Freiflächen-Photovoltaik

Bei Agri-PV findet landwirtschaftliche Nutzung und die Erzeugung von grünem Strom durch PV-Anlagen gleichzeitig auf derselben Fläche statt. Weiterführende Informationen zu diesem Anwendungsfeld sind hier zu finden.

Ein wachsendes Anwendungsfeld der Freiflächen-Photovoltaik sind schwimmende PV-Anlagen, auch als Floating-PV bezeichnet. Derzeit werden solche Anlagen nur auf künstlichen oder erheblich veränderten stehenden Gewässern errichtet. Ein Beispiel dafür sind Seen, die durch Kiesabbau entstanden sind. Solche Flächen gibt es in NRW beispielsweise im Rheinischen Revier.

Die Installation einer Floating-PV-Anlage ist in der Regel unkompliziert. Eine Besonderheit ist, dass der Kühlungseffekt des Wassers die Leistung der Module verbessert. Zudem kann eine schwimmende PV-Anlage zu einer reduzierten Verdunstungsrate und Algenbildung im Gewässer beitragen. Trotz dieser Vorteile sind in NRW bisher nur wenige Floating-Anlagen errichtet worden. Das lässt sich vor allem auf die hohen baurechtlichen Hürden zurückführen. Neben der Anforderung des Baugesetzes zur Bauleitplanung gilt es auch Vorgaben aus dem Wasserhaushaltgesetz (WHG) zu beachten. Aktuell dürfen schwimmende PV-Anlagen nicht mehr als 15 Prozent der Gewässeroberfläche bedecken und müssen einen Mindestabstand von 40 Metern vom Ufer des Gewässers einhalten.

Im urbanen, versiegelten Raum kann Photovoltaik als Überdachung von öffentlichen und nichtöffentlichen Parkplätzen installiert werden. So werden bereits versiegelte Flächen doppelt genutzt. Die Anlagen bieten außerdem Schatten und verhindern so, dass die Stadt überhitzt. Zudem können die Anlagen direkt mit einer Ladestruktur für Elektromobilität geplant werden. So kann der grüne Strom unmittelbar vor Ort genutzt werden.

Einen Überblick zu den verschiedenen Arten der Parkplatz-PV sowie zu Themen der Wirtschaftlichkeit und technischen Umsetzbarkeit gibt das Faktenpapier „Photovoltaik-Parkplätze“ des Solarclusters Baden-Württemberg e.V.

Seit dem 01.01.2022 besteht in NRW bei Neubauten eine Pflicht zur Errichtung von Parkplatz-PV. Gemäß § 8 Absatz 2 Satz 1 BauO NRW 2018 ist beim Neubau eines für eine Solarnutzung geeigneten offenen Parkplatzes mit mehr als 35 Stellplätzen für Kraftfahrzeuge, der einem Nicht-Wohngebäude dient, über der geeigneten Stellplatzfläche eine PV-Anlage zu installieren.

Freiflächenanlagen können je nach Topografie, Reihenabstand und Ausrichtung Werte zwischen 0,9 und 1,4 Megawatt pro Hektar erreichen. Die benötigte Fläche pro MW sinkt mit fortschreitender Entwicklung und höheren Wirkungsgraden der Technologie weiter.

Ja, die Errichtung und der Betrieb einer Freiflächenanlage haben einen Einfluss auf die Tier- und Pflanzenwelt. Ob positive oder negative Effekte überwiegen, hängt von der vorherigen Nutzung der Fläche und der Ausgestaltung der Anlage ab:

• Durch die Umzäunung der Anlage können störungsarme Rückzugsräume – z. B. für Kleinsäuger, Insekten und Vögel – entstehen. Anderseits können die Anlagen Barrieren für größere Wandertiere darstellen.
• Wurden die Flächen zuvor intensiv bewirtschaftet, kann der zeitweilige Entzug der Flächen aus der landwirtschaftlichen Nutzung einen positiven Effekt auf die Bodenqualität und Artenvielfalt haben, da keine Dünge- und Pflanzenschutzmittel sowie schwere Landmaschinen mehr eingesetzt werden.

Den Auswirkungen auf die Tier- und Pflanzenwelt wird auch im Rahmen des Planungs- und Genehmigungsverfahrens Rechnung getragen, durch individuelle Anforderungen an die Ausgestaltung der Freiflächenanlage und durch Kompensationsmaßnahmen.

Weitere Informationen zur naturverträglichen Ausgestaltung von Freiflächen-PV finden Sie beim Bundesamt für Naturschutz und beim Bundesverband Neue Energiewirtschaft.

Nach dem EEG werden Anlagen unter 1.000 kWp mit einer Vergütung von 7,00 Cent pro kWh gefördert (Stand 2023). Anlagen über 1.000 kWp müssen an dem Ausschreibungsverfahren der Bundesnetzagentur teilnehmen: Der Höchstwert für Gebote für die Termine im Jahr 2023 beträgt 7,37 Cent pro kWh.

Die jeweils gültigen Vergütungssätze sowie Ausschreibungstermine und -ergebnisse werden auf der Seite der Bundesnetzagentur veröffentlicht.

Die Förderung ist aktuell aufgrund der angespannten Haushaltslage ausgesetzt. Sobald wieder Mittel zur Verfügung stehen, ist geplant, die Förderung wieder aufzunehmen.

Das Land NRW bietet eine Förderung für Anlagen außerhalb der EEG-Förderung (mit und ohne Eigenversorgung) an.

Mit dem Förderprogramm progres.nrw können Freiflächenanlagen ohne Eigenversorgung mit maximal 20 Prozent der zuwendungsfähigen Ausgaben bezuschusst werden. Bei Anlagen mit Eigenversorgung werden maximal 15 Prozent der zuwendungsfähigen Ausgaben gefördert. Der maximale Förderrahmen pro Anlage liegt jeweils bei 500.000 Euro.

Entscheidend für die Wirtschaftlichkeit von Freiflächen-PV ist zunächst die Flächengröße bzw. die Größe der Anlage. Viele Projektierer:innen werden erst bei Flächengrößen von mindestens vier bis fünf Hektar aktiv, einige auch erst deutlich darüber. Projekte auf kleineren Flächen können im Einzelfall auch wirtschaftlich sein, beispielsweise wenn der Solarstrom in unmittelbarer Nähe genutzt werden kann.

Relevante Kostenpunkte sind dabei:

• Komponenten der Anlage (Module, Wechselrichter, Unterkonstruktion, Transformatoren)
• Netzanschluss
• Bau der Umzäunung
• Planungskosten
• Tiefbauarbeiten

Bei den Kosten für den Netzanschluss ist zu beachten, dass je nach Entfernung des Netzanschlusspunktes entsprechend hohe Kosten für die Trassensicherung, den Tiefbau und Kabelkosten anfallen können.

Mittlerweile gibt es eine Vielzahl von Projektierer:innen, die eine Freiflächenanlage außerhalb der EEG-Förderung realisieren. Denn durch die Möglichkeiten den Strom zum Beispiel im Rahmen eines Power-Purchase-Agreements (PPA) an einen Abnehmer oder Händler zu verkaufen, sind Freiflächenanlagen auch ohne Förderung wirtschaftlich darstellbar.

Die Deutsche Energie-Agentur (dena) hat im Rahmen der Marktoffensive Erneuerbare Energie Informationen zum Thema PPA zusammengestellt.

Kostenkalkulation und Wirtschaftlichkeitsbetrachtung einer fiktiven Freiflächenanlage finden sich im Leitfaden des bayrischen Netzwerks C.A.R.M.E.N e. V . 

Klassische Freiflächenanlagen werden in der Regel ebenerdig auf Unterkonstruktionen, beispielsweise aus Stahl, montiert und können auf den entsprechenden Flächen im optimalen Winkel zur Sonne ausgerichtet werden. Bei der Flächenauswahl sollte jedoch darauf geachtet werden, dass die Flächen ausreichend groß und sonnenbeschienen sind. Das Solarkataster für Freiflächen des Landesamtes für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz kann bei der Flächenauswahl unterstützen.

Außerdem sollte bei der Planung die Nähe zum Netzverknüpfungspunkt frühzeitig betrachtet werden. Je nach Anlagenleistung wird der erzeugte Strom über separate Netzanschlüsse in das Mittelspannungsnetz oder auch in das Hochspannungsnetz eingespeist. Vor dem Bau der Anlage sind die Anschlussbedingungen mit dem jeweiligen Netzbetreiber zu klären und bei diesem formal zu beantragen. Die Höhe der Netzanschlusskosten hat gerade bei kleineren Anlagen einen entscheidenden Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit.

Im Unterschied zu Dachanlagen sind PV-Freiflächenanlagen in der Regel genehmigungspflichtig.  Freiflächenanlagen sind bauplanungsrechtlich im Außenbereich nur räumlich begrenzt privilegiert und bedürfen damit häufig eines Bebauungsplans. Entsprechend müssen in der Regel die unterschiedlichen Ebenen der Bauleitplanung berücksichtigt werden.

Das Ministerium für Wirtschaft, Industrie, Klimaschutz und Energie des Landes NRW hat mit dem Kurzleitfaden „Bauplanungsrechtliche Grundlagen für Freiflächen-Photovoltaik-Anlagen" eine Hilfestellung entwickelt, die politische Entscheidungsträger:innen, kommunale Planer:innen und Projektierer:innen bei der Beantragung und Aufstellung von Bauleitplänen nutzen können.

Die Förderung ist aktuell aufgrund der angespannten Haushaltslage ausgesetzt. Sobald wieder Mittel zur Verfügung stehen, ist geplant, die Förderung wieder aufzunehmen.

Nach dem EEG werden Floating-PV-Anlagen unter 1.000 kWp mit einer Vergütung von derzeit 7,00 Cent pro kWh gefördert. Anlagen über 1.000 kWp müssen an dem Ausschreibungsverfahren der Bundesnetzagentur teilnehmen: Der Höchstwert für Gebote für die Termine im Jahr 2023 beträgt 7,37 Cent pro kWh.

Das Land NRW bietet zudem eine Förderung für Floating-PV-Anlagen außerhalb der EEG-Förderung (mit und ohne Eigenversorgung) an.

Mit dem Förderprogramm progres.nrw können maximal 25 Prozent der zuwendungsfähigen Ausgaben bezuschusst werden. Der maximale Förderrahmen pro Anlage liegt bei 1 Mio. Euro.

Die Auswirkungen der Floating-PV auf das Ökosystem der Seen sind unterschiedlich. Für viele Einflussfaktoren wird dabei eine grundsätzlich positive Wirkung auf die Gewässerökologie vermutet.  Einflussfaktoren hierbei sind die Unterkonstruktion, das hierfür verwendete Material, die Anlagengröße und der Anteil der Anlage im Verhältnis zur Größe des Gewässers. Außerdem hängen die Auswirkungen von den Eigenschaften des Gewässers (Strömungen, Wassertiefe) und den klimatischen Bedingungen am Standort ab.

Einen Überblick zur aktuellen Forschungslage bietet das Kompetenzzentrum Naturschutz und Energiewende. Das Fraunhofer ISE erforscht im Projekt „PV2FLOAT“ die Chancen und Herausforderungen von Floating-PV.

Für die Installation werden die Solarmodule auf Schwimmkörper montiert. Diese müssen für genügend Auftrieb sorgen, um das Gewicht der Anlage zu tragen und die Begehbarkeit für die Wartung zu gewährleisten. Dabei müssen sie auch ausreichende Flexibilität bieten, um den Windkräften sowie dem Wellengang standzuhalten.

Marktüblich sind derzeit zwei Ansätze: schwimmende Pontons aus langlebigen Kunststoffen oder größere Stahlkonstruktionen mit Schwimmkörpern. Je nach Variante können unterschiedlich viele Solarmodule auf einer einzelnen Solarinsel angebracht und so bereits Wartungszugänge berücksichtigt werden. Die Montage der einzelnen Bauteile kann effizient durch eine temporäre Fertigungsstraße am Ufer durchgeführt und die einzelnen Solarinseln sukzessiv ins Gewässer gebracht werden. Die Solarinseln werden anschließend zu großen, flexiblen Verbünden zusammengeführt und auf der Wasseroberfläche platziert. Zusätzlich werden Zugänge sowie Wege für die Wartung, die Verkabelung und gegebenenfalls für die Platzierung der Wechselrichter geschaffen.

Gesichert werden die schwimmenden Anlagen durch ein Verankerungssystem entweder am Grund des Gewässers oder durch Befestigungen am Ufer.

Die Förderung ist aktuell aufgrund der angespannten Haushaltslage ausgesetzt. Sobald wieder Mittel zur Verfügung stehen, ist geplant, die Förderung wieder aufzunehmen.

Das Land NRW bietet mit dem Programm progres.nrw eine Förderung von Parkplatz-PV an. Folgende Voraussetzungen müssen dafür erfüllt sein:

• offene Parkplätze mit mehr als zehn Stellplätzen,
• die einem Nicht-Wohngebäude dienen und die vor 2022 errichtet wurden,
• und die Module müssen als Dachhaut dienen.

Die Förderhöhe beträgt 500 Euro je Kilowattpeak bis zu einer Förderhöchstgrenze von 50.000 Euro. Die Förderung wird je Netzanschluss und Standort nur einmal gewährt.

Die Kosten für PV-Anlagen auf einem Dach oder einer Parkplatzüberdachung unterscheiden sich kaum. Mögliche Kostenunterschiede lassen sich auf benötigte Tragwerke auf der Überdachung oder höhere Anforderungen an die Module zurückführen. Die Pflicht zur Errichtung von Parkplatz-PV und die damit einhergehende hohe Nachfrage führen vermutlich dazu, dass sich innovative Systeme und günstigere Lösungen etablieren werden.