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Stromversorgung in der Schweiz Energieproduzenten entdecken die Höhensonne

Axpo und EWZ planen grosse Solarkraftwerke auf Staumauern von Speicherseen. Die Produktion ist in den Bergen effizienter als im Mittelland. Warum die alpine Fotovoltaik trotzdem keine guten Chancen hat.

Das Elektrizitätswerk der Stadt Zürich plant eine Solar-Grossanlage auf der Staumauer Albigna im Bergell.
Das Elektrizitätswerk der Stadt Zürich plant eine Solar-Grossanlage auf der Staumauer Albigna im Bergell.
Visualisierung: EWZ

Es sieht so aus, als würde ein Wettbewerb um die Produktion von Solarstrom in den Alpen entstehen. So titelt das Online-Fachmagazin für erneuerbare Energie «ee-news»: «EWZ überholt Axpo und baut Fotovoltaikanlage an der Staumauer Albigna im Bergell.» Das Elektrizitätswerk der Stadt Zürich hat den Baustart der alpinen Solar-Grossanlage auf Juli dieses Jahres terminiert.

Bereits im Januar kündigte der Energiekonzern Axpo ein Solar-Grossprojekt an der Staumauer des Linth-Limmern-Stausees im Kanton Glarus an. Gebaut wird aber erst, wenn der Bund diese Pilotanlage auf die Liste der Leuchtturmprojekte nimmt. Der Energieversorger Energie Romande hat schon im Oktober des letzten Jahres mit dem Bau eines schwimmenden Solarparks im Stausee Lac des Toules begonnen.

Die Alpen sind Solarland. Das zeigen Messungen seit langem. Die Berner Fachhochschule in Burgdorf misst seit über 25 Jahren den Stromertrag von Fotovoltaik auf dem Jungfraujoch. Die Anlage ist in die Fassade der alpinen Forschungsstation integriert. Die Module produzieren von Januar bis Dezember bis zu 1600 Kilowattstunden Strom pro Kilowatt Nennleistung. «Das sind Werte, wie wir sie in Nordafrika vorfinden», sagt Urs Muntwyler von der Berner Fachhochschule.

Anlagen profitieren vom Schnee

Die alpine Testanlage in Davos Totalp auf 2400 Metern über Meer bestätigt die Resultate vom Jungfraujoch – übertrifft sie sogar. Die Forschungsgruppe Erneuerbare Energie der Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften (ZHAW) in Wädenswil betreibt die frei im Gelände stehende Versuchsanlage seit 2017. Die kürzlich präsentierten Resultate: Die Fotovoltaikmodule lieferten 2018 und 2019 jeweils bis zu 2000 Kilowattstunden Strom pro Kilowatt Nennleistung. Gegenüber der Vergleichsanlage in Wädenswil sind das bis zu 100 Prozent höhere Jahreserträge.

Der Mehrertrag kommt vor allem dann zustande, wenn die Module in einem steilen Winkel aufgestellt und beidseitig mit Solarzellen bestückt sind. In diesem Fall profitiert die Anlage von der durch den Schnee reflektierten Sonnenstrahlung.

Es ist inzwischen unbestritten, dass die Sonne in der Schweiz ein grosses Energiepotenzial hat und einen grossen Teil des in Zukunft wegfallenden nuklearen Stroms zu decken vermag. Das Problem ist nur: Solarstrom ist vom Wetter und von der Jahreszeit abhängig, er fliesst also nicht kontinuierlich gleich stark. Das wirkt sich besonders in den Wintermonaten aus, wenn die Nachfrage nach Strom hoch ist, die Fotovoltaik jedoch im Vergleich zum Sommer weniger Strom liefert.

Hier kommt nun der alpine Solarstrom ins Spiel. «Die Fotovoltaik und die Schweizer Wasserkraft würden sich im Winter perfekt ergänzen», sagt der Berner Energieexperte Urs Muntwyler. Wenn der Füllstand der Speicherseen im März und im April auf dem Tiefstand sei, erreichten alpine Fotovoltaikanlagen den höchsten Stromertrag. «Der alpine Solarstrom hilft dann, das Stromdefizit zu verringern.» Die Testanlage in Davos zeigt, dass der Anteil des Winterstroms am Jahresertrag im Vergleich zu Fotovoltaikanlagen im Mittelland dreieinhalbmal grösser ist.

Webcam-Bild der Testanlage auf Davos Totalp am 13. Mai 2020.
Webcam-Bild der Testanlage auf Davos Totalp am 13. Mai 2020.
Foto: ZHAW

Wie gross das Potenzial ist, zeigt eine andere Studie der ETH in Lausanne und des WSL-Instituts für Schnee- und Lawinenforschung in Davos: Die Forschenden rechnen anhand von Satellitendaten und Computermodellen, dass es etwa 45 Quadratkilometer Fläche brauchte, um jährlich 12 Terawattstunden Strom – die Hälfte der Jahresmenge von Kernkraftwerken – zu produzieren. Würde die gleiche Menge Solarenergie im Mittelland hergestellt, wären gut 20 Prozent mehr Fläche notwendig. Die Hauptautorin der Studie, Annelen Kahl, macht in einem Fachartikel dazu folgenden Vergleich: Die zehn grössten Skigebiete der Schweiz haben insgesamt eine Pistenlänge von 2500 Kilometern. Bei einer mittleren Breite von 20 Metern entspricht das etwa 50 Quadratkilometern.

Mit grossem Widerstand zu rechnen?

Die Energieforscherin äussert aber auch Skepsis: «Die Zahlen laden einerseits zum Träumen ein und werfen anderseits zahlreiche Fragen auf.» Zum Beispiel: Lässt sich eine Fläche von 45 Quadratkilometern im Gebirge finden? Ist die alpine Fotovoltaik rentabel? Ist bei Grossprojekten in der alpinen Landschaft nicht mit starkem Widerstand aus der Bevölkerung und durch Umweltverbände zu rechnen?

Urs Muntwyler von der Berner Fachhochschule gehört zu den Solarpionieren in der Schweiz und ist beeindruckt von den hohen Wintererträgen von Solaranlagen in den Alpen. Trotzdem würde er nicht auf den alpinen Raum setzen. «Die Baukosten sind höher, und Probleme mit dem Landschaftsschutz sind vorprogrammiert», sagt er. In den Alpen müssten Fotovoltaikanlagen anders ausgelegt werden als im Mittelland. Zudem seien die Windlasten deutlich höher. «Wegen der stärkeren Einstrahlung braucht es Spezialkomponenten zum Beispiel für die Modulkonstruktion und die Elektronik. Solche Module erhält man nicht einfach auf dem chinesischen Billigmarkt», sagt Muntwyler.

Auf der Staumauer Albigna will EWZ 1200 Panels mit einer Gesamtleistung von 410 Kilowatt montieren. Damit will der Zürcher Stromproduzent rund 500 Megawattstunden Solarstrom liefern. Das entspricht etwa dem jährlichen Strombedarf von 210 Stadtzürcher Haushalten. Die Betreiber erwarten einen mehr als doppelt so hohen Jahresertrag im Vergleich zu einer Anlage in Zürich. «Die Gestehungskosten sind bei der PV-Anlage auf der Staumauer Albigna ähnlich wie im Mittelland», schreibt die EWZ auf Anfrage.

Die Axpo will sich bezüglich Rentabilität ihrer geplanten Grossanlage auf der Muttsee-Staumauer noch nicht festlegen. Das Solarkraftwerk ist etwa fünfmal grösser als jenes der EWZ, die Jahresproduktion soll bei 2,7 Gigawattstunden liegen. Beide Energieproduzenten sehen in der alpinen Fotovoltaik ein grosses Potenzial, aber grundsätzlich nur dort, wo keine Naturschutzbestimmungen vorhanden sind und bereits eine bestehende Netzinfrastruktur vorliegt.

Dort bauen, wo es leicht ist

«Es gibt im alpinen Raum kaum hundert Standorte, an denen mehr oder weniger problemlos Fotovoltaikanlagen möglich sind – bei Bergbahnen etwa oder alpinen Kraftwerken», sagt Urs Muntwyler. Im Vergleich zur gesamten Stromproduktion im Winter sei das aber ein Klacks. Sein Konzept sieht entsprechend anders aus: zuerst die Anlagen im Mittelland bauen, die billig sind und bei denen keine Einsprachen zu erwarten sind. «Wir können im Mittelland und in den Voralpen 40 Terawattstunden Solarstrom produzieren. Das braucht es etwa, um aus dem Zeitalter der fossilen Treib- und Brennstoffe auszusteigen.»

Die Voraussetzung dafür ist allerdings, dass die Fotovoltaik nicht nur auf den Dächern gebaut, sondern auch in die Fassaden integriert wird. Bei den heutigen tiefen Solarstromkosten ist für Muntwyler dieser Weg günstiger als die Option im Hochgebirge.

Im Tessin sind Fotovoltaikanlagen auf Staumauern verboten.

Auch der Branchenverband Swissolar sieht in den Alpen zwar das grosse Potenzial, bleibt aber realistisch: «Bewilligungsverfahren sind in der Schweiz sehr viel schwieriger als in unseren Nachbarländern», sagt Geschäftsführer David Stickelberger. Interessant sei zudem, dass im Tessin Fotovoltaikanlagen auf Staumauern explizit verboten seien, obwohl dort einige Mauern nach Süden exponiert sind.

Wie viel Solarstrom wir letztlich tatsächlich benötigen, hängt aber auch davon ab, ob die Schweiz bereit ist, massiv in die Effizienz der Energieversorgung zu investieren. Jürg Rohrer von der ZHAW in Wädenswil ist der Ansicht, dass das Potenzial der Fotovoltaik auf Dächern und Fassaden nicht ausreichen wird, wenn der Strombedarf in Zukunft nicht deutlich reduziert wird.

Dann braucht es laut dem Leiter der Forschungsgruppe Erneuerbare Energie weitere Solarflächen, etwa auf Parkplätzen, Lärmschutzwänden oder auf Freiflächen. «Damit die benötigte freie Fläche möglichst klein ist, sollte dort gebaut werden, wo sie pro Fläche den höchsten Winter- und Jahresertrag liefert», sagt Rohrer. Also in den Alpen.