Schwimmende Photovoltaik löst ein Flächenproblem und schafft ein Betriebsmittelproblem. Der indische Energiekonzern NTPC hat in Kayamkulam im Bundesstaat Kerala eine schwimmende Solaranlage mit 75 MW Leistung in Betrieb genommen. Sechzehn frei atmende Transformatoren mit je 5 MVA bei 33 kV, in Indien von Toshiba gefertigt, sammeln die Leistung ein; die elektrische Anlage wurde von Tata Power geplant und errichtet.
Warum überhaupt aufs Wasser
Der Reiz liegt auf der Hand. Die Anlage belegt keine Fläche, die sonst landwirtschaftlich oder gewerblich genutzt würde, und das Wasser kühlt die Module, was dem Ertrag zugutekommt. Der Preis dafür ist eine Umgebung, die den Betriebsmitteln deutlich mehr abverlangt als ein Feld.
Die Belastungen im Einzelnen
- Dauerhafte Luft- und Wasserexposition begünstigt Korrosion – und damit den Lufteintritt in die Isolierflüssigkeit.
- Die hohe Luftfeuchte am Standort belastet die feste Isolation zusätzlich.
- Hohe Umgebungstemperaturen beschleunigen die Oxidation der Füllung.
- Schäden durch Tiere sind bei schwimmenden Anlagen ein bekanntes Thema und können über einen Kurzschluss einen Brand auslösen.
Synthetischer statt natürlicher Ester
Die Entscheidung fiel bewusst zugunsten von Shell MIDEL 7131, also eines synthetischen Esters. Ausschlaggebend war das Verhalten in frei atmenden Transformatoren: Ohne Membran oder Schutzgas steht die Flüssigkeit dauerhaft mit Luftsauerstoff in Kontakt, und hier spielt die höhere Oxidationsstabilität des synthetischen Esters ihren Vorteil aus. Hinzu kommen:
- höchste Brandsicherheitseinstufung K3 mit einem Brandpunkt über 300 °C und einem Heizwert unter 32 MJ/kg
- vollständige, leichte biologische Abbaubarkeit – im Leckagefall keine Giftwirkung auf Wasserorganismen
- hohe Feuchtetoleranz, die das Isolierpapier schützt und die Lebensdauer verlängert
- Erfüllung der indischen Normen BIS 16081, 16099 und 13503
Ein weiterer Punkt betrifft die Aufstellung: Transformatoren mit Shell MIDEL 7131 dürfen nach IEC 61936 mit geringeren Schutzmaßnahmen errichtet werden. Auf einer schwimmenden Plattform, wo jede zusätzliche Konstruktion Gewicht und Kosten bedeutet, ist das kein Randaspekt.
Frei atmend – die eigentliche Weichenstellung
Die Bauart der Transformatoren erklärt die Produktwahl besser als jede Kennwerttabelle. Frei atmende Anlagen sind einfacher aufgebaut und günstiger als hermetisch geschlossene, geben die Füllung dafür aber dauerhaft dem Luftsauerstoff preis. Bei hoher Umgebungstemperatur und hoher Feuchte ist das die Kombination, unter der Esterflüssigkeiten mit geringerer Oxidationsstabilität schneller altern. Wer diese Bauart beibehalten will, entscheidet sich damit faktisch für den synthetischen Ester.
Übertragung auf deutsche Projekte
Schwimmende Solaranlagen entstehen hierzulande vor allem auf Baggerseen und Tagebaurestseen – also auf Gewässern, die unter die AwSV und häufig zusätzlich unter Wasserschutzgebietsauflagen fallen. Die Frage nach der Wassergefährdung der Isolierflüssigkeit stellt sich dort in der Genehmigung als Erstes. Synthetische Ester nach DIN EN 61099 liefern darauf eine belastbare Antwort und sind zugleich für die Aufstellung ohne aufwendige Brandschutztechnik geeignet – dieselbe Überlegung, die auch bei Wind- und Solarparks an Land trägt.
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