Schwimmende Offshore-Solarenergie in Taiwan liefert 12% mehr Strom

Solarparks brauchen Fläche. Weltweit haben Länder, die ihre Ziele für saubere Energie verfolgen, Felder, Hänge und umgewandelte Überschwemmungsgebiete mit Modulen bedeckt.

Viele nehmen dabei in Kauf, dass Flächen für Solarenergie nicht mehr für andere Zwecke verfügbar sind.

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

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

Fehlende Flächen an Land

Taiwan kennt dieses Problem aus eigener Erfahrung. Die Insel ist etwa so groß wie Maryland und dicht besiedelt.

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

Wer Solarmodule auf dem Boden erweitert, tritt in Konkurrenz zur Landwirtschaft, zu geschützten Ökosystemen und zu einer Bevölkerung, die Ackerland nur ungern aufgeben möchte.

Mehr als die Hälfte der taiwanischen Kohlenstoffemissionen entfällt auf den Energiesektor, weshalb neue Solaroptionen dringend benötigt werden.

Potenzial von Offshore-Solarenergie im Test

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

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

Verglichen wurde ein großer landgestützter Solarpark im Changbin Industrial Park in Taiwan unmittelbar mit dem ersten kommerziellen schwimmenden Solarsystem der Insel im Großmaßstab, das offshore auf dem Meer installiert wurde.

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

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

So funktioniert der Vergleich

Um aussagekräftige Werte zu erhalten, setzte das Team eine Lebenszyklusanalyse ein. Dabei erfasste es Energieverbrauch, Emissionen und Umweltkosten von der Herstellung bis zum Ende der Nutzungsdauer.

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

Dieser Wert bezeichnet die maximale Leistung, die ein Solarsystem unter idealen Testbedingungen erzeugt.

Dank dieser Standardisierung konnten die Forschenden Energieertrag, Effizienz und Umweltauswirkungen vergleichen, ohne dass die unterschiedlichen Größen der beiden Systeme die Ergebnisse verzerrten.

Hitze als Effizienzfeind

Mit steigender Temperatur verlieren Solarmodule an Effizienz. 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 hier einen natürlichen Vorteil. Das umgebende Wasser nimmt fortlaufend Wärme auf und hält die Module kühler, als dies auf trockenem Boden möglich wäre.

Die Forschenden gehen davon aus, dass die Kühlung durch Wasser ein wesentlicher Grund für den Leistungsunterschied ist. Die Taiwan-Studie gehörte zu den ersten, die diesen Unterschied im kommerziellen Maßstab quantifizierte.

Insgesamt bereitgestellte saubere Energie

Das Ergebnis war eindeutig: Schwimmende Offshore-Systeme erzeugten über ihre Betriebslebensdauer hinweg rund 12% mehr Strom als gleichwertige landgestützte Anlagen.

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

Der zusätzliche Ertrag verstärkt den Vorteil beim CO₂-Fußabdruck. Ein System, das mehr Strom erzeugt, ersetzt mehr fossile Energienutzung und senkt dadurch die Nettoemissionen – noch bevor Unterschiede bei Herstellung oder Installation berücksichtigt werden.

„Was wir herausgefunden haben, ist, dass schwimmende Offshore-Solarsysteme während ihrer Lebensdauer mehr Strom erzeugen können – unter denselben Bedingungen etwa 12% mehr als landgestützte Systeme“, sagte Chen.

Den vollständigen Lebenszyklus messen

Die Lebenszyklusanalyse ermöglichte den Forschenden eine detaillierte Bilanz des CO₂-Fußabdrucks beider Systeme.

Sie umfasst alles: den Abbau von Rohstoffen, die Herstellung der Komponenten, die Installation und den Betrieb bis hin zur späteren Stilllegung.

Früheren Untersuchungen fehlte nicht grundsätzlich die Argumentation für schwimmende Solarenergie – diese gab es bereits –, sondern ein direkter Vergleich des gesamten Lebenszyklus auf Grundlage realer kommerzieller Großanlagen.

Diese Studie liefert genau diesen Vergleich und verschafft politischen Entscheidungsträgern eine solidere Datengrundlage für den Ausbau von Offshore-Solarenergie.

Folgen über Taiwan hinaus

Die Einschränkungen Taiwans sind kein Einzelfall. Inselstaaten, dicht besiedelte Küstenländer und Regionen mit begrenzten Flächen, in denen Freiflächen unterschiedlichen Ansprüchen genügen müssen, stehen vor Varianten desselben Dilemmas.

Bis zu dieser Studie beruhte die Begründung für schwimmende Offshore-Solarenergie im kommerziellen Maßstab überwiegend auf kleineren Pilotprojekten und theoretischen Modellen. Nun liegt ein vollständiger Lebenszyklusvergleich vor, und sein Vorteil lässt sich messen.

Für Energieplaner, die Netto-Null erreichen möchten, ohne Ackerland zu opfern oder öffentlichen Widerstand auszulösen, ergänzt das Ergebnis die Planungsinstrumente um einen konkreten Faktor. Taiwans Offshore-Anlage ist nicht nur die erste ihrer Art – sie setzt einen Maßstab.

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