Alpine Photovoltaik

Im Gebirge angesiedelte Solaranlagen haben verschiedene Vorteile. Dank der günstigen Sonneneinstrahlung ist die spezifische Jahresausbeute in den Alpen deutlich höher. In der Versuchsanlage Alpenstrom Davos wurden spezifische Jahresausbeuten von bis zu 1’900 kWh/kWp erzielt. Das ist fast doppelt so hoch wie die durchschnittliche Jahresausbeute in der Schweiz. Zudem entfallen bei alpinen Solaranlagen rund 55% ihrer Produktion (statt 26% wie im Mittelland) auf das Winterhalbjahr.

Für die Erstellung von alpinen Freiflächenanlagen kommen grundsätzlich Alpweiden oberhalb der Waldgrenze, Konversionsflächen (Deponien, Kieswerke und Steinbrüche) und die Wasserflächen von Stauseen in höheren Lagen in Frage.

Es ist allerdings anzumerken, dass die heutige Bewilligungssituation für Photovoltaikanlagen ausserhalb von Bauzonen aus raumplanerischen und umweltrechtlichen Gründen fast unmöglich ist. Eine detaillierte Darlegung der rechtlichen Situation findet sich in Band 18 der Schriften zum Energierecht mit dem Titel «Raumplanung und Photovoltaik» . Das Kapitel zu den Photovoltaik-Anlagen im alpinen Raum kommt zum Schluss, solange es die Möglichkeit gebe, bestehende Infrastrukturbauten zu nutzen und auch grössere Anlagen in Bauzonen zu bauen, sei die Gebirgslandschaft zu bewahren. In alpinen Gebieten würden emotionale, wirtschaftliche und ökologische Gründen gegen eine Bewilligung einer Freiflächenanlage sprechen. 

Freistehende Anlagen ausserhalb der Bauzone seien einzig in Einzelfällen und bei sorgfältiger raumplanerischer Abstimmung zulässig. Genannt werden Situationen, in welchen ohnehin von Menschenhand geschaffene Verhältnisse wie z.B. bei Konversionsflächen vorliegen, diese zudem wenig einsehbar sind und eine Photovoltaikanlage deshalb keine nennenswerten landschaftlichen Auswirkungen hat.

Als Konsequenz dieser ausserordentlich schwierigen Bewilligungssituation konnten bisher lediglich zwei Projekte realisiert werden. Es handelt sich dabei um eine Solaranlage im ehemaligen Steinbruch Calinis bei Felsberg und eine schwimmende Installation auf dem Stausee Lac des Toules.

Im Gegensatz zur rechtlichen Einschätzung steht aus technischer Sicht die Nutzung von Alpweiden oberhalb der Baumgrenze im Vordergrund. Aufgrund ihrer Höhenlage erzielen Solaranlagen dort im schweizerischen Vergleich die grössten Energieerträge. Zudem sind Alpweiden in der Regel besser zugänglich als ungenutztes Berggelände, weshalb dort mit tieferen Baukosten gerechnet werden kann. Die folgenden Ausführungen zum Ausbaupotenzial der Freiflächenphotovoltaik konzentrieren sich deshalb auf die genannten Alpweiden.

Ausbaupotenzial der alpinen Photovoltaik

Im Alpenraum stehen grosse Flächen an unbewaldetem Gelände zur Verfügung. Allein die Alpweiden bedecken 11% der Fläche der Schweiz . Dies entspricht 4’655 km2, womit grundsätzlich sehr viel Platz für Freiflächenanlagen zur Verfügung steht.

Eine detaillierte Analyse zum Potenzial der alpinen Photovoltaik findet sich in der Studie Alpenstrom jetzt!. In dieser Studie wurden Höhenlagen unterhalb von 800 m.ü.M. oder oberhalb von 2’700 m.ü.M. sowie Hänge mit einer Neigung von mehr als 30⁰ oder einer nördlichen Ausrichtung ausgeschlossen. Weiter wurde für potenziell geeignete Flächen gefordert, dass sie eine Mindestgrösse von 5’000 m2 haben, nicht weiter als 500 m von einer befahrbaren Strasse entfernt und nicht innerhalb des Nationalparks liegen sowie keine ungeeignete Oberflächenbedeckung wie Gletscher, Felswand, Wald etc. aufweisen. Nach der Anwendung aller genannten Einschränkungen verbleibt eine Fläche von 150 km2. Mit einem zweiten Modell wurde der standortspezifisch erzielbare Flächenertrag bestimmt.

Das daraus resultierende technisch realisierbare Potential für die Stromerzeugung im alpinen Raum wird auf 41,0 TWh/a beziffert. Davon entfallen 45% resp. 18,5 TWh/a auf den Sommer und 55% resp. 22,6 TWh/a auf den Winter.

Hinzu kommt das Ausbaupotenzial von Staumauern und Stauseen. Gemäss der InfraSolaire-Studie beläuft sich das darauf technisch realisierbare Potenzial auf 2,1 GW. Mit dieser Leistung lassen sich rund 3,2 TWh/a produzieren. Davon entfallen 60% resp. 1,9 TWh/a auf den Sommer und 40% resp. 1,3 TWh/a auf den Winter.

Mit den für die Herleitung des Potenzials gewählten Einschränkungen werden schlecht erschlossene Flächen oder Flächen mit schwierigen Baubedingungen ausgeschlossen. Mit  weniger strengen Einschränkungen würde sich eine bedeutend grössere Fläche und damit auch ein grösseres Stromerzeugungspotenzial ergeben. Die schlechtere Erschliessung hätte aber höhere Baukosten zur Folge. Letztlich richtet sich das für alpine Photovoltaik nutzbare Potenzial nach den Stromgestehungskosten, die sich bei dessen Realisierung ergeben.

Kosten der alpinen Photovoltaik

Um die Kosten des Potenzials der alpinen Photovoltaik abzuschätzen, werden die Kenndaten der grösseren schweizerische Solaranlagen auf Staumauern, Stauseen, Frei- und Konversionsflächen herangezogen. Diese sind in Tabelle 1 zusammengestellt.

Projekt


Status


Leistung

[MWp]
Spez.
Ausbeute
[Wh/kWp]
Jahres-prod.
[GWh/a]
Winter-anteil
[%]
Flächen-ertrag
[kWh/m2]
Spez.
Kosten
[CHF/MWh/a]
MuttseeBetrieb2.21’5003.3503302’394
Lac des ToulesBetrieb0.51’7780.8403573’000
Steinbruch CalinisBetrieb1.51’0671.6362131’438
Steinbruch SchnürPlanung15.080012.0451502’500
GondosolarPlanung18.01’29423.3552331’803
Grengiols-SolarIdee1’2501’6002’00055400625
Tabelle 1: Kenndaten der grösseren schweizerische Solaranlagen auf Staumauern, Stauseen, Konversionsflächen und Alpweiden (Quellen: https://www.axpo.com/ch/de/energiewissen/pionierprojekt-in-den-schweizer-alpen.html, https://f.hubspotusercontent40.net/hubfs/7195893/Infrasolaire/Studie%20InfraSolaire_Endbericht.pdf, https://rhiienergie.ch/aktuelles/63/energie-statt-wyy-im-ehemaligen-steinbruch-calinis-in-felsberg, https://www.sla.hsr.ch/fileadmin/user_upload/ilf.hsr.ch/Bilder_ILF-Tagung_2012/Bilder_ILF-Tagung_2013/Praesentation_Frei_Werner_03.pdf, https://www.gondosolar.ch/, https://www.spiezsolar.ch/2022/04/21/gigantisches-solarprojekt-stellt-alles-in-den-schatten/).

Die spezifischen Investitionskosten der aufgeführten Projekte bewegen sich zwischen 3’000 CHF/(MWh pro Jahr) beim Lac des Toules und 625 CHF/(MWh pro Jahr) beim Projekt Grengiols-Solar.

Obwohl gut erschlossen, verursacht die Solaranlage an der Muttseestaumauer mit 2’390 CHF/(MWh pro Jahr) ebenfalls relativ hohe Kosten. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Baustellenseilbahn der Staumauer zwischenzeitlich abgebaut wurde und sämtliches Material mit dem Helikopter transportiert werden musste.

Das Gelände von Grengiols-Solar verfügt zwar über eine Zufahrtsstrasse über die das benötigte Material teilweise antransportiert werden kann. Trotzdem müssten auch bei diesem Projekt in grossem Umfang teure Helikopter eingesetzt. Die sehr tiefen Kosten von lediglich 630 CHF/(MWh pro Jahr) sind deshalb wenig plausibel, insbesondere auch, weil für die Befestigung der Solarmodule sehr robuste Unterkonstruktionen benötigt werden, welche den grossen Wind- und Schneelasten im Hochgebirge widerstehen müssen.

Für die vorliegende Kostenschätzung wird deshalb von den realistischeren Investitionskosten von 1’800 CHF/(MWh pro Jahr) des Projektes Gondosolar ausgegangen. Die Studie «Alpenstrom jetzt!» kommt ausgehend von nicht öffentlich zugänglichen Unterlagen des Projektes Vispertal Solar zu ganz ähnlichen Zahlen. Bei einer Nutzungsdauer der Anlagen von 30 Jahren, einem Realzins von 1,6% und Betriebskosten von 1,5% der Investitionskosten ergibt sich ein Strompreispreis von 103 CHF/MWh.

Akzeptanz der alpinen Photovoltaik

Wie einleitend ausgeführt, ist die Bewilligungssituation für Photovoltaikanlagen ausserhalb von Bauzonen heute aus raumplanerischen und umweltrechtlichen Gründen fast unmöglich. Um das PV-Potenzial auf Freiflächen zu nutzen, wären Gesetzesänderungen notwendig. Nur schon deshalb ist davon auszugehen, dass der Bau von PV-Freiflächenanlagen auf erheblichen Widerstand stossen wird.

Als Argumente die gegen alpine PV-Anlagen sprechen werden der emotionale Wert der Gebirgslandschaft für die Bevölkerung, ihre Bedeutung für den Tourismus und damit für die Wirtschaft sowie die Störwirkung auf Vogelarten wie Birk- und Schneehühner angeführt.

Um die Landschaftsbeeinträchtigung durch alpine PV-Anlagen zu konkretisieren, wird vom Projekt Gondosolar ausgegangen. Dort ist vorgesehen, dass die Solarmodule vertikal montiert werden und sich in einer Höhe von mindestens 1,5 Meter über dem Bodenniveau befinden. Damit ist sichergestellt, dass die Solarmodule im Winter nicht eingeschneit werden. Gleichzeitig ermöglicht diese Höhe eine landwirtschaftliche Nutzung mit Schafen oder Ziegen. Mit Solaranlagen bestückte Alpweiden können jedoch nicht mehr mit Rindvieh genutzt werden.

Die Gesamthöhe der Solarmodule beträgt knapp 5 m, inklusive der Untergestelle. Der Abstand zwischen zwei Solarmodulreihen beträgt 3,5 Meter. Abbildung 1 zeigt eine Visualisierung der Pilotanlage Gondosolar. Bei einer Wanderung durch eine solche Anlage mit endlosen Solarmodulkorridoren ohne Aussicht, wird der visuelle Eindruck m.E., im Gegensatz zu den beschönigenden Aussagen der Projektanten, deutlich beeinträchtigt.

Abbildung 1: Visualisierung der Pilotanlage Gondosolar. Fotomontage auf der Basis eines Werbefotos von Gondosolar (Bildquelle: Eigene Visualisierung basierend auf https://www.gondosolar.ch/das-projekt/umwelt-und-landschaft).

Zudem sind die Solaranlagen auf Alpweiden aufgrund ihrer auffälligen tiefschwarzen Farbe und Blendwirkung von weither sichtbar.

Um Unterschied zu Windanlagen beschränken sich die Auswirkung von PV-Freiflächenanlagen jedoch auf den rein optischen Landschaftseindruck. Sie haben keine Rotorblätter, die sich bewegen und verursachen dadurch im Betrieb keine Lärmemissionen oder Schatten- und Eiswurf.

Abbildung 2: Pilotanlage einer schwimmenden Solaranlage auf dem Stausee Lac des Toules (Kenndaten vgl. Tabelle 1, Bildquelle: https://www.poralu.com/en/work/floating-solar-platform-on-lac-des-toules/#work_gallery-1).

Abbildung 2 zeigt die schwimmenden Pilotanlage auf dem Stausee Lac des Toules mit einer Leistung von 0,45 MWp. Wie aus der Abbildung ersichtlich ist, stellen auch Solaranlagen auf Stauseen einen Eingriff in die Landschaft dar und bieten unter diesem Aspekt keine Vorteile gegenüber PV-Anlagen auf Alpweiden.

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