Taiwans schwimmende Offshore-Solarenergie liefert 12% mehr Strom

Solarkraftwerke brauchen Fläche. Weltweit haben Länder, die ihre Ziele für saubere Energie verfolgen, Felder, Berghänge und umgewandelte Überschwemmungsflächen mit Modulen bedeckt.

Viele haben akzeptiert, dass Fläche für Solarenergie nicht mehr für andere Zwecke verfügbar ist.

Doch was geschieht, wenn der Platz knapp wird? Oder wenn die vorhandenen Flächen zu wertvoll sind – oder zu stark reguliert –, um sie aufzugeben?

Eine Studie aus Taiwan deutet darauf hin, dass das Meer ein besseres Angebot bereithalten könnte, als die meisten Energieplaner erwartet haben.

Land wird knapp

Taiwan kennt dieses Problem nur zu gut. Die Insel ist ungefähr so groß wie Maryland und dicht besiedelt.

Geografische und politische Einschränkungen erschweren einen großflächigen Ausbau der Solarenergie an Land erheblich.

Zusätzliche Solarmodule auf dem Boden würden in Konkurrenz zu Landwirtschaft, geschützten Ökosystemen und einer Bevölkerung treten, die Ackerland nur ungern preisgibt.

Auf den Energiesektor entfällt mehr als die Hälfte der Kohlenstoffemissionen Taiwans, weshalb neue Solaroptionen dringend benötigt werden.

Potenzial von Solarenergie auf See im Test

Forschende der National Taipei University of Technology (NTUT) gingen der Frage nach, ob eine Verlagerung der Solarenergie aufs Meer diese Rechnung verändern könnte.

Für ihre Untersuchung stützte sich das Team auf zwei reale Anlagen.

Verglichen wurde ein großes Solarkraftwerk an Land im Changbin Industrial Park in Taiwan unmittelbar mit dem ersten großtechnischen kommerziellen schwimmenden Solarsystem der Insel, das offshore auf dem Meer installiert wurde.

Zuvor hatte keine Studie beide Ansätze im kommerziellen Maßstab umfassend unter Umweltaspekten gegenübergestellt.

Genau diese Lücke wollten Ching-Feng Chen, Hauptautor der Studie, und Mitautor Shih-Kai Chen schließen.

So funktioniert der Vergleich

Damit die Zahlen aussagekräftig sind, setzte das Team eine Lebenszyklusanalyse ein. Dabei erfasste es Energieaufwand, Emissionen und Umweltkosten von der Herstellung bis zum Lebensende.

Da das Offshore-System physisch größer war, rechneten die Forschenden beide Anlagen auf einen einheitlichen Referenzwert von 100 Megawatt-Peak hoch.

Damit ist die höchste Leistung gemeint, die ein Solarsystem unter idealen Testbedingungen erzeugt.

Diese Standardisierung ermöglichte es, Energieertrag, Effizienz und Umweltauswirkungen zu vergleichen, ohne dass die unterschiedlichen Größen der beiden Systeme die Ergebnisse verzerrten.

Hitze ist der Gegner

Mit steigender Temperatur sinkt die Effizienz von Solarmodulen. Jedes Grad über ihrer optimalen Betriebstemperatur verringert den Ertrag.

Dieses gut dokumentierte Problem betrifft bodengebundene Anlagen in heißen Klimazonen und während Hitzewellen weltweit.

Schwimmende Offshore-Systeme besitzen hierbei einen natürlichen Vorteil. Das umgebende Wasser nimmt fortlaufend Wärme auf und hält die Modultemperaturen niedriger, als sie auf trockenem Boden wären.

Die Forschenden gehen davon aus, dass die Kühlung durch Wasser ein entscheidender Grund für den Leistungsunterschied ist. Die Taiwan-Studie gehörte zu den ersten, die diese Differenz im kommerziellen Maßstab bezifferte.

Insgesamt gelieferte saubere Energie

Das Ergebnis war eindeutig: Schwimmende Offshore-Systeme erzeugten über ihre Betriebsdauer rund 12% mehr Strom als gleichwertige Anlagen an Land.

Über Jahrzehnte hinweg summiert sich dieser Abstand zu einem erheblichen Unterschied bei der insgesamt bereitgestellten sauberen Energie.

Der höhere Ertrag verstärkt den Vorteil beim CO2-Fußabdruck. Ein System, das mehr Strom erzeugt, verdrängt mehr Nutzung fossiler Brennstoffe und senkt dadurch die Nettoemissionen, noch bevor Unterschiede bei Herstellung oder Installation berücksichtigt werden.

„Unsere Ergebnisse zeigen, dass schwimmende Offshore-Solarsysteme über ihre Lebensdauer mehr Strom erzeugen können – unter denselben Bedingungen etwa 12% mehr als landgestützte Systeme“, sagte Chen.

Den gesamten Lebenszyklus messen

Die Lebenszyklusanalyse ermöglichte den Forschenden eine detaillierte Bilanz des CO2-Fußabdrucks jedes Systems.

Sie umfasst alles: den Abbau von Rohstoffen und die Fertigung von Komponenten ebenso wie Installation, Betrieb und die spätere Stilllegung.

Früheren Untersuchungen fehlte nicht grundsätzlich die Argumentation für schwimmende Solarenergie – diese gab es bereits –, sondern ein direkter Vergleich über den vollständigen Lebenszyklus, der auf realen kommerziellen Anlagen im großen Maßstab basiert.

Diese Studie liefert genau das und verschafft politischen Entscheidungsträgern eine solidere Datengrundlage, wenn sie für den Ausbau von Offshore-Solarenergie argumentieren.

Folgen über Taiwan hinaus

Die Einschränkungen Taiwans sind kein Einzelfall. Inselstaaten, dicht besiedelte Küstenländer und Regionen mit begrenzten Landflächen, in denen offene Flächen unterschiedlich beansprucht werden, stehen vor Varianten desselben Dilemmas.

Bis zu dieser Studie stützte sich das Argument für schwimmende Offshore-Solarenergie im kommerziellen Maßstab vor allem auf kleinere Pilotprojekte und theoretische Modelle. Nun liegt ein vollständiger Lebenszyklusvergleich vor, und der Vorteil ist messbar.

Für Energieplaner, die Klimaneutralität erreichen wollen, ohne Ackerflächen aufzugeben oder öffentlichen Widerstand auszulösen, ergänzt das Ergebnis die Planungsinstrumente um einen konkreten Aspekt. Taiwans Offshore-Anlage ist nicht nur eine Premiere – sie setzt einen Maßstab.

„Schwimmende Offshore-Solarenergie ist nicht nur eine technische Alternative, sondern eine strategische Lösung für Länder mit begrenzten Landressourcen“, sagte Chen.