Die Stromgewinnung mittels Photovoltaik ist ein wichtiger Baustein der Energiewende, hat aber einen großen Nachteil: Sie benötigt relativ große Flächen und steht damit oft in Konkurrenz zu anderen Formen der Landnutzung. Alternativen wie Dach- und Fassadensolaranlagen, die mit landwirtschaftlichem Anbau kombinierte Agri-Photovoltaik oder auch die sogenannte “Floating-Photovoltaik” umgehen dies. Für letztere werden schwimmende Solarpanele auf Stauseen, Teichen oder Zisternen ausgebracht und produzieren dann mittels Photovoltaik Sonnenstrom auf der Wasseroberfläche. Allerdings bleibt dies nicht ohne Folgen für die Gewässer: Weil die Solaranlage das Gewässer beschattet, erhalten Plankton und Wasserpflanzen weniger Licht für ihre Photosynthese. Außerdem hemmt die Bedeckung der Wasseroberfläche den Gasaustausch zwischen Wasser und Atmosphäre. Unter anderem deshalb gibt es in Deutschland die Vorgabe, dass maximal 15 Prozent eines Gewässers durch schwimmende Photovoltaik abgedeckt werden dürften.
Solarteiche im Extremtest
Dass diese Beschränkung aus gutem Grund besteht, zeigt nun ein Experiment in den USA. Dort haben Nicholas Ray und seine Kollegen von der Cornell University in New York erstmals genauer untersucht, wie sich die Biogeochemie von kleineren Gewässern und im Speziellen ihr Treibhausgas-Ausstoß durch schwimmende Solaranlagen verändert. “Denn weltweit erfolgen mehr als 90 Prozent der Installationen von Floating-PV auf Reservoiren, Seen und Teichen mit weniger als einem Quadratkilometer Fläche”, so das Team. Für ihr Experiment nutzten die Forschenden sechs 30 x 30 Meter große Testteiche von rund 1,85 Metern Tiefe. Alle waren schon in den 1960er Jahre angelegt worden, von Wasserpflanzen bewachsen, enthielten aber keine Fische und ähnelten sich in Chemie und Biologie. Im Sommer 2023 installierten die Forschenden dann auf drei dieser Teiche schwimmende Solarpanele, die rund 70 Prozent der Wasserfläche bedeckten ǂ deutlich mehr als hierzulande erlaubt. Über zwei Jahre hinweg verfolgten Ray und seine Kollegen, wie sich Temperaturen, Sauerstoffgehalt und die Konzentrationen und Abgabe von Treibhausgasen wie Kohlendioxid (CO2) und Methan (CH4) in den Teichen mit und ohne Solaranlagen veränderten.
Das Ergebnis: Schon wenige Tage nach Installation der Solaranlagen zeigten sich erste Veränderungen. “Wir stellten sofortige und anhaltende Abnahme der Temperaturen und des Sauerstoffgehalts fest”, berichtet das Team. Schnell erreichte das Wasser am Teichgrund fast anoxische – sauerstofffreie – Bedingungen. Parallel dazu sank auch der Gehalt an gelöstem CO2 und Methan im Wasser. Dadurch sanken die diffusen Treibhausgas-Emissionen der Teiche: um rund 24 Prozent bei CO2 und um 18 Prozent bei Methan. Ursache dafür ist vor allem der der behinderte Gasaustausch zwischen Wasser und Luft, wie Ray und seine Kollegen erklären. “Wenn man das Wasser mit schwimmenden Solaranlagen bedeckt, reduziert man die Sauerstoffverfügbarkeit für Organismen drastisch – und greift damit grundlegend in die ökologischen Prozesse ein”, sagt Co-Autor Steven Grodsky von der Cornell University. Plankton, Wasserpflanzen und auch die mikrobielle Zersetzung am Teichgrund seien stark beeinträchtigt.
