Die Schweiz setzt in den Alpen eine schwimmende Solanlage mit 1.400 schwimmenden Bifacial-Solarmodulen ein, die in der Lage sein wird, 22.000.000 kWh zu erzeugen.
Solarenergie hat in der Schweiz einen ungewöhnlichen Standort gefunden. Im Stausee Lac des Toules, der auf 1.810 Metern Höhe in Bourg-Saint-Pierre liegt, ist seit Dezember 2019 eine schwimmende Photovoltaikanlage in Betrieb, die als erste ihrer Art in einer alpinen Umgebung gilt.
Das von Romande Energie mit Unterstützung spezialisierter Unternehmen entwickelte Projekt soll zeigen, dass Hochgebirgsstauseen ebenfalls zu Nutzflächen für die Erzeugung erneuerbarer Energie werden können.
Bifazialzellen zur Nutzung der Strahlung in den Alpen
Die Demonstrationsanlage verfügt über eine Photovoltaikfläche von etwa 2.240 Quadratmetern sowie 1.400 bifaziale Solarmodule, die auf 35 schwimmenden Strukturen angeordnet sind. Ihre installierte Leistung beträgt 448 kWp.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Solarkraftwerken sind diese Plattformen so konzipiert, dass sie sich mit den Schwankungen des Stausee-Niveaus vertikal bewegen können und bei erheblichem Wasserrückgang auf dem Grund aufliegen können.
Ein Schlüsselfaktor des Projekts ist die Verwendung bifazialer Photovoltaikmodule, die sowohl auf der Vorder- als auch auf der Rückseite Strom erzeugen können. Diese Technologie ermöglicht es, nicht nur die direkte Sonneneinstrahlung, sondern auch einen Teil des vom Umfeld reflektierten Lichts zu nutzen.
Die Höhenlage bietet zudem bestimmte Vorteile für die Photovoltaik-Erzeugung. Die höhere UV-Strahlung, niedrigere Temperaturen sowie der Albedo-Effekt des Schnees können die Leistung der Module verbessern. Studien vor Inbetriebnahme deuteten sogar auf eine bis zu 50 % höhere Produktion im Vergleich zu einer vergleichbaren Anlage in niedrigeren Lagen hin.
Die Ergebnisse in den ersten Betriebsjahren waren jedoch mäßiger. Romande Energie verzeichnete eine durchschnittliche Produktion von etwa 1.400 kWh pro installiertem kWp, im Gegensatz zu den ursprünglich geschätzten 1.800 kWh/kWp.
Das entspricht einer Verbesserung von rund 30 % gegenüber einer herkömmlichen Anlage auf flachem Gelände, liegt aber unter den optimistischsten Prognosen.
Die größte Herausforderung besteht nicht darin, das Sonnenlicht aufzufangen, sondern sicherzustellen, dass die Anlage in einer der anspruchsvollsten Umgebungen für eine Photovoltaikanlage weiterhin funktioniert.
Der Wasserspiegel des Lac des Toules kann während des jährlichen Betriebszyklus des Stausees um etwa 15 Meter schwanken. Die schwimmende Konstruktion muss diesen Veränderungen folgen und bleibt in bestimmten Perioden auf dem Grund ruhen. Zudem ist die Anlage Temperaturen von bis zu -25 °C, starken Schneefällen, Eis sowie Winden ausgesetzt, die Geschwindigkeiten von bis zu 120 km/h erreichen können.
Auch die Erfahrung hat einige Einschränkungen aufgezeigt. Der Schneeanstau und die Eisschichten führten zu mehreren Tagen der Unbrauchbarkeit und beschädigten schließlich etwa ein Dutzend Solarmodule.
Die Auswirkungen der Berge auf die Sonneneinstrahlung und die Schatten zwischen den Modulen verringerten ebenfalls die Produktion im Vergleich zu den ursprünglichen Schätzungen. Das Projekt umfasst Änderungen, um diese Probleme zu verringern, darunter Lösungen zur Eindämmung der Entstehung von Schneeverwehungen.
Von einem Pilotprojekt zu einer größeren Solanlage
Ziel von Romande Energie beschränkt sich nicht auf den aktuellen Demonstrator. Die gesammelten Erfahrungen sollen als Grundlage für eine schwimmende Photovoltaikanlage mit weitaus größerer Kapazität dienen.
Das Erweiterungsprojekt sieht vor, etwas mehr als ein Drittel der Fläche des Lac des Toules zu nutzen und eine jährliche Stromproduktion von über 22 Millionen kWh zu erreichen – genug, um den durchschnittlichen Verbrauch von mehr als 6.200 Haushalten zu decken. Die ursprünglichen Schätzungen lagen bei einer Leistung von rund 12 MWp, im Vergleich zu den 448 kWp der Demonstrationsanlage.
Das Interesse am Projekt geht über die Schweiz hinaus. Künstliche Stauseen können eine Alternative zur Errichtung von Photovoltaikanlagen bieten, ohne große Flächen landwirtschaftlicher oder natürlicher Gebiete zu beanspruchen. Zudem können bei Anlagen in Verbindung mit Wasserkraftwerken bereits vorhandene Elektrik- und Zugangsinfrastrukturen genutzt werden.
Der Lac des Toules soll das Potenzial der schwimmenden Solarenergie in großer Höhe aufzeigen und gleichzeitig dazu beitragen, die damit verbundenen Herausforderungen zu überwinden. Schnee, Eis, Schwankungen des Wasserspiegels sowie die Schatten der Berge erfordern die Entwicklung spezieller Konstruktionen und Befestigungssysteme.
Der Hauptwert dieser Anlage liegt nicht nur im erzeugten Strom. Ihre Funktion besteht darin zu zeigen, inwieweit die Kombination aus photovoltaischer Solarenergie und Wasserkraftinfrastruktur unter extremen alpinen Bedingungen funktionieren kann, sowie eine technische Grundlage für zukünftige schwimmende Solarkraftwerke in Gebirgsstauseen zu schaffen.