„Grenzenlose“ Energie: Wie schwimmende Sonnenkollektoren in der Nähe des Äquators zukünftige Bevölkerungs-Hotspots mit Strom versorgen könnten

Professor für Ingenieurwissenschaften, Australian National University

Doktorand, School of Engineering, Australian National University

Andrew Blakers erhält Fördermittel von ARENA, P4I und ähnlichen Organisationen

Das laufende Doktoratsstudium von David Firnando Silalahi wird vom Indonesia Endowment Fund for Education (LPDP) finanziert.

Die Australian National University stellt als Mitglied von The Conversation AU finanzielle Mittel bereit.

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Riesige Anordnungen von Sonnenkollektoren, die auf ruhiger See in der Nähe des Äquators schwimmen, könnten dicht besiedelte Länder in Südostasien und Westafrika praktisch unbegrenzt mit Sonnenenergie versorgen.

Unsere neue Studie zeigt, dass Offshore-Solaranlagen allein in Indonesien etwa 35.000 Terawattstunden (TWh) Solarenergie pro Jahr erzeugen könnten, was der aktuellen globalen Stromproduktion (30.000 TWh pro Jahr) entspricht.

Und während es in den meisten Weltmeeren zu Stürmen kommt, herrscht in einigen Regionen am Äquator eine relativ ruhige und friedliche Atmosphäre. Daher könnten relativ kostengünstige technische Strukturen ausreichen, um schwimmende Offshore-Solarmodule zu schützen.

Unsere hochauflösenden globalen Wärmekarten zeigen, dass der indonesische Archipel und das äquatoriale Westafrika in der Nähe von Nigeria das größte Potenzial für schwimmende Offshore-Solaranlagen haben.

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Den aktuellen Trends zufolge wird die Weltwirtschaft bis 2050 weitgehend dekarbonisiert und elektrifiziert sein, unterstützt durch große Mengen an Solar- und Windenergie.

Etwa 70 Quadratkilometer Solarpaneele können den gesamten Energiebedarf einer Million wohlhabender Menschen in einer CO2-freien Wirtschaft decken. Die Paneele können auf Dächern, in trockenen Gebieten, in der Nähe von landwirtschaftlichen Betrieben oder auf Gewässern angebracht werden.

Länder mit hoher Bevölkerungsdichte wie Nigeria und Indonesien verfügen jedoch nur über begrenzte Möglichkeiten zur Nutzung von Solarenergie.

Aufgrund ihrer tropischen Lage in den sogenannten „flaute“ Breiten sind die Windressourcen zudem dürftig. Glücklicherweise können diese Länder – und ihre Nachbarn – praktisch unbegrenzt Energie aus Sonnenkollektoren gewinnen, die auf ruhigen Äquatormeeren schwimmen.

Schwimmende Solarmodule können auch auf Binnenseen und Stauseen platziert werden. Im Binnenland schwimmende Solaranlagen haben ein großes Potenzial und verzeichnen bereits ein rasantes Wachstum.

Unser kürzlich veröffentlichter Artikel untersucht die globalen Ozeane, um Regionen zu finden, in denen es in den letzten 40 Jahren weder große Wellen noch starke Winde gab. Schwimmende Solarmodule erfordern in solchen Regionen keine starken und teuren technischen Schutzmaßnahmen.

Regionen, in denen es weder Wellen mit einer Stärke von mehr als 6 Metern noch Winde mit einer Stärke von mehr als 15 Metern pro Sekunde gibt, könnten bis zu einer Million TWh pro Jahr erzeugen. Das ist etwa fünfmal mehr Energie pro Jahr, als für eine vollständig dekarbonisierte Weltwirtschaft benötigt wird, die 10 Milliarden wohlhabende Menschen versorgt.

Die meisten guten Standorte liegen in der Nähe des Äquators, in und um Indonesien sowie im äquatorialen Westafrika. Dies sind Regionen mit hohem Bevölkerungswachstum und hohem Umweltwert. Schwimmende Solarpaneele im Meer könnten zur Lösung von Landnutzungskonflikten beitragen.

Indonesien ist ein dicht besiedeltes Land, insbesondere auf den Inseln Java, Bali und Sumatra. Bis zur Mitte des Jahrhunderts könnte die Bevölkerung Indonesiens 315 Millionen Menschen überschreiten.

Glücklicherweise verfügt Indonesien über ein enormes Solarenergiepotenzial und auch über ein großes Pumpwasserspeicherpotenzial, um die Sonnenenergie über Nacht zu speichern.

Etwa 25.000 Quadratkilometer Solarpaneele wären erforderlich, um ein wohlhabendes Indonesien nach der vollständigen Dekarbonisierung der Wirtschaft durch Solarenergie zu unterstützen.

Indonesien hat die Möglichkeit, eine große Anzahl von Solarpaneelen auf seinen ruhigen Binnenmeeren schwimmen zu lassen. Die Region verfügt über eine Meereslandschaft von etwa 140.000 Quadratkilometern, in der es in den letzten 40 Jahren weder zu Wellen mit einer Stärke von mehr als 4 Metern noch zu Windstärken von mehr als 10 Metern pro Sekunde kam.

Die Meeresfläche Indonesiens ist mit 6,4 Millionen Quadratkilometern 200-mal größer als nötig wäre, wenn der gesamte künftige Energiebedarf Indonesiens durch schwimmende Offshore-Solarpaneele gedeckt würde.

In den meisten Meereslandschaften der Welt gibt es Wellen von mehr als 10 m und Windstärken von mehr als 20 m pro Sekunde. Mehrere Unternehmen arbeiten an der Entwicklung technischer Verteidigungsanlagen, damit schwimmende Offshore-Panels Stürmen standhalten können. Im Gegensatz dazu erfordern harmlose Meeresumgebungen entlang des Äquators weitaus weniger robuste und teure Verteidigungsmaßnahmen.

Wir haben festgestellt, dass sich die am besten geeigneten Regionen innerhalb von 5–12 Breitengraden um den Äquator gruppieren, hauptsächlich im und um den indonesischen Archipel und im Golf von Guinea in der Nähe von Nigeria. Diese Regionen verfügen über ein geringes Potenzial für die Winderzeugung, eine hohe Bevölkerungsdichte, ein schnelles Wachstum (sowohl der Bevölkerung als auch des Energieverbrauchs) und erhebliche intakte Ökosysteme, die nicht für Solarparks gerodet werden sollten. Tropische Stürme wirken sich selten auf Äquatorregionen aus.

Die schwimmende Offshore-Solarindustrie steckt noch in den Kinderschuhen. Offshore-Solarmodule haben im Vergleich zu Onshore-Modulen Nachteile, darunter Salzkorrosion und Meeresverschmutzung. Für die Verankerung der Paneele am Meeresboden werden flache Gewässer bevorzugt. Und es muss sorgfältig darauf geachtet werden, Schäden an der Meeresumwelt und der Fischerei so gering wie möglich zu halten. Die globale Erwärmung kann auch Wind- und Wellenmuster verändern. Trotz dieser Herausforderungen glauben wir, dass schwimmende Offshore-Module einen großen Teil des Energiemixes für Länder mit Zugang zu ruhigen Äquatormeeren ausmachen werden. Bis zur Mitte des Jahrhunderts werden etwa eine Milliarde Menschen in diesen Ländern hauptsächlich auf Solarenergie angewiesen sein, was den schnellsten Energiewandel in der Geschichte mit sich bringt.

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