiber Acwa Power wird eine feste Einspeisevergütung in Höhe von 5,84 US-Cent (5,22 Euro-Cent) pro kWh über eine Laufzeit von 25 Jahren erhalten.[26] In der dritten Ausbaustufe, die Mitte 2016 ausgeschrieben wurde, wurde diese Einspeisevergütung noch mal stark reduziert. Für die 800-MWp-Anlage erhält der Betreiber eine Einspeisevergütung von umgerechnet 2,6 ct/kWh über 25 Jahre. Insgesamt soll der Solarpark auf eine Leistung von 5.000 MWp ausgebaut werden.[27]

Wenige Tage später wurde dieser Rekord bei einer Ausschreibung in Chile bereits wieder unterboten. Dort ergaben sich für einen 120-MWp-Solarpark Stromgestehungskosten von 29,1 $/MWh, was nach Angaben von Bloomberg L.P. die niedrigsten Stromgestehungskosten sind, die jemals bei einem Kraftwerksprojekt weltweit erzielt wurden.[28]

Der größte Solarpark Skandinaviens war mit Stand Dezember 2015 der Solarpark Lerchenborg mit einer Leistung von 61 MWp.[29]

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

 Wiktionary: Photovoltaik – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen
 Wiktionary: Solarpark – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. Kim Trapani, Miguel Redón Santafé, A review of floating photovoltaic installations: 2007–2013. In: Progress in Photovoltaics, 23, 2015, 524–532, doi:10.1002/pip.2466.
  2. Matthias Günther: Energieeffizienz durch Erneuerbare Energien. Möglichkeiten, Potenziale, Systeme. Wiesbaden 2015, S. 169.
  3. Monatliche Veröffentlichung der PV-Meldezahlen durch die Bundesnetzagentur: http://www.bundesnetzagentur.de/cln_1421/DE/Sachgebiete/ElektrizitaetundGas/Unternehmen_Institutionen/ErneuerbareEnergien/Photovoltaik/DatenMeldgn_EEG-VergSaetze/DatenMeldgn_EEG_VergSaetze.html?nn=414658#doc405794bodyText1
  4. Solar is future: http://www.solar-is-future.de/solarstrom-fuer-ihr-unternehmen/planung-ihrer-anlage/einspeiseverguetung-mit-dem-eeg/
  5. BMWi: Erneuerbare Energien: Ausschreibungen. (Memento vom 14. Mai 2015 im Internet Archive)
  6. BMWi: Gabriel: Erste Ausschreibungsrunde Photovoltaik-Freiflächenanlagen kann im Februar 2015 starten Pressemitteilung vom 28. Januar 2015
  7. BMWi: Erste Ausschreibungsrunde für PV-Freiflächenanlagen erfolgreich durchgeführt. Pressemitteilung vom 21. April 2015
  8. BEE: Ergebnisse der ersten Ausschreibungsrunde für PV-Freiflächenanlagen beantworten nicht die drängenden Fragen. Pressemitteilung vom 21. April 2015
  9. Deutschlandfunk: Kaum Chancen für Energiegenossenschaften. Reportage, 14. April 2015
  10. Regierungspläne für Solarausbau bremsen die Energiewende. BEE, 21. Januar 2015
  11. IZES: Bewertung von Ausschreibungsverfahren als Finanzierungsmodell für Anlagen erneuerbarer Energienutzung
  12. EEG-Gesetzestext (BGBl. 2008 I S. 2074)
  13. Begründung zu dem Gesetz für den Vorrang Erneuerbarer Energien (PDF)
  14. Joule 02/2009 Printausgabe
  15. Umweltkriterien NABU: http://www.nabu.de/themen/energie/erneuerbareenergien/solarenergie/04300.html
  16. B. Raab: Erneuerbare Energien und Naturschutz – Solarparks können einen Beitrag zur Stabilisierung der biologischen Vielfalt leisten. In: ANLiegen Natur, 37(1), 2015, S. 67–76, Laufen. anl.bayern.de (PDF; 1,0 MB)
  17. Bayerns Umweltminister Söder besucht Photovoltaik-Zentrum: „Die Sonne ist das Öl des 21. Jahrhunderts!“ (Memento vom 28. Oktober 2012 im Internet Archive) Solarserver
  18. a b agrophotovoltaik.de
  19. Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE, ise.fraunhofer.de: Agrophotovoltaik – nachhaltige Landnutzung für Energie und Nahrung (25. März 2015)
  20. Birgit Augustin: Agrophotovoltaik-Anlagen – Oben Sonne, unten Getreide. Deutschlandfunk – „Hintergrund“ vom 3. Oktober 2016
  21. 84,5 MW Solarpark in Brandenburg: 84,5 MW Solarpark in Brandenburg: solarhybrid arbeitet am größten Photovoltaik-Kraftwerk Europas; Freiflächenanlage FinowTower wird auf 84,5 MW erweitert (Memento vom 15. März 2012 im Internet Archive)
  22. China builds world's biggest solar farm in journey to become green superpower. In: The Guardian, 19. Januar 2017. Abgerufen am 20. Januar 2017.
  23. World’s largest solar power plant unveiled in Tamil Nadu. In: The Indian Express, 30. November 2016. Abgerufen am 6. Dezember 2016.
  24. Größte Solaranlage Europas geht ans Netz. In: Kleine Zeitung, 1. Dezember 2015. Abgerufen am 1. Dezember 2015.
  25. khaleejtimes.com
  26. Planned Dubai solar power park to double output to 200 megawatts. In: The National, 15. Januar 2015. Abgerufen am 24. Februar 2015.
  27. Solarpark bei Dubai liefert billigsten Strom der Welt. In: Wirtschaftswoche, 15. August 2016. Abgerufen am 15. August 2016.
  28. Chile Energy Auction Gives Bachelet a Success to Boast About. In: Bloomberg L.P., 18. August 2016. Abgerufen am 20. August 2016.
  29. Wirsol eröffnet größten Solarpark Skandinaviens. In: Sonne Wind & Wärme, 21. Dezember 2015. Abgerufen am 17. August 2016.