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Solar-Testanlage in Davos

Solar-Testanlage Davos mit Schnee und Sicht nach Südosten
Solar-Testanlage Davos mit Schnee und Sicht nach Südosten
Solar-Testanlage Davos mit Sonnenuntergang im Westen
Solar-Testanlage Davos mit Sonnenuntergang im Westen
Solar-Testanlage Davos mit Reflexion der Alpen
Solar-Testanlage Davos mit Reflexion der Alpen
Solar-Testanlage Davos mit Blick auf die Alpen im Südosten
Solar-Testanlage Davos mit Blick auf die Alpen im Südosten

Zur Untersuchung der Lichtreflexionen des Schnees und der klimatischen Verhältnisse wird mit Unterstützung des SLF (Institut für Schnee- und Lawinenforschung) und der EKZ (Elektrizitätswerke des Kantons Zürich) die Auswirkungen der hochalpinen Klima- und Wetterverhältnisse auf die Solarstromproduktion untersucht.

Ausgangslage

Schon heute importiert die Schweiz im Winter Strom aus den umliegenden Ländern, während im Sommer Strom exportiert werden kann. Durch die geplante Abschaltung der Kernkraftwerke und der zunehmenden Substitution von fossilen Energieträgern mit Strom (Einsatz von Wärmepumpen und Elektrofahrzeugen) wird sich diese Situation in Zukunft noch verstärken. Es sind deshalb zunehmend Technologien gefragt, die aus erneuerbaren Energieträgern während dem Winterhalbjahr Strom erzeugen können. Bis heute bestehen hauptsächlich Möglichkeiten zur saisonalen Speicherung, z.B. über Speicherwasserkraftwerke oder über «Power to X» Technologien, bei denen mit überschüssigem Strom flüssige oder gasförmige Energieträger erzeugt werden.

Eine Möglichkeit erneuerbaren Winterstrom zu erzeugen, ist der Betrieb von Solaranlagen im Gebirge, wo neben sehr hohen spezifischen Jahreserträgen auch ein hoher Winterstromanteil erzielt werden kann. 

Vergleich PV Erträge des schweizerischen Mittellandes mit jenen im alpinen Raum
Die Grafiken zeigen einen Vergleich von Ertragssimulationen für Wädenswil (412 m ü. M.) und Davos-Totalp (2'400 m ü. M.). Die linke Grafik zeigt, dass der Jahresertrag für die alpine Anlage wesentlich höher ist. Die rechte Grafik macht deutlich, dass bei 60° Anstellwinkel im Gebirge mehr Strom in den Wintermonaten produziert wird als im Sommer. Daher stellen alpine Solaranlagen eine interessante Option für die Schweiz dar.

Alpenstrom

In mehreren Forschungsprojekten befasst sich die Forschungsgruppe Erneuerbare Energien der ZHAW Wädenswil mit der Erzeugung von Solarstrom im Winter (Projekt am Walensee und Poster PV Tagung (PDF 359,4 KB)). Unter anderem wurde beim Totalpsee im Parsenn-Gebiet oberhalb von Davos eine Versuchsanlage aufgestellt, die nun während maximal 5 Jahren betrieben wird. Diese Anlage besteht aus 20 Solarmodulen (Leistung insgesamt 5.6 kWp, Fläche 33 m2), einem Container und einem ca. 6 m hohen Messmast an dem Meteodaten (Wind, Niederschlag, Einstrahlung, Temperatur) gemessen und über eine Kamera Bilder der Versuchsanlage aufgezeichnet werden. Der erzeugte Strom wird ins Netz der Elektrizitätswerke Davos eingespeist. Bei den Messungen sollen unter anderem folgende Fragestellungen beantwortet werden:

  • Wie stark begünstigt die Reflexion an der Schneeoberfläche die Stromproduktion der Solarmodule (Albedo-Effekt)?
  • Wie kann der tageszeitabhängige Ertrag einer PV-Anlage in den Alpen abgeschätzt werden (Vergleich von Rechenmodellen mit effektiven Erträgen)?
  • Wie lange bleibt Schnee auf Modulen mit verschiedenen Anstellwinkeln haften, wie kann man ihn effizient zum Abrutschen bringen (Tests mit verschiedenen Verfahren)? Sind wegen des Abrutschverhaltens evtl. andere Anstellwinkel interessant als anderswo?
  • Kann man die Erträge durch die Verwendung von bifazialen Modulen noch steigern? Wie lassen sich die Erträge von bifazialen Modulen verlässlich vorhersagen?
  • Wie wirken sich die extremen klimatischen Bedingungen auf die Lebensdauer der Komponenten aus?

Die Versuche und Projekte werden in Zusammenarbeit mit Zenna AG, den EKZ und dem SLF Davos beziehungsweise der ETH Lausanne durchgeführt. Die Versuchsanlage wurde im Rahmen eines vom Bund mitfinanzierten KTI-Projektes mit den EKZ aufgebaut, es sind aber weitere Forschungsprojekte in Zusammenarbeit mit SLF/EPFL beziehungsweise EKZ und Zenna AG geplant.

Versuchsanlage

Testanlage mit den verschiedenen Einstellwinkeln
Testanlage mit den verschiedenen Einstellwinkeln

Die 20 Solarmodule der Versuchsanlage sind auf 6 Segmente verteilt. Die Neigungswinkel der einzelnen Segmente lassen sich beliebig einstellen. Der Testaufbau ist dem angezeigten Bild zu entnehmen. Die Anlage verfügt über herkömmliche monofaziale Module und bifaziale Module, die im Gegensatz zu den monofazialen Modulen auch Solarstrahlung auf der Modulrückseite zur Stromerzeugung nutzten. In den folgenden Abschnitten finden Sie zwei Auswertungsgrafiken mit den aktuellen Messdaten der einzelnen Segmente. Zudem finden Sie im letzten Abschnitt der Webseite das aktuelle Webcambild der Anlage.

Spezifische Leistung der Solarsegmente im Tagesverlauf (Live-Daten)

Die folgende Grafik zeigt den normierten Lastgang für die verschiedenen Segmente mit dem jeweiligen Neigungswinkel und der eingesetzten Modultechnolgie. Der Lastgang kann für alle Segmente durch das Anwählen des Segments in der Legende angezeigt werden. Aktuell nicht angezeigte Segmente sind durchgestrichen.

Kumulierter spezifischer Ertrag der Solarsegmente

Aktuelles Webcambild

Weiterführende Informationen