Schneebedeckte Berglandschaften und Solaranlagen – das klingt zunächst widersprüchlich. Doch gerade in den Alpen könnten Solarpanels auch im Winter eine überraschend hohe Stromausbeute liefern. Vorausgesetzt, sie sind richtig gebaut. Ein Forschungsteam aus der Schweiz hat nun ein neues Modell entwickelt, das zeigt, wie Schnee das Potenzial von Solaranlagen in Gebirgsregionen beeinflusst – und wie sich dieses Potenzial besser ausschöpfen lässt.
Vertikale Solaranlagen trotzen dem Schnee
Wie das Fachportal Interesting Engineering berichtet, hätten Forschende der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne (EPFL) und des WSL-Instituts für Schnee- und Lawinenforschung ein Simulationsmodell entwickelt, das den Einfluss von Schnee auf Solaranlagen in alpinen Regionen untersucht. Im Fokus stehe dabei das sogenannte Helioplant-System – eine in Österreich entwickelte, patentierte Konstruktion mit vertikal montierten Solarpanels.
Diese vertikale Bauweise könne laut den Forschenden helfen, Schneeablagerungen auf den Modulen zu verringern. Denn während reflektierender Schnee im Winter die Stromproduktion steigern könne, führe eine zu starke Ansammlung von Schnee dazu, dass die Module verschattet oder sogar beschädigt würden. Besonders kritisch sei dies, wenn sich Schnee unterhalb der Module aufhäufe und so das Abrutschen weiteren Schnees verhindere.
Die Forschenden hätten mithilfe eines Strömungsmodells namens Snowbedfoam untersucht, wie sich Schnee um die Helioplant-Strukturen herum bewegt. Dieses Modell ermögliche es, Schneeverwehungen und Ablagerungen präzise zu simulieren. Laut einem Bericht von PV Magazine sei dies die erste Anwendung eines derart detaillierten Schneemodells auf Photovoltaiksysteme.
Optimale Ausrichtung mit dem Wind
In Kombination mit Feldbeobachtungen an einem Teststandort hätten die Simulationen laut den Forschenden gezeigt, dass bestimmte Gestaltungsmerkmale entscheidend für die Schneeresistenz von Solaranlagen seien. So solle der Abstand zwischen Modulunterkante und Boden mindestens 0,6 Meter betragen, um Schneestau zu vermeiden. Zudem sei es vorteilhaft, die Anlagen in Richtung der vorherrschenden Windrichtung auszurichten. Dadurch könne verhindert werden, dass sich Schnee in windgeschützten Bereichen ablagere.
Auch die Gruppierung der Module spiele eine Rolle: Wenn mehrere Helioplant-Einheiten nah beieinander stünden, könne dies die Fähigkeit der Struktur verringern, Schnee durch Wind zu entfernen. Die besten Ergebnisse hätten laut der Studie Standorte erzielt, an denen der Wind quer oder entgegengesetzt zur Modulfläche wehe.
Simulationen für die Zukunft der Alpen-Solarenergie
Die Forschenden betonten laut Interesting Engineering, dass sich ihre Methode nicht nur auf das Helioplant-System beschränke. Vielmehr könne das Modell auch auf andere Montagesysteme angewendet werden. Ziel sei es, künftig auch unebenes Gelände in die Simulationen einzubeziehen und die Schneemodellierung mit Ertragsprognosen zu verknüpfen. So ließen sich Energieverluste durch Schnee noch genauer vorhersagen.
Veröffentlicht wurden die Ergebnisse in der Fachzeitschrift Cold Regions Science and Technology. Die Erkenntnisse könnten laut den Forschenden dazu beitragen, alpine Solaranlagen effizienter und widerstandsfähiger gegen winterliche Bedingungen zu gestalten.