Solarparks: Sonnige Zeiten für die Energiewende

Unter Solarparks sind Photovoltaikanlagen mit meist vielen Modulen zu verstehen, die nicht auf einem Gebäude oder an einer Fassade montiert sind, sondern auf einer freien Fläche stehen. Neben fest aufgestellten Freiflächenanlagen gibt es auch nachgeführte Anlagen, in denen die Module dem Sonnenstand folgen, um die Effizienz zu erhöhen. Darüber hinaus gibt es auch schwimmende Solarparks, die auf Schwimmkörpern installiert sind und Seeflächen wie beispielsweise die von Baggerseen nutzen.

Wussten Sie, dass die Sonne jeden Tag 15.000-mal so viel Energie zur Erde sendet, wie die Menschen weltweit verbrauchen? In seinem Bestseller „Die Sonne schickt uns keine Rechnung“ schrieb der ehemalige ARD-Moderator Franz Alt bereits Anfang der 1990er ein flammendes Plädoyer für Solarenergie. Heute, fast 30 Jahre später, ist rund ein Fünftel der Stromerzeugung aus Erneuerbaren Energien in Deutschland auf Photovoltaik-Anlagen zurückzuführen. Der PV-Anteil an der gesamten Bruttostromerzeugung hierzulande betrug 2020 mit 50,6 Mrd. Kilowattstunden (kWh) immerhin 9,3 Prozent.

Photovoltaik ist die Technik der Umwandlung von Sonnenenergie in elektrische Energie. Photovoltaikanlagen bestehen aus einer Anzahl an Photovoltaik-Modulen, die viele Solarzellen miteinander verbinden. Die Solarzellen wandeln das einfallende Sonnenlicht in Strom um. Strom aus Photovoltaik zählt zu den erneuerbaren Energiequellen, da der Strom mithilfe von Solarzellen umweltfreundlich produziert wird und die Energie der Sonne unerschöpflich ist.

Bezogen auf eine Nutzungsdauer von 30 Jahren entstehen laut Umweltbundesamt durch die Herstellung, den Betrieb und die Entsorgung einer Photovoltaikanlage rechnerische Emissionen in Höhe von 67 Gramm CO₂-Äquivalenten pro Kilowattstunde (kWh) Ökostrom. Demgegenüber vermeidet eine Photovoltaikanlage laut Berechnungen im Rahmen der Emissionsbilanz erneuerbarer Energieträger Emissionen – etwa aus Steinkohle- und Gaskraftwerken – in Höhe von 694 Gramm CO₂-Äquivalenten pro kWh. Der Netto-Vermeidungsfaktor von Strom aus Photovoltaik liegt somit bei 627 Gramm CO₂-Äquivalenten je kWh. „Grün“ sind Solarparks aber noch aus einem anderen Grund: Sie erhöhen vor Ort die biologische Vielfalt, weil sie Tieren und Pflanzen ungestörte Rückzugsräume bieten. Somit kann der Umweltschutz durch Solarparks gestärkt werden.

Die EnBW drückt beim Ausbau von Freiflächen-Kraftwerken auf die Tube: Ende 2020 hatte der Konzern insgesamt 342 MW PV-Leistung am Netz, Ende 2019 lag dieser Wert noch bei 154 MW. Bis 2025 hat sich die EnBW zum Ziel gesetzt, mit 1.200 MW PV-Leistung aufwarten zu können. 1.000 MW, also 1 GW, sind bereits bei konkreten Projekten geplant. Zum Teil in Betrieb ging vor wenigen Wochen der förderfreie Solarpark Weesow-Willmersdorf in Werneuchen (Brandenburg) mit einer Gesamtleistung von 187 MW. Es ist der bislang größte Solarpark in Deutschland: Etwa 465.000 Solarmodule produzieren umweltschonend Strom für rund 50.000 Haushalte. Die nächsten beiden großen Solarparks sind bereits beschlossene Sache. Lesen Sie hier mehr zu den geplanten Solarparks der EnBW und zur Wirtschaftlichkeit der Freiflächen-Photovoltaikanlagen.

Die Flächenpotenziale für den Ausbau von Photovoltaik sind laut Experten in Deutschland immens. Bislang sind die Möglichkeiten nicht annähernd ausgeschöpft. Eine Studie im Auftrag des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur schätzt das Ausbaupotenzial an restriktionsfreien Freiflächen für PV auf rund 3.200 Quadratkilometer. Bei einem Flächenverbrauch nach aktuellem Stand der Technik bieten diese Flächen ein technisches Potenzial von mindestens 230 GW.

Ein Solarpark entsteht nicht über Nacht. Es ist vielmehr ein mehrjähriger Prozess, der in unterschiedliche Phasen unterteilt ist – von der Flächen­akquise über den Erhalt der Baugeneh­migung bis hin zum Betrieb. Darüber hinaus hält unser Experten-Team permanent Ausschau nach potenziellen Flächen für neue Solarparks und führt mehrere Verhandlungs­gespräche mit den verantwortlichen Kommunen und Eigentümern bis zur eigentlichen Bauphase. In der Grafik finden Sie mehr Informationen zu den einzelnen Phasen.

Große Photovoltaikanlagen wie Freiflächenanlagen und Solarparks sind grundsätzlich genehmigungspflichtig. Vor Baubeginn haben Betreiber*innen künftiger Freiflächenanlagen meist einen Genehmigungsprozess am gewünschten Standort zu durchlaufen. Um eine Fläche nutzen zu können, muss die zuständige Gemeinde diese im örtlichen Flächennutzungsplan in ein „Sondergebiet Solar“ ändern. Es benötigt zudem einen Bebauungsplan, der auf der entsprechenden Fläche Baurecht schafft. Vorab prüft die Gemeinde die Umweltverträglichkeit des Vorhabens und bezieht dabei alle Träger*innen öffentlicher Belange sowie die Bürger*innen vor Ort mit ein. Nach Anhörung aller Parteien erstellt die Gemeinde einen Bebauungsplan und erteilt die Baugenehmigung. Wichtige Kriterien für die Entscheidung sind die Anlagengröße, die Größe der genutzten Fläche und der Grünordnungsplan der Bauherr*innen. Der Grünordnungsplan erklärt, wie der geplante Solarpark sich in die Landschaft integriert und welche ökologischen Aufwertungen vorgesehen sind. Freiflächenanlagen erhöhen vor Ort die biologische Vielfalt, weil sie Tieren und Pflanzen ungestörte Rückzugsräume bieten. Wie sehr dem Naturschutz in Solarparks tatsächlich gedient ist, ist vielen Bürger*innen bislang weitgehend unbekannt.

• versiegelten Flächen wie ehemaligen Abstellplätzen,
• auf sogenannten Konversionsflächen wie Abraumhalden und ehemaligen Tagebaugebieten,
• auf Flächen längs von Autobahnen und Schienenwegen in einer Entfernung bis zu 110 Meter sowie
• auf Acker- und Grünland, wenn sie von den jeweiligen Bundesländern zur PV-Nutzung vorgesehen sind.

Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE schätzt, dass die derzeit für den Energiepflanzenanbau genutzte Gesamtfläche einem zusätzlichen technischen Potenzial von 700.000 MW PV-Leistung entspricht. Energiepflanzen für die Herstellung von Biogas, Biodiesel, Pflanzenöl und Bioethanol beanspruchen derzeit 14 Prozent der landwirtschaftlichen Fläche in Deutschland. Photovoltaikkraftwerke schnitten jedoch im Vergleich der Effizienz der Flächennutzung zur Stromproduktion um den Faktor 40 besser ab als Energiepflanzen, schreiben die Fraunhofer Forscher in einer Studie. Sie empfehlen wegen der höheren Energieausbeute die Nutzung der Flächen für Solarparks – auch im Einklang mit einer landwirtschaftlichen Nutzung.

Eine Sonderform der Photovoltaik-Freiflächenanlage ist die Agri-Photovoltaik oder Agro-Photovoltaik. Bezeichnet wird damit die gleichzeitige Nutzung von Flächen sowohl für die Erzeugung von PV-Strom als auch für die Landwirtschaft. Konkret sieht das so aus: Am Boden wachsen die Kulturpflanzen, darüber erzeugen aufgeständerte Solarmodule erneuerbaren Strom. Die Solarmodule bieten auf diese Weise nebenbei Schutz vor Hagel-, Frost- und Dürreschäden und machen etwa Schutzfolien überflüssig. Die Unterkonstruktion von Agro-Solarparks versiegelt meist nur einen Bruchteil der Naturfläche, in der Regel weniger als 0,05 Prozent der eigentlichen Bodenfläche.

In extrem sonnenstarken Gebieten können aufgeständerte Photovoltaikanlagen durch ihre Beschattungswirkung auch dazu dienen, den Wasserbedarf von Ackerkulturen zu senken. Die geringere Verdunstung wirkt der Wüstenbildung entgegen und steigert die Erträge. Ein gutes Beispiel ist die mit 20 Quadratkilometern Fläche weltweit größte Anlage am Rand der Wüste Gobi in China: Unter den Solarmodulen mit einer Leistung von rund 1.000 MW wachsen Goji-Beeren. Die Beschattung durch die Anlage hilft, die dort eigentlich trockene und unfruchtbare Erde wieder landwirtschaftlich zu nutzen.