Photovoltaische Großanlagen I
Solar Anlagen photovoltaische Großanlagen der Solartechnik
Mit Beginn der Massenfertigung von Solarzellen werden auch erste Demonstrations- und Pilotvorhaben realisiert, oftmals im Rahmen von Inselanwendungen. Zu den Großanlagen zählen Solarparks, Einzelanlagen sowie gebäude- und dachintegrierte Anlagen. Im Laufe der Entwicklung wurden die PV-Anlagen immer größer, außerdem wurden sie zunehmend auch an bestehende Stromnetze angeschlossen – nicht zuletzt aufgrund der (subventionierten) Vergütungen, wie sie in Deutschland und anderen Ländern gesetzlich festgelegt wurden.
Nachfolgend werde ich die Entwicklung dieses Einsatzbereiches anhand der mir bekanntesten Großanlagen – in der Reihenfolge ihrer Errichtung – dokumentieren. Und wenn der Begriff ‚weltgrößte Anlage’ mehrfach auftaucht, dann stimmt er auch – allerdings nur zum Zeitpunkt der jeweiligen Inbetriebnahme.
Große Solaranlagen in Schuchuli / USA
1978 wird durch die NASA das weltweit erste ‚Solardorf’ im Reservat der Papago-Indianer in Arizona mit einer Solarzellen-Anlage ausgestattet. Das 3,5 kW System betreibt Wasserpumpen und versorgt 15 Familien mit Licht und Energie zum Kühlen, für die Näh- und Waschmaschinen. Alle anderen Systeme zur Stromversorgung wären teurer gewesen. Als das Reservat 1983 an das öffentliche Stromnetz angeschlossen wird beschränkt man die Solaranlage auf den Betrieb einer öffentlichen Wasserpumpe.
Al-’Uyaynah / Solaranlagen in Saudi-Arabien
Im Rahmen des SOLERAS-Projektes wird ab 1980 in einem ‚Solardorf’ etwa 50 km nordwestlich der Haupstadt Riadh eine 25 kW Anlage mit 41.000 Solarzellen auf 160 x 32 Modulen durch den koreanischen Subcontrator Chung Hwa errichtet. Das US-Unternehmen Martin Marietta Aerospace und die Saudische Regierung teilen sich die Anlagenkosten von 100 Mio. $. Ab 1981 arbeitet die Anlage mit einem Gesamtwirkungsgrad bis 10,5 %. Ebenfalls 1981 soll eine 350 kW Anlage mit dem Namen Solaris in Betrieb gegangen sein, über die jedoch nicht weiter finden konnte.
Solaranlagen in Hesperia / USA
In den Bergen von San Bernadino, östlich von Los Angeles, errichtet Arco Solar 1983 eine PV-Anlage mit einer Leistung von 1 MW.
Community College / USA
In Arkansas betreibt das Community College gemeinsam mit dem DOE seit 1981 eine 245 kW PV-Anlage.
Lugo Station Solaranlage / USA
Eine 1 MW Anlage wird 1982 durch Arco Solar und die Pacific Gas & Electric im kalifornischen Lugo Station errichtet.
Kythnos Solaranlage / Griechenland
Ab Mitte 1983 produziert das von der EG und dem BMFT geförderte, und von Siemens und Varta errichtete Solarkraftwerk 100 kW Spitzenleistung, es besteht aus 860 Panelen mit jeweils 144 monokristallinen Solarzellen. Das installierte Watt kostet etwa 25 DM. Eine 600 kW/h-Batterie überbrückt Ausfallszeiten.
Pellworm / Deutschland
Die größte Anlage in Europa wird 1983 auf der nordfriesischen Insel Pellworm in Betrieb genommen. Insgesamt 17.000 Zellen mit einer Fläche von 4.600 m2 produzieren 300 kW. Das Projekt soll Erfahrungen zur Effektivität in nördlichen Breiten sammeln. Die Anlage mit einem gesamten Flächenbedarf von 28.000 m2 wird von der EG finanziert und von der AEG gebaut, der Preis beträgt rund 12 Mio. DM.
1986/1987 werden dort außerdem noch 4 Windkraftwerke installiert (s.d.). 1988 berechnet man die produzierte Kilowattstunde mit 3,57 DM. Es zeigt sich außerdem, daß die Speicherung des Gleichstroms in Batterien auch längerfristig noch zu teuer bleiben wird.
1992 gilt Pellworm mit 1 MW Leistung als größte Hybridanlage in Europa (s.u.), dabei kommen jetzt 600 kW aus der inzwischen erweiterten PV-Anlage, der Rest stammt von den Windkraftwerken. Die zusätzlichen, weiterentwickelten Solarmodule haben nur noch eine Fläche von 2.500 m2. Die zweite Ausbaustufe kostet 7,5 Mio. DM, an denen sich der Bund zu 50 %, und das Land Schleswig-Holstein zu 20 % beteiligen. Die restlichen 30 % teilen sich die beteiligen Industrieunternehmen. Auch hier werden zur Erprobung unterschiedliche Module installiert.
Nach zweijähriger Modernisierung geht die Anlage mit inzwischen 1,1 MW im Sommer 2006 wieder ans Netz. Rund 3,7 Mio. € investierte E.ON Hanse in die Erneuerung des Photovoltaik-Parks, der seit 1983 in Betrieb ist.
Carrisa Plains / USA
Im südlichen Kalifornien, in der Mojave-Wüste zwischen San Luis Obispo und Berkefield errichtet Arco Solar ab 1983 gemeinsam mit der Pacific Gas & Electric zu Versuchszwecken eine PV-Großanlage mit 6,5 MW, die 75 Mio. $ kostet und aus 800 sonnennachgeführten Modulträgern besteht. Die Anlage bedeckt eine Fläche von 24 Hektar, kann etwa 2.300 Haushalte versorgen und ist lange Zeit die weltgrößte PV-Anlage. Die Solarzellen-Module aus monokristallinen Solarzellen besitzen neben der Sonnennachführung auch seitliche, lichtverstärkende Reflektoren. Ende der 1980er Jahre wird die Anlage allerdings zum Verkauf angeboten – für den symbolischen Preis von einem Dollar.
Das Unternehmen besitzt am gleichen Ort bereits die thermische Solarturm-Anlage SOLAR 1 mit 20 MW sowie eine 25 kW Dish-Anlage (s.d.).
Rancho Seco / USA
In der Nähe von Sacramento in Kalifornien wird 1984 durch den städtischen Stromversorger Sacramento Municipal Utility District (SMUD) eine Anlage gebaut, die 2 MW in das Netz einspeist. Die Zellen werden von Arco geliefert, die Finanzierung der Kosten von 12 Mio. $ erfolgt durch das örtliche Elektrizitätswerk und das Energieministerium. Ab 1998 leistet die Anlage sogar 2,3 MW und gilt als größtes Solarkraftwerk im Besitz eines Stromversorgers. Sie befindet sich auf dem Gelände eines ehemaligen Kernkraftwerks, daß die SMUD nach einer Volksabstimmung 1989 abschalten mußte.
1994 wird in Hedge-Station – eine Autostunde entfernt – eine weitere, kleine PV-Anlage mit einer Leistung von 527 kW errichtet.
Georgetown University / USA
Seit 1984 wird an der Universität in Washington D.C. und gemeinsam mit dem DOE eine 300 kW Anlage betrieben.
NEDO Saijo / große Solaranlage in Japan
Das japanische MIT errichtet 1986 eine 1 MW PV-Anlage in Sajo.
Delphos / Italien
Eine 300 kW PV-Anlage wird hier 1987 in Betrieb genommen.
Kobern-Gondorf Solaranalge / Deutschland
1988 errichtet die RWE zusammen mit der AEG die damals europaweit größte PV-Anlage mit 7.800 Modulen, einer Spitzenleistung von rund 1 MW und Netzanbindung in Kobern-Gondorf an der Mosel bei Koblenz. Die Module der 1. Baustufe mit 340 kW (1988 – 1991) sind zu 8 Generatoren zusammengeschaltet, ihre ca. 340.000 Solarzellen kommen aus Deutschland, den USA, Japan und Frankreich, und sollen im Realbetrieb in klimatisch gemäßigten Breiten miteinander verglichen werden. Darunter befinden sich mono- und polykristalline, amorphe, tandem-, MIS-Inversionsschicht- sowie bandgezogene Siliziumzellen. Da im Rahmen des 13 Mio. DM Pilotprojektes daher eine Bindung an inländische (deutsche) Hersteller nicht möglich war, wurde auf eine BMFT-Förderung verzichtet. Dafür wird erstmalig die Biotopforschung und -erhaltung unter den Arbeitsbedingungen einer Solaranlage in die Projektstudie mit einbezogen.
Riadh / Solaranlage Saudi-Arabien
Eine Hysolar-Anlage mit 100 kW in der Nähe von Riadh, die 1989 in Kooperation zwischen der DFVLR und saudischen Wissenschaftlern errichtet wird, ist vom BMFT gefördert und dient der Wasserstoff-Herstellung durch Elektrolyse.
Neunburg / Deutschland
Im Rahmen der von Ludwig Bölkow initiierten Idee einer Wasserstoff-Wirtschaft geht 1989 in Neunburg vorm Wald in der Oberpfalz eine 278 kW PV-Anlage mit einer Fläche von 5.000 m2 in Betrieb, deren Strom zur elektrolytischen Wasserstoff-Erzeugung genutzt wird (s.d.). Beteiligt an dem knapp 70 Mio. DM Projekt sind das BMFT mit 35 % und die bayerische Landesregierung mit 15 %, den Rest trägt die Firma Solar-Wasserstoff-Bayern GmbH. Deren Gesellschafter sind MBB, BMW, die Bayernwerk AG, die Firma Linde sowie KWU/Siemens. Der gewonnene Wasserstoff von etwa 100.000 m3 deckt die Energieversorgung von 10 – 15 Häusern.
Ab 1992 wird die Anlage mit Investitionen von insgesamt 76 Mio. DM erweitert.
Grevenbroich / Deutschland
Seit 1991 betreibt die RWE Energie AG am Neurather See bei Grevenbroich ein 360 kW PV-Anlage, bei dem in erster Linie Maßnahmen zur Kostensenkung erforscht werden sollen.
Mont Soleil / Schweiz
Das größte Solarkraftwerk Europas geht 1992 bei Saint-Imier im Berner Jura ans Netz, auf einer Fläche von 4.500 m2 erzeugen rund 10.000 Module in Form von 108 Kollektoren 500 kW Strom.
Die Anlage auf 1.200 m Höhe, die als Forschungs- und Vorführeinrichtung konzipiert ist, hat umgerechnet 10 Mio. DM gekostet und kann rund 200 Haushalte versorgen. Die Solarzellen stammen von Siemens.
Davis / USA
Die größte Anlage mit Dünnschicht-Solarzellen beginnt in Davis, Kalifornien, im Jahr 1992 mit der Stromproduktion. Gebaut von dem Unternehmen Advanced Photovoltaic Systems, leisten die 9.600 Module bis zu 479 kW, was zur Versorgung von 124 Einfamilienhäusern reicht.
Wissenschaftszentrum Gelsenkirchen / Deutschland
Das mit 6.000 m2 weltweit größte Dach-Solarkraftwerk geht 1994 auf dem Flachdach des Wissenschaftszentrums Gelsenkirchen in Betrieb. Die Anlage erzeugt 500 kW und soll den gesamten Energiebedarf des Zentrums decken. Es handelt sich um ein Gemeinschaftsprojekt der Firma Flachglas-Solartechnik (Flagsol) in Köln und der britischen BP, welche die 180.000 in Madrid hergestellten Solarzellen liefert. Von den 7,5 Mio. DM Gesamtkosten trägt die EG 3,2 Mio. DM.
Toledo / Spanien
1994 geht in der Nähe von Toledo mit 7.836 Hochleistungsmodulen und 1 MW Leistung Europas größte Photovoltaik-Anlage ans Netz. Das Kraftwerk besteht aus drei Feldern: zwei 450 kW Felder mit feststehenden Traggerüsten sowie ein 100 kW Feld mit einem Sonnennachführungssystem. Betreiber des 25 Mio. DM Projektes, das ein Dorf mit 2.000 Einwohnern versorgen kann, sind die RWE und die spanischen Energiekonzern Union Fenosa und Endesa. Die genutzte Fläche von 30.000 m2 liegt in einer der sonnenreichsten Gegenden Europas, man hatte dort 3.000 Sonnenstunden pro Jahr ermittelt. Die EU fördert das Projekt, mit dem die Marktreife von Großanlagen erreicht werden soll, und auch das BMFT beteiligt sich mit 2 Mio. DM – weshalb 50 % der Zellen aus deutscher Produktion stammen. Es handelt sich um 2.112 Module mit MIS-Inversionsschicht-Zellen von Nukem, deren Wirkungsgrad 12,2 % beträgt (Modulwirkungsgrad 10,60 %). Die andere Hälfte der Zellen liefert das BP-Werk in Madrid in Form von 4.704 Modulen. Dies sind Laser Grooved Buried Contact (LGBC) Zellen, bei denen das Kontaktgitter auf der Zellenoberfläche mittels Laser ‚eingegraben’ wird. Sie besitzen einen Wirkungsgrad von 15,2 % (Modulwirkungsgrad 14,30 %).
Neben der PV-Anlage, deren maximale Energieerzeugung im Sommer liegt, existiert noch ein Wasserkraftwerk, dessen höchste Erzeugung in den Wintermonaten liegt, so daß diese kombinierte Stromerzeugung im Grunde zu den Hybridanlagen zählt (s.u.).
Nevada / USA
Die texanische Firma Enron, Amerikas größter Erdgas-Kozern, nimmt 1996 auf einem ehemaligen Atomversuchsgelände in der Wüste des südlichen Nevada mit einem 100 MW (?) Solarkraftwerk in Betrieb. Die mit Dünnfilm-Zellen bestückte Anlage kostet 150 Mio. $. Die Zellen werden in unmittelbarer Nachbarschaft der Anlage hergestellt. Träger ist die in Las Vegas ansässige Corporation for Solar Technology an Renewable Resources (CSTRR). Auf dem Gelände werden auch thermische Solarkraftwerke errichtet (s.d.).
Neue Messe München I / Deutschland
1997 entsteht hier die größte dachintegrierte PV-Anlage der Welt. Das 15 Mio. DM Kraftwerk hat eine Leistung von 1 MW, allerdings kann es damit nur 4 % des Strombedarfs der Messe decken. Die Hälfte der Kosten trägt das Bayernwerk, 20 % das Bayerische Wirtschaftsministerium sowie je 10 % die Stadtwerke München, Siemens und das Bundesforschungsministerium. Auf einer Fläche von 38.000 m2 werden 7.812 Module à 130 W mit insgesamt 656.208 monokristallinen Siliziumzellen von Siemens, deren Wirkungsgrad bei 14,5 % liegt, installiert.
ufafabrik Berlin / Deutschland
Die größte Solaranlage der Stadt wird 1997 auf dem ehemals besetzten Gelände des Internationalen Kulturcentrums ufafabrik in Tempelhof eingeweiht. Die 500 m2 Anlage besteht aus mehreren Zelltypen, statischen und nachgeführten Modulen. An den Kosten von 900.000 DM beteiligte sich die Senatsumweltverwaltung und der Fonds für regionale Entwicklung der EU. Im Laufe der Zeit wird die Anlage auf eine Leistung von 75 kW ausgebaut und dient als Grundlage für einige Diplomarbeiten Berliner Studenten.
Kreta / Griechenland
1997 erhält Amoco-Enron Solar den Zuschlag der griechischen Regierung für die erste Baustufe mit einer Leistung von 5 MW für ein bis 2003 auf Kreta geplante 50 MW PV-Kraftwerk. Der Preis dieser ersten Stufe, die mit polykristallinen Solarzellen mit einem Wirkungsgrad von 11,7 % bestückt ist und 1999 ans Netz gehen soll, beträgt 17,75 Mio. $. Davon übernimmt Griechenland 55 % – zu drei Vierteln über Mittel aus dem Regionalfonds der EU. In den folgenden vier Jahren sollen dann jeweils weitere 9 MW installiert werden. Die Gesamtkosten werden auf 120 Mio. $ geschätzt. Der Bauort liegt bei Mires in der Nähe der Inselhauptstadt Heraklion, zuständig ist die IWECO, die griechische Tochterfirma von Amoco-Enron Solar. Im Endausbau wird die Anlage den Bedarf eine Achtels der Inselbewohner decken können.
Bremen / Deutschland
Eine der größten in die Dächer von Wohnhäusern integrierten PV-Anlage Europas wird 1997 in Bremen in Betrieb genommen. Auf 80 Einfamilienreihenhäusern und einem Wohnblock mit 72 Wohneinheiten der Neubausiedlung ‚Auf dem Kruge’ im Stadtteil Gröpelingen werden zusammen 960 Module installiert, die insgesamt etwa 206 kW liefern. Pro Haus sind 12 hinterlüftete Großflächenmodule à 2 m2 installiert, die gemeinsam 2,58 kW leisten.
Die Kosten von 3,8 Mio. DM teilen sich die EU (40 %) sowie das Land und die Stadtwerke Bremen (jeweils 30 %).
Hunter Valley / Australien
Das größte PV-Kraftwerk auf der Südhalbkugel geht 1998 im australischen Hunter Valley in Betrieb. Mit seiner Leistung von 200 kW soll es rund 3.000 Personen mit Strom versorgen.
Serre / Italien
Eine PV-Anlage mit 3,3 MW wird 1995 in Serre, rund 80 km südöstlich von Neapel errichtet.
Herne-Sodingen / Deutschland
Hier entsteht auf dem Gelände der ehemaligen Zeche Mont-Cenis 1998 eine 1 MW PV-Dachanlage mit einem neuartigen Batteriespeicher mit 1.200 kW/h Energieinhalt und einer erwarteten Lebensdauer von 10 Jahren (s.d.). Bei dem Glanzstück der Internationalen Bauausstellung Emscher Park werden 3.184 Module (2,5 m2 bis 3,5 m2) von Pilkington Solar International mit insgesamt 10.000 m2 installiert, die etwas das Doppelte des Eigenbedarfs der Fortbildungsakademie des Landes Nordhein-Westfalen liefern. Die Module werden außerdem zu einem blauen Wolkenbild gruppiert, und das Dach wird auf 56 Stück 130 Jahre alten geschälten Fichtenstämmen getragen.
Auf dem 7 ha großen Gelände werden insgesamt 120 Mio. DM investiert, davon 16 Mio. für die Solaranlage. In einer gläsernen Hülle von 12.600 m2 mit eigenem Mikroklima werden nach einem Entwurf des Lyoner Architekturbüros von Francoise-Hélène Jourda und Gilles Perraudin und ihres deutschen Partners Manfred Hegger die Akademie mit Appartements und öffentlichen Einrichtungen wie einer Bibliothek, einem Bürgersaal und Büros der Stadtverwaltung gebaut. Auf dem Glashüllendach wird die PV-Anlage installiert, die zu diesem Zeitpunkt die größte gebäudeintegrierte Anlage Europas (oder sogar der Welt) ist.
Amersfoort / Niederlande
Hier entsteht 1999 die europaweit größte Photovoltaik-Siedlung mit einer Gesamtleistung von 1,3 MW, deren Module zumeist dachintegriert installiert werden. Neben der niederländischen Regierung wird dieses Vorhaben auch von der EU gefördert.
Zeche Zollverein / Deutschland
Eine 3 MW PV-Anlage wird 1999 auf dem Gelände der ehemaligen Zeche Zollverein in Essen errichtet. Die 6.000 m2 Solarzellen bilden das neue Dach der Kokerei – und gilt zu diesem Zeitpunkt als Europas größte PV-Anlage. Die Anlagenkosten betragen 30 Mio. DM. In der Kokerei wird für rund 7 Mio. DM eine Ausstellung ‚4000jährige Geschichte der Energie’ aufgebaut.
