ALIENCE – Platform Alpine PV Competence

Zusammenfassung

Die Realisierung von alpinen PV-Anlagen stellt eine besondere Herausforderung dar im Vergleich zu Anlagen im Schweizer Mittelland. In den Alpen sind die Windlasten höher, es treten Schneeverwehungen auf, die Temperaturzyklen sind schneller und die Temperaturamplituden sind größer, und gleichzeitig ist die Einstrahlung von energiereichem UV-Licht erhöht. Daraus ergeben sich zusätzliche Anforderungen an das Moduldesign, die Tragstruktur, die Systemtechnik, die Wartung und die Betriebsführung solcher Anlagen. In diesem Projekt werden wissenschaftliche Fragen zu folgenden Themen behandelt: (1) Montagesystem und Einfluss des Montagesystems auf die PV-Module; (2) Auswahl geeigneter PV-Module für den alpinen Einsatz; (3) Optimierung des Anlagendesigns zur Erzielung maximaler Erträge, insbesondere in den Wintermonaten; (3) Auswahl geeigneter Freilandmesstechnik zur Beurteilung von Anlagen und Modulen; (4) allgemeine Systemaspekte (Auswahl von Komponenten, Systemdesign für Messungen an Anlagen); und (5) Qualitätsüberwachung von Anlagen. Im Rahmen des Projekts werden nicht alle diese Fragen von Grund auf behandelt und gelöst. Neben Messungen, Analysen und Simulationen, die im Rahmen dieses Projekts neu durchgeführt werden, fließen auch Informationen aus parallel laufenden Projekten und Erfahrungen aus geplanten und realisierten Projekten ein. Dies führt zu einem weitreichenden und umfassenden Wissensstand auf dem Gebiet der alpinen Photovoltaikanlagen. Die PV-Kompetenzzentren der Fachhochschulen ZHAW, BFH, SUPSI und OST haben sich zu diesem Zweck zu einem gemeinsamen Konsortium zusammengeschlossen, um die wissenschaftlichen Fragestellungen im Bereich der alpinen PV-Anlagen und die von Projektentwicklern an die Fachhochschulen herangetragenen Zusatzfragen im Rahmen dieses Forschungsprojektes kompetenter und effizienter beantworten zu können. Ziel ist es, die Zusammenarbeit zwischen diesem Konsortium und verschiedenen Umsetzungspartnern zu intensivieren und die Ergebnisse der Zusammenarbeit, soweit sie nicht vertraulich sind, der Öffentlichkeit zugänglich zu machen. Der schnelle Wissens- und Erfahrungsaustausch zwischen den einzelnen Projektteams ist ein Schlüssel zu einer schnelleren und effizienteren Umsetzung von alpinen PV-Projekten.

Weitere Texte

Schlussbericht

Im Jahr 2022 hat das Schweizer Parlament eine befristete Änderung des Energiegesetzes eingeführt, die eine einmalige Förderung von bis zu 60 % der Investitionskosten für große Photovoltaikanlagen ermöglicht. Die Subventionen unterliegen technischen Anforderungen wie einer Mindestleistung von 500 kWh/kWp in der Wintersaison (Oktober bis März), die in der Regel nur von PV-Anlagen in der Alpenregion der Schweiz erreicht wird. Die Änderungen des Energiegesetzes waren bis 2025 befristet. Die Einführung der neuen Förderregelung löste eine Vielzahl von Photovoltaikprojekten in den Alpen aus. Die Realisierung von PV-Anlagen in den Alpen stellt jedoch im Vergleich zu Anlagen im Schweizer Mittelland eine besondere Herausforderung dar. In den Alpen sind die Windlasten höher, es kommt zu Schneeverwehungen, die Temperaturzyklen sind schneller, die Temperaturschwankungen größer und gleichzeitig ist die Einstrahlung energiereicher UV-Strahlung erhöht. Dies führt zu zusätzlichen Anforderungen an die Modulkonstruktion, die Tragkonstruktion, die Systemtechnik, die Wartung und den Betrieb solcher Anlagen. Aufgrund des Mangels an Wissen und des Zeitdrucks bei der Umsetzung der alpinen Projekte war es das Ziel dieses Projekts, die Umsetzungspartner zu unterstützen, indem alle verfügbaren Daten gesammelt, die Informationen zusammengetragen, an einem Ort verfügbar gemacht und offene Forschungsfragen beantwortet werden sollten. Im Rahmen des Projekts fanden zahlreiche Gespräche mit den Umsetzungspartnern statt, beispielsweise über die am besten geeigneten Module, mögliche neue Degradationseffekte, die Anforderungen an die Unterkonstruktionen und die Auswirkungen hoher Einstrahlungswerte auf die Sicherheit und Langlebigkeit der Anlage. Es hat sich gezeigt, dass die erfolgreiche Realisierung und der Betrieb von PV-Anlagen in den Alpen nicht nur von der richtigen Auswahl der PV-Komponenten abhängen, sondern vor allem von der Art und Weise, wie das Projekt durchgeführt und organisiert wird. Eine enge Zusammenarbeit und ein intensiver Informationsaustausch zwischen den verschiedenen Umsetzungspartnern, Behörden und Forschungspartnern sind von großer Bedeutung. Hohe Vorlaufkosten (z. B. für Montagesysteme, Logistik, Netzanschluss und sich ständig ändernde Dokumentationsanforderungen) müssen oft schon vor einer Bauentscheidung getragen werden, was ein finanzielles Risiko darstellt und zu möglichen Projektstornierungen führen kann. Die anhaltende Unsicherheit darüber, ob Projekte tatsächlich realisiert werden, hat die projektübergreifende Zusammenarbeit geschwächt und den Fokus von der Kooperation auf die Minimierung der Planungskosten verlagert. Im Rahmen dieses Projekts wurde eine Webseite ( https://alpine-pv.ch/ ) für die schnelle Verbreitung von Wissen über alpine PV-Anlagen erstellt, die einen Kartenbereich mit allen alpinen PV-Anlagen in der Schweiz enthält, einschließlich derjenigen, die sich in der Planungsphase befinden, im Bau sind oder verworfen wurden [1]. Die wichtigsten technischen Daten und Fotos wurden aus verschiedenen öffentlichen Quellen, wie z. B. Pressemitteilungen, zusammengetragen. Diese Webseite ermöglicht statistische Analysen zum Projektstatus und zu den Kosten und bietet eine umfassende Sammlung von Wissen über alpine PV-Anlagen, einschließlich der im Rahmen des Projekts erzielten Ergebnisse. Im Rahmen des Projekts wurden Workshops mit Umsetzungspartnern organisiert, die zum Informationsaustausch beitrugen und von den Teilnehmern gut angenommen wurden. Die Realisierung von PV-Anlagen in den Alpen scheint machbar, wenn hohe Investitionskosten in Kauf genommen werden. Allerdings bleiben einige technische Herausforderungen und Fragen offen. Die hohe UV-Strahlung in den Alpen dürfte zu einer höheren Degradationsrate im Vergleich zu Anlagen im Schweizer Mittelland führen, und kurzfristige hohe Einstrahlungswerte, die weit über den üblichen Werten liegen, können unter bestimmten Umständen zu Wechselrichterausfällen oder möglichen Sicherheitsrisiken führen.

Publikationen / Ergebnisse

Projektdetails

Forschungsstelle
BFE
Projektstatus
Abgeschlossen
Projekttyp
Forschungsprojekt
Startdatum
2023-11-30
Enddatum
2025-12-30
Bewilligte Gesamtkosten
CHF 299755.00
Sektion
Photovoltaik
NABS Politikbereich
Erzeugung, Verteilung und rationelle Nutzung der Energie

Kategorien

Solar photovoltaics Photovoltaik (Solarzellen, Anlagen) Anwendungsorientierte Forschung Prototyp in Einsatzumgebung Qualifiziertes System mit Nachweis der Funktionstüchtigkeit im Einsatzbereich

Labels

F+E Photovoltaik