Solarparks: Energiewende mit großflächigen PV-Anlagen

Die Solarenergie von heute ist hocheffizient und dementsprechend wirtschaftlich. Im Rekordjahr 2022 trug sie mit 11,8 Prozent zum deutschen Strommix bei. Dabei lag der Gesamtanteil der erneuerbaren Energien nach dem Strom-Report bei knapp 50 Prozent. Neben gewerblichen oder privaten PV-Anlagen an Gebäudefassaden und auf Dächern leisten große freistehende Solarparks einen erheblichen Beitrag zur Versorgung mit grünem Strom. Und sie werden noch wichtiger, denn die großen Stromversorger haben ehrgeizige Pläne zum Ausbau der Solarparks. Wie Solarparks im Einklang mit der Natur Sonnenenergie gewinnen und welche Chancen sie bieten? In diesem Beitrag erfahren Sie es.

Solarparks arbeiten wie private Anlagen. Vom Balkonkraftwerk über die private PV-Anlage auf dem Dach bis zum Großprojekt bleibt das Funktionsprinzip dasselbe. Was sich ändert, das sind die Größenordnungen. So besteht der derzeit größte deutsche Solarpark Weesow-Willmersdorf in Brandenburg, gelegen in der Nähe von Berlin, aus ca. 465.000 PV-Modulen.

Auch abgesehen von Größe und Leistung ist Solarpark nicht gleich Solarpark. Die Photovoltaikmodule müssen nämlich nicht auf festem Boden angebracht sein. Sie können auch schwimmen und damit die brachliegende Oberfläche von Gewässern nutzen. Einige Anlagen folgen darüber hinaus automatisch dem Stand der Sonne, um über einen optimalen Einstrahlungswinkel den Ertrag zu maximieren.

Mit der Agri-Photovoltaik gibt es eine Sonderform der Solarparks, bei der sich Landwirtschaft und PV-Module die Fläche teilen. Durch eine durchdachte Höhenstaffelung bieten die PV-Module Pflanzen Schutz vor Witterungseinflüssen, womit sie den Ertrag erhöhen. In manchen Gegenden wird damit der Anbau überhaupt erst möglich, weil die PV-Module die Verdunstung von Wasser verhindern.

Große Solarparks bringen einige Herausforderungen mit sich. Schließlich müssen die Anlagen gegen Diebstahl oder Vandalismus gesichert werden. Das ist aufwendiger als bei Fassaden oder Dachflächen, weil Solarparks meist auf großen Freiflächen stehen. Die Betreiber setzen daher zunehmend auf umfassende Sicherheitskonzepte, um die Anlagen zu schützen. Ein weiterer Aspekt ist die Versorgungssicherheit. Wenn mehr Strombedarf durch Solarstrom gedeckt wird, wirken sich Versorgungslücken durch fehlende Sonneneinstrahlung stärker aus. Diese Schwankungen können aber genau vorhergesagt und durch andere Energiequellen, vor allem Windkraft, ausgeglichen werden. Dabei spielen auch Speicherlösungen eine immer größere Rolle. Sie puffern den Stromüberschuss aus sonnenreichen Stunden für die spätere Nutzung. Eine weitere Möglichkeit ist es, den Strom in andere Energieformen wie etwa Wasserstoff umzuwandeln.

Quelle: Energy

Die Strahlung der Sonne bietet jeden Tag ein Vielfaches der Energie, die die Menschen verbrauchen. Klar, dass damit noch ein erhebliches Potenzial zum Ausbau von Solarparks besteht. In Deutschland stammt bisher gut ein Fünftel der erneuerbaren Energie aus der Photovoltaik, dagegen liefert die Windkraft mehr als den doppelten Beitrag.

Das wird sich aber ändern, denn einige Entwicklungen machen Solarparks zunehmend attraktiv. Zum einen sorgt der technische Fortschritt für immer günstigere und leitungsfähigere PV-Module. Das senkt die Investitionssummen, sodass sich Solarpark-Projekte mittlerweile auch ohne staatliche Zuschüsse rechnen. Solarparks erhalten anders als früher keine Abnahmegarantie zu fixen Preisen mehr vom Staat. Stattdessen müssen sie ihren Strom direkt zum jeweils gültigen Marktpreis verkaufen. Der Staat springt nur noch mit einer Marktprämie ein, um bei niedrigen Marktpreisen eine Mindestvergütung sicherzustellen. Weil der Solarstrom immer wertvoller wird, sind die Solarparks zunehmend unabhängig von dieser Prämie.

Zum anderen bieten Solarparks bei richtiger Planung nicht nur die Möglichkeit, das Klima zu schonen. Sie können daneben dazu beitragen, wertvolle Lebensräume für die Tierwelt zu bewahren. Vor allem Insekten, Vögel und Reptilien profitieren davon, wenn Solarparks in Form von Agri-PV einen intensiven Ackerbau ablösen. Die Erdoberfläche bleibt zum größten Teil unverbaut und bietet beispielsweise Bodenbrütern einen seltenen Rückzugsort ohne Pestizide und Dünger.

Das Potenzial von Solarparks zeigt sich auch darin, dass selbst energieintensive Industriezweige auf diese nachhaltige Form der Stromerzeugen umschwenken. Beispielsweise wird das Rechenzentrum von Facebook in Tennessee zukünftig von einem eigenen 150-MW-Solarpark versorgt werden. Der Chemiekonzern Bayer hat drei Produktionsstätten in Spanien an eine eigens dafür errichtete Großanlage mit 590 MW angeschlossen.

Mehr Solarparks sind unter Klima- und Umweltgesichtspunkten sinnvoll. Die Photovoltaik muss einen erheblichen Ausbau erfahren, damit die Energiewende glückt. Verschiedene vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE ausgewertete Studien gehen von einer notwendigen Gesamtleistung zwischen 200 und 500 GW in Deutschland aus. Zusammen mit anderen erneuerbaren Energien würde das einen klimaneutralen Energiesektor ermöglichen. Ausgehend von 66,5 GW installierter Leistung Ende 2022 macht das deutlich, wie stark die Photovoltaik hierzulande noch ausgebaut werden muss.

Zeitgleich zum Ausbau müssen in den kommenden Jahren zunehmend alte Bestandsanlagen ersetzt werden. Das Fraunhofer Institut geht im vollausgebauten Zustand von einem jährlichen Erneuerungsbedarf von 15 GW aus. Das macht deutlich, inwiefern große Anlagen wie Solarparks in den kommenden Jahren einen erheblichen Beitrag zum Ausbau der Kapazität leisten müssen.

Im Wettbewerb um die notwendigen Flächen muss sich die Photovoltaik gegen andere Formen der erneuerbaren Energie durchsetzen. So nehmen sogenannte Energiepflanzen für die Erzeugung von Biogas oder die Verbrennung in Biomassekraftwerken ca. 14 Prozent der landwirtschaftlichen Fläche ein. Damit wird die Fläche deutlich weniger effizient genutzt, als es mit Photovoltaik möglich wäre. Ein Solarpark würde auf derselben Fläche einen vielfach höheren Energieertrag liefern. Noch stärker fällt der Effekt bei der Nutzung von Agri-Photovoltaik auf diesen Flächen aus. Durch die gleichzeitige Nutzung für PV und Anbau lässt sich der Gesamtertrag weiter steigern.

Ergebnisse der Akzeptanzumfrage 2022 der Agentur für Erneuerbare Energien zeigen, dass die Zustimmung für eine nachhaltige Stromproduktion weiter steigt. Dabei ist die Solarenergie ganz vorne. Mehr Menschen befürworten den Bau von PV-Anlagen auf Freiflächen in ihrer Nähe als die Errichtung von Windkraftanlagen. An deutschen Standorten liegen die Kosten für Stromerzeugung durch Solarparks zudem unter denen von Windkraftanlagen an Land. Offshore-Windkraftanlagen zeigen noch einmal höhere Kosten.

Solarparks speisen zu Spitzenzeiten sehr große Mengen an Strom in das öffentliche Netz ein. Dafür müssen sie an einen entsprechenden Netzanschluss angebunden sein. Die Verlegung der notwendigen Kabeltrassen stellt viele große Projekte für Solarparks zunehmend vor Herausforderungen. So verlaufen die Kabel oft über weite Strecken und teilweise durch schlecht zugängliche Gebiete. Der Anschluss eines Solarparks an der Mosel etwa erforderte eine aufwendige Bohrung unterhalb des Flusses und eines Weinbergs. Solche aufwendigen Baumaßnahmen verursachen hohe Kosten, die sich in der Folge erst amortisieren müssen. Durch den mangelhaften Ausbau des Stromnetzes sind lange Wege zum nächsten geeigneten Anschlusspunkt ein häufiges Problem.

Auch Genehmigungsverfahren können die Errichtung großer Solarparks ausbremsen. Betreiber sind darauf angewiesen, eine geeignete Fläche zu finden und sich mit Eigentümern und Gemeinden einig zu werden. Das ist umso schwieriger, je größer der Solarpark werden soll. Ein Hektar Land kann nach dem aktuellen Stand der Technik ca. 1 MW Photovoltaikleistung erzeugen. Dabei stehen Solarparks in Konkurrenz mit der Landwirtschaft, die vor steigenden Pachtpreisen für die entsprechenden Flächen warnt. Selbst brach liegende Flächen lassen sich aufgrund der Rechtslage nicht ohne Weiteres nutzen. Auch ohne die zuständige Gemeinde geht es nicht, denn sie muss zumindest einen entsprechenden Bebauungsplan erlassen, damit die Fläche genutzt werden kann.

Naturschutzorganisationen wie der NABU lehnen Solarparks nicht ab, sondern kooperieren mit der Solarindustrie. So hat der NABU gemeinsam mit dem Bundesverband Solarwirtschaft Kriterien für naturverträgliche Solarparks entwickelt. Diese richten sich vor allem an die Betreiber und sollen den ökologischen Mehrwert der Solarparks unterstützen.

Die hohen Strompreise auf dem freien Markt führten im Frühjahr 2023 dazu, dass Solarparks hohe Erträge erwirtschafteten. Für die Bewertung, ob es sich um langfristig erfolgreiches Investment handelt, muss aber eine realistische Strompreisentwicklung herangezogen werden. Die Allgemeinprognose ist positiv.

Möglichkeiten, in einen Solarpark einzusteigen, gibt es viele. So realisieren Anbieter größere Projekte und bieten dann einzelne Modulflächen zum Kauf an (Direktinvestment). Andere bündeln das Kapital kleinerer Anleger und erwerben damit Anteile an Solarparks. Viele Betreiber von Solaranlagen bieten daneben eine Bürgerbeteiligung an. Sie richtet sich meist nur an die Bürger:innen der Kommune, in der die Anlage errichtet wird. Sie können einen Betrag investieren und über eine fixe Laufzeit Erträge generieren.