Piz Pho­to­vol­taik?

Der Solarexpress ist natürlich kein Zug und verbraucht Strom, im Gegenteil: Die so betitelte Initiative des Bundes aus dem Jahr 2022 hatte zum Ziel, Strom aus grossen, neu zu erstellenden Photovoltaikanlagen im alpinen Raum zu produzieren. Die Winterstromlücke sollte so abgemindert werden. 

Bei der Winterstromlücke handelt es sich um ein jährlich auftretendes Phänomen. Durch höheren Stromverbrauch bei gleichzeitig geringerer Generierung fehlen in der kalten Jahreshälfte etwa 4–6 TWh Energie in der Schweiz. Dies entspricht der zwei- bis dreifachen jährlichen Stromproduktion der Grande Dixence (2.4 TWh) oder etwa ein- bis zweimal dem Stromverbrauch der SBB in einem Jahr. Setzt man diese fehlenden 6 Mia. KWh in Relation zur Schweizer Bevölkerung, bedeutet dies: Jedem Einwohner fehlen 660 KWh Strom im Winterhalbjahr, was bei einem Preis von 30 Rp./KWh einem Betrag von Fr. 200.– entspräche. Hätte nun jede Person in der Schweiz vier Solarmodule mit einer Leistung von 400 Wp zur Verfügung, bräuchte es 412 Sonnenstunden, um diese Lücke zu schliessen. Vier Monate lang müssten also 3.5 h Sonnenschein pro Tag auf alle Module einwirken.

Bis heute wird die Winterstromlücke durch Zukauf aus dem Ausland überbrückt. Nun ist es eher unwahrscheinlich, dass es in nächster Zeit zu Konflikten mit den benachbarten Stromverkäufern kommt, allerdings ist natürlich eine Abhängigkeit vorhanden, die auch noch Geld kostet. Schwierig kann es werden, wenn auch im europäischen Stromnetz eine Stromlücke aufkommt. Konflikte wie der russische Überfall auf die Ukraine zeigen dies auf. Die Schweiz möchte diese Abhängigkeit von europäischen Stromlieferungen verkleinern, im besten Fall abschaffen.

Solarexpress

Einen Beitrag zur Verringerung der Winterstromlücke sollten grosse alpine Photovoltaikanlagen liefern. Damit solche überhaupt erst innert kurzer Zeit entstehen konnten, wurde der Solarexpress 2022 ins Leben gerufen. Diese Initiative regelte die Voraussetzungen für eine Förderung der Anlagen durch den Bund und zielte auf eine schnelle Umsetzung durch eine Anpassung der Projektgenehmigungen ab. Eine einmalige Förderung von 60 % der Investitionskosten konnten Anlagen erreichen, die mindestens 10 GWh Strom im Jahr produzierten, wobei pro Kilowatt installierter Leistung mindestens 500 KWh Strom zwischen 1. Oktober und 31. März anfallen mussten. Diese Auflage für das Winterhalbjahr hat die Absicht, gezielt die Winterstromlücke zu verringern; gleichzeitig kann man sie als Standortvorgabe für die Anlagen auslegen. Weniger geeignete, etwa durch Nebeltage beeinträchtigte oder beschattete Flächen hätten das Risiko, diesen winterlichen Stromertrag nicht generieren zu können.

Zur schnellen Umsetzung brauchten die Anlagen keinen Bedarfsnachweis erbringen. Die Projekte unterlagen nicht der Raumplanungspflicht, ihre Standorte waren aufgrund der Zweckbestimmung von einer Ausnahmegenehmigung nach dem Bundesgesetz über die Raumplanung ausgenommen. Die Bauvorhaben waren ausserdem von nationalem Interesse, sämtliche Standortgemeinden und Grundeigentümer mussten zustimmen und die Genehmigung lag bei den Kantonen.

Diese Erleichterungen im Genehmigungsverfahren und die Beiträge des Bundes erhielten die Interessierten allerdings nicht ohne strenge Zeitvorgaben: Die Anlagen mussten bereits  bis zum 31.12.2025 mindestens 10 % der erwarteten späteren Jahresproduktion ins Stromnetz einspeisen.

Ausserdem gab es eine Deckelung der Förderung. Zwei Terawattstunden aus alpinen PV-Anlagen strebte der Bund an. Wären diese in dieser kurzen Zeitspanne erreicht worden, wäre für darüber hinausgehende Anlagen eine Förderung schwierig geworden. Diese, den Wettbewerb zwischen den Anlagenbetreibern fördernde Deckelung, wurde allerdings nicht im Entferntesten erreicht. Auch wenn Planungen anfänglich ambitioniert aufgegleist wurden.

Vorerst ernüchternd

Die zeitlichen Vorgaben des Solarexpress führten zu schnellen ersten Planungen. Über 50 Projekte waren angedacht, zum heutigen Stand sind noch 28 Projekte in Planung respektive in der Umsetzung. Vier davon – Madrisa Solar, Sedrun Solar und NalpSolar in Graubünden sowie Sidenplangg im Kanton Uri – befinden sich nun im Bau und konnten pünktlich den ersten Strom ins Netz einspeisen.

Viele Projekte mussten verworfen werden, weil die Gemeinden sie ablehnten. Steht die Gemeinde nicht dahinter und findet sich kein finanzstarker Investor, ist eine alpine PV-Anlage kaum umzusetzen. Die Standorte können sich aber auch bei genauerem Hinsehen als weniger geeignet erweisen. Die Gründung der alpinen Solarmodule ist relativ einfach: Ihre Unterkonstruktion wird über Bohranker gehalten. Allerdings darf die Erschliessung einer alpinen PV-Anlage nicht unterschätzt werden. Viele Hubschraubereinsätze verteuern die Umsetzung schnell, der Anschluss an das Stromnetz und die Ableitung der grossen Strommengen können Probleme bereiten. Trotz relativ hoher Förderung der Anlagen kann sich dies immens auf ihre Wirtschaftlichkeit auswirken.

Insofern kann man die vorerst ernüchternde Bilanz des Solarexpress auch positiv sehen: Immerhin ist es trotz der zeitlich engen Vorgabe gelungen, vier Projekte an den Start zu bringen. Diese werden zwar nur knapp 70 GWh Strom von den insgesamt angestrebten 2000 GWh produzieren, allerdings handelt es sich bei den Anlagen durchaus um Pionierprojekte. Und Hand aufs Herz: Der zeitliche Rahmen für Projekte dieser Grössenordnung ist schon beeindruckend. War nicht oft in den letzten Jahren ein grosses Lamentieren zu hören, die Schweiz könne Infrastrukturprojekte nicht zügig umsetzen?

Der Solarexpress hat seine ambitionierten Ziele nicht erreicht. Allerdings ist noch nicht aller Tage Abend, was für Photo­voltaik doppelt wichtig ist. Der Bund hat nachgebessert und den Solarexpress verlängert. Dies gibt den noch in der Planung respektive im Bewilligungsverfahren befindlichen Anlagen die Möglichkeit, noch von der Förderoffensive zu profitieren. Kämen diese Anlagen noch ans Netz, würden sie etwa 0.7 GWh im Jahr beitragen – immerhin ein Drittel des angestrebten Ziels.

Warum überhaupt im Gebirge?

Aber weshalb zielt der Solarexpress überhaupt auf die Anlagenerstellung im Gebirge ab? Konflikte sind bei Eingriffen in alpine Lagen doch schon vorprogrammiert. Auch das hat mit der Winterstromlücke zu tun. 

Im Gegensatz zu tiefer liegenden Gebieten, wie etwa dem Schweizer Mittelland, ist die solare Einstrahlung im Winter im Gebirge bedeutend höher. Nebelfreiheit, gerade bei lang anhaltenden Inversionswetterlagen, wenn es in Zürich trüb aussieht, längere Sonnenscheindauer, intensivere Sonneneinstrahlung, und dazu noch reflektierender Schnee ergeben eine bedeutend höhere Stromgenerierung als im Flachland. 

Hinzu erhöht sich bei Kälte der Wirkungsgrad der Solarmodule. Rein auf die Strom­erzeugung bezogen sind alpine Gefilde ideal für die Nutzung von Photovoltaik. Und da die winterliche Stromproduktion ein grosses Ziel des Solarexpress war, lancierte er PV-Anlagen im Gebirge.

Die Kosten für die Erstellung der Anlagen sind hier natürlich bedeutend höher als im Flachland. Schwierigeres Gelände, hohe Windlasten, Schneedruck, Lawinen, höhere Erschliessungskosten, Baustopps aufgrund der Witterung sind Kostentreiber.

Schnee, eine zweispältige Sache

Ein grosser pekuniärer Nachteil der alpinen Anlagen ist ihre aufwendige Konstruktion selbst. Lassen sich herkömmliche PV-Anlagen relativ einfach mit Standardsystemen auf Dächern und an Fassaden montieren, braucht es für Solarmodule im Gebirge eigene, robuste Ständersysteme. 

Diese stählernen Tische, auf die die Module montiert werden, bestehen aus Stahl und müssen eine beachtliche Höhe aufweisen. Fünf bis sechs Meter sind üblich. Damit soll verhindert werden, dass die Schneedecke die Module erreicht und so zu einem Rückgang der Produktion führt. Die verwendeten Solarzellen sind bifazial, sie generieren Strom auch auf der Rückseite. Je heller es aufgrund der Schneereflexion ist, desto besser. Der Schnee ist daher gerne gesehen, aber eben nur bis zu einer gewissen Höhe.

Der Problematik der Schneeanhäufung begegnet eine Tiroler Firma auf andere Art. Sie montiert die Module nicht auf Tische, sondern senkrecht an eine Ständerkonstruktion. Durch den vierflügeligen Aufbau führt Wind zu Luftverwirbelungen, wodurch sich am Fuss der Konstruktion ein Kolk im Schnee ausbildet, der mehrere Meter tief sein kann. Bei einem maximalen Abstand der Masten von 14 m bleiben die Module schneefrei. Die Flügel sind bis zu einem Meter über dem Boden aufgehängt, wodurch ein Schlitz zwischen ihnen und dem Untergrund entsteht. Dieser bedingt, dass trotz Auskolkung eine gewisse Schneeauflage am Boden verbleibt. Diese kommt der Albedo, dem Rückstrahlvermögen des Geländes, und somit der Stromproduktion zugute. 

Nach einem anfänglichen Testfeld entsteht nun im Skigebiet Sölden im Tiroler Ötztal eine solche Anlage auf 6.1 ha mit 800 Masten, 12 663 Modulen und 6.59 MWp Gesamtleistung. Der Gleichstrom der Module fliesst hier direkt bis zur Bergbahnstation am Tiefenbachgletscher und wird gar nicht erst ins öffentliche Netz eingespeist. Auch ein Monitoring zur Abschätzung, ob derartige Solarfelder als Lawinenschutz herhalten könnten, ist angesetzt. Die Schneeverfrachtungen aufgrund der Kolke könnten in Lawinenhängen vorteilhaft eingesetzt werden. Auch bei Gondo Solar im Wallis, das derzeit erstinstanzlich genehmigt ist, wurde von einer solchen Konstruktion ausgegangen.

Ausgang offen

Die Photovoltaik in grossen alpinen Solarfeldern steht noch am Anfang – nicht nur in der Schweiz. Erste Schritte sind getan, was ohne den Solarexpress kaum möglich gewesen wäre. Als Wermutstropfen könnte man es sehen, dass die Förderung der Solaranlagen des Öfteren unterm Strich eine Förderung touristischer Infrastrukturanlagen darstellt. Andererseits prägt auch unser Freizeitverhalten den Stromverbrauch und vergrössert die Winterlücke.

Die Zukunft wird zeigen, ob alpine Photovoltaik die Erwartungen erfüllt. Dann braucht es vielleicht keinen Solarexpress mehr. Bis dahin ist die Schweiz mit langsamen Zügen jedenfalls auf Dauer gesehen nicht schlecht gefahren, immerhin wirbt sie sogar mit einem Express: Der langsamste Schnellzug der Welt, der Glacier-Express, zieht Scharen von Touristen an. Und er fährt bereits an zwei der Solarfelder – Sedrun und Val Nalps – vorbei.

Helioplant^® Tiefenbach, Sölden (A)

Bauherrschaft
Ötztaler Gletscherbahn, Sölden (A)

Planung
Helioplant^®, Innsbruck (A)

Anlagenleistung
6.59 MWp

Jahresproduktion
9.2 GWh

PV-Ständer
800

PV-Module
12 663

Beanspruchte Fläche
6.1 ha