Techno-ökonomische Machbarkeitsanalyse schwimmender Photovoltaiksysteme auf 58 marokkanischen Staudämmen: Energiepotenzial, wirtschaftliche Rentabilität und Wasserverdunstung

Warum Solarmodule auf Wasser wichtig sind

Während Länder im Wettlauf um CO2-Reduktion stehen, stellt sich ein praktisches Problem: Wohin mit all den neuen Solarmodulen? In einem Land wie Marokko, wo viel Sonne scheint, zugleich aber Land- und Wasserressourcen unter Druck stehen, könnte die Antwort auf der Wasseroberfläche der Stauseen liegen. Diese Studie untersucht, wie schwimmende Solarkraftwerke auf 58 marokkanischen Reservoirs große Mengen sauberer Elektrizität liefern und zugleich wertvolles Wasser vor Verdunstung schützen könnten.

Sonnenschein, durstige Stauseen und ein wachsender Energiebedarf

Marokko hat sich ein ehrgeiziges Ziel gesetzt: Bis 2030 soll mehr als die Hälfte der Elektrizität aus erneuerbaren Quellen stammen. Das Land profitiert von rund 3000 Sonnenstunden pro Jahr und hoher Sonneneinstrahlung, was Solarenergie besonders attraktiv macht. Zugleich ist Marokko stark auf Staudämme angewiesen, um Wasser für Trinkversorgung, Landwirtschaft und Industrie zu speichern. Diese Reservoirs verlieren jedoch in einem wärmer werdenden, trockeneren Klima große Wassermengen durch Verdunstung. Die Autorinnen und Autoren sehen in schwimmender Photovoltaik (FPV) eine Möglichkeit, beide Herausforderungen gleichzeitig anzugehen, indem Dammbereiche zu Energieerzeugern und Schattenspendern werden.

Wie schwimmende Solarfarmen funktionieren

Bei einer FPV‑Anlage werden Standard‑Solarmodule auf schwimmenden Plattformen montiert, die auf einem Reservoir treiben, während Wechselrichter und Transformatoren sicher an Land bleiben und über Unterwasserkabel verbunden sind. Das Wasser kühlt die Module, was ihre Effizienz gegenüber bodenbasierten Systemen leicht steigert, und die Module schatten wiederum die Wasseroberfläche ab, wodurch die Verdunstung reduziert wird. Die Studie bewertet zwei international gebräuchliche Plattformdesigns und kommt zu dem Ergebnis, dass beide an marokkanische Stauseen angepasst werden können, wobei ein Design einen eindeutigen Kostenvorteil pro erzeugter Leistungseinheit bietet.

Messung von Wasserverlust und Solarertrag

Um zu verstehen, was FPV auf nationaler Ebene bewirken könnte, mussten die Forschenden zunächst Größe und Verhalten der marokkanischen Reservoirs quantifizieren. Da amtliche Flächendaten lückenhaft waren, nutzten sie Satellitenkarten und farbbasierte Bildanalyse, um die Wasserfläche von 58 Staudämmen zu schätzen und kamen auf eine kombinierte Fläche von etwa 433 Quadratkilometern. Anschließend wendeten sie ein etabliertes Verdunstungsmodell an, gespeist mit Sonnen‑ und Temperaturdaten, und schätzten, dass diese Reservoirs etwa 909 Millionen Kubikmeter Wasser pro Jahr verlieren – nahezu eine Milliarde Tonnen. Gleichzeitig berechneten sie, wie viel Solarenergie auf diesen Flächen geerntet werden könnte, testeten verschiedene Neigungswinkel der Module und bestätigten, dass ein Bereich um 11–31 Grad gute Leistungswerte liefert; ein moderater Neigungswinkel von 11 Grad wurde als praktischer, stabiler Kompromiss gewählt.

Wie viel Leistung und zu welchen Kosten?

Das Team stellte eine bemerkenswerte Frage: Würde die Elektrizität aus schwimmenden Solarmodulen, wenn ein Teil jedes Stausees bedeckt würde, den aktuellen Strombedarf Marokkos decken können? Ihre Modellierung legt nahe, dass die Bedeckung von etwa 40 % der kombinierten Reservoirfläche ausreichen würde, um ungefähr den jährlichen Gesamtstromverbrauch des Landes zu erzeugen. Schon 1 % der Fläche ausgewählter Stauseen würde bedeutende Beiträge zum Netz liefern. Große Reservoirs wie Al Wahda und Al Massira stechen als besonders ergiebige Standorte hervor. Finanzseitig schätzen die Autorinnen und Autoren, dass solche Projekte unter vernünftigen Annahmen zu Ausrüstungspreisen und moderaten Effizienzgewinnen durch Wasserkühlung sich in unter einem Jahrzehnt amortisieren könnten. Sie mahnen jedoch zur Vorsicht: Betrieb und Wartung in der Praxis sind schlecht dokumentiert, sodass Gewinnprognosen unsicher bleiben.

Energie, Wasser und künftige Risiken ausbalancieren

Über die nackten Zahlen hinaus behandelt die Studie Gestaltungsfragen und Risiken. Der Neigungswinkel ist beispielsweise nicht nur für die Sonnenernte relevant: Flachere Module schatten mehr Wasser ab und können die Verdunstung stärker reduzieren, während steilere Module den Energieertrag leicht erhöhen können, aber mehr Wasser der Verdunstung aussetzen. Die Autorinnen und Autoren argumentieren, dass rund 11 Grad einen guten Kompromiss zwischen Energieproduktion, Stabilität der schwimmenden Strukturen und Wasserersparnis darstellen. Sie heben auch fehlende Informationen hervor, etwa detaillierte Angaben zur Dammtiefe und zum Verhalten bei Dürren, die für die Auslegung sicherer Verankerungssysteme und das Verständnis des Verhaltens der Plattformen in extremen Trockenzeiten unerlässlich sind. Die Integration schwimmender Solarparks mit Energiespeicheroptionen wie Pumpspeicher und grünem Wasserstoff sowie intelligenter Netzsteuerung wird als Schlüssel gesehen, um intermittierende Sonneneinstrahlung in verlässliche Energie zu verwandeln.

Was das für Marokkos Zukunft bedeutet

Kurz gesagt zeigt diese Forschung, dass die Bedeckung eines Teils der marokkanischen Stauseen mit schwimmenden Solarmodulen einen großen Anteil – potenziell die gesamte – des nationalen Strombedarfs liefern und zugleich knappe Wasserressourcen vor Verdunstung schützen könnte. Der Ansatz nutzt vorhandene Infrastruktur, vermeidet Konkurrenz mit landwirtschaftlichen Flächen und nutzt die natürliche Kühlung durch Wasser, um die Leistung der Module leicht zu verbessern. Zwar bleiben Fragen zu langfristigen Kosten, Wartung und Verhalten bei starker Trockenheit offen, doch die Studie legt überzeugend dar, dass schwimmende Solarenergie ein zentraler Baustein für Marokkos sauberere und wasserbewusstere Energiezukunft werden könnte.

Zitation: Mouhaya, A., El Hammoumi, A., El Ghzizal, A. et al. Techno-economic feasibility analysis of floating photovoltaic systems on 58 Moroccan dams: energy potential, economic viability, and water evaporation. npj Clean Energy 2, 8 (2026). https://doi.org/10.1038/s44406-026-00025-9

Schlüsselwörter: schwimmende Solarenergie, erneuerbare Energien, Wasser­erhaltung, marokkanische Staudämme, Solarenergie‑Planung