Vergleich von Messungen und Simulationen an mehrreihigen alpinen Photovoltaikanlagen im Winter 23/24
Creators: name: Wild, Michael
name: Anderegg, Dionis
name: Strebel, Sven
name: Rohrer, Jürg
Publisher: name: ZHAW Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften
Year: 2024
Subjects: Alpine Photovoltaik
Photovoltaik
Solarexpress
333.79: Energie

description: Der Solarexpress des Bundes ermöglicht einen raschen Ausbau von alpiner Photovoltaik, welche entscheidend zur Stromversorgungssicherheit der Schweiz beitragen kann. Die Fördermassnahmen sind darauf ausgelegt, in kurzer Zeit eine signifikante Winter-Stromproduktion zu erreichen. Verlässliche Aussagen zu erwartbaren Stromerträgen sind für die Projektentwickler von entscheidender Bedeutung, um die entsprechenden Investitionsentscheide zu fällen. Genau in diesem Bereich bestehen jedoch bei den gängigen Berechnungsmethoden Unsicherheiten, da diese im alpinen Raum bisher kaum validiert werden konnten.
Um hier verlässlichere und allgemeinere Daten bereitstellen zu können, wurde im Sommer 2023 auf der Totalp in Davos (2'500 m ü. M.) eine flexible, mehrreihige Miniaturanlage im Massstab 1:12 installiert. An dieser Anlage wurden während des Winterhalbjahres 2023/24 eine Vielzahl von unterschiedlichen Kombinationen aus Modulneigungen, Reihenabständen und Hangneigungen untersucht. Insgesamt wurden Erträge und Leistungen bei ca. 80 verschiedenen Anlagenkonfigurationen betrachtet. 
Die gemessenen Werte der Miniaturanlage wurden anhand der gleichzeitig erhobenen Daten der bestehenden statischen Versuchsanlage (in Echtgrösse) am selben Standort validiert und eingeordnet. Es zeigt sich, dass es zwischen den beiden Anlagen eine gute Übereinstimmung gibt. Weiter wurde aufgezegt, dass die rückseitige Einstrahlung bei einem bifazialen Panel situativ zu einem Mehrertrag von ca. 25-35% führt.
Das Bundesamt für Energie empfiehlt für die Ertragsberechnungen im Rahmen des Solarexpress die Nutzung der Software PVSyst mit Wetter- und Albedo-Daten von Meteonorm. Deshalb wurden mit den im Winter 2023/24 lokal erhobenen, zeitlich hoch aufgelösten Wetterdaten Ertrags-Simulationen mit PVSyst durchgeführt, welche danach mit den Messdaten verglichen wurden. Ein spezifisches Augenmerk wurde auf die monatliche Albedo gelegt, da deren Wahl einen entscheidenden Einfluss auf die Ertragsschätzung von steil angestellten, bifazialen Modulen hat. Neben den bereits erwähnten Albedo-Werten aus Meteonorm wurden deshalb auch zwei Varianten mit Albedo aufgrund von Erfahrungen der Autoren gerechnet. Dadurch liess sich eine bessere Übereinstimmung zwischen Simulation und Messung erzielen. 
Es zeigt sich, dass die Ertragswerte der Simulationen mit PVSyst im Vergleich mit einer Anlage in der horizontalen Ebene, unter Verwendung der Albedo-Werte aus Meteonorm je nach Konfiguration 7 bis 16% unter den real gemessenen Werten liegen. 
Ebenso zeigt sich, dass die Simulation von Anlagen in steiler Hanglage mittels eines – bezüglich Verschattungswinkel - äquivalenten Modells zu einem systematischen Fehler führt, welcher ein Teil der oben erwähnten Abweichungen infolge zu tiefer Albedo-Werte wieder kompensieren kann. 
Der vorliegende Bericht ist eine erste Auswertung der im Winterhalbjahr 2023/24 erhobenen Daten. Es wird spezifisch auf den punktuellen Vergleich mit PVSyst-Simulationen eingegangen. Die Vergleiche von absoluten Erträgen über diesen Messzeitraum sind der Inhalt von Folgeberichten.