Ertragsoptimierung von mehrreihigen alpinen PV-Anlagen
Creators: name: Genoni, Luca
Publisher: name: ZHAW Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften
Year: 2023
Subjects: 333.79: Energie

description: Das Ziel der vorliegenden Bachelorarbeit ist es zu beantworten, welche Anlagen-Konfigurationen und Bedingungen im Alpenraum (Wetter, Hangneigung und Schneedecke) sich positiv auf den Ertrag von mehrreihigen alpinen Photovoltaikanlagen auswirken. In den letzten Jahren erforschte dies die ZHAW anhand eines einreihigen Systems auf der Totalp in Davos. Im Frühling 2023 wurde eine mehrreihige Miniatur Photovoltaikanlage auf der Totalp installiert. Bei den Konfigurationen wurden verschiedene Kombinationen von Reihenabstand und Modulneigung und deren Einfluss auf die Leistung angeschaut. 
Um die Fragestellung zu beantworten, wurden die zur Verfügung gestellten Daten (Mai und Juni 2023) der mehrreihigen Miniatur Photovoltaikanlage aufbereitet, visualisiert und ausgewertet. Um allgemeine Schlussfolgerungen für mehrreihige alpine Photovoltaikanlagen zu ziehen, wurden äussere Einflüsse möglichst entfernt. Dies wurde gemacht, indem die Leistung auf die unterschiedlichen Wattpeaks der Module und die Einstrahlungsverhältnisse normiert wurde. Zusätzlich wurde ein interaktives Dashboard zur Visualisierung der Daten erstellt. Der/die User:in hat die Möglichkeit verschiedene Filter zu setzen, die die interaktive Oberfläche verändern und die entsprechende Visualisierung und Datentabelle zur weiteren Verwendung herunterzuladen. 
Bei der Auswertung wurde einerseits die Maximierung der Leistung pro Modul und andererseits die Maximierung der Leistung pro Landfläche betrachtet. Das Leistungsoptimum pro Modul wird bei den Konfigurationen mit Modulneigungen 30 bis 35° und 0 bis 10° kombiniert mit Reihenabständen 160 bis 280 mm bzw. Ground Coverage Ratio 0.35 bis 0.6 erreicht. Das Leistungsoptimum pro Landfläche wird bei den Konfigurationen mit Modulneigungen 0 bis 50° kombiniert mit Reihenabständen von 120 bis 140 mm bzw. Ground Coverage Ratio von 0.7 bis 0.8 erreicht. 
Auf Basis der ausgewerteten Daten sowie unter Einbezug der erarbeiteten theoretischen Grundlagen wird eine Konfiguration mit Modulneigung 30 bis 50° und einer Ground Coverage Ratio von 0.7 bis 0.8 empfohlen. Im Rahmen politischer Debatten wird gegen alpine Photovoltaikanlagen häufig das Argument der Landschaftsverschandlung angebracht. Aus dieser Perspektive wird empfohlen, den Ertrag pro Landfläche zu maximieren.
description: The aim of this bachelor thesis is to answer which system configurations and conditions in the alpine region (weather, slope inclination and snow cover) have a positive effect on the yield of multi-row alpine photovoltaic systems. In recent years, the ZHAW has been researching this using a single-row system at Totalp in Davos. In spring 2023, a multi-row miniature photovoltaic system was installed at Totalp. Different combinations of row spacing and module tilt were examined in terms of their influence on performance. 
To address the research question, the provided data (Mai and June 2023) from the multi-row miniature photovoltaic system was processed, visualized, and analyzed. In order to draw general conclusions for multi-row alpine photovoltaic systems, external influences were minimized. This was achieved by normalizing the performance based on the different module watt-peaks and irradiation conditions. Additionally, an interactive dashboard was created to visualize the data. The user has the possibility to apply various filters, which modify the interactive interface and allow for downloading the corresponding visualizations and data tables for further use. 
The evaluation considered both maximizing performance per module and maximizing performance per land area. The optimum performance per module is achieved with module tilts of 30 to 35° and 0 to 10° combined with row spacings of 160 to 280 mm corresponding to a ground coverage ratio of 0.35 to 0.6. The optimum performance per land area is achieved with module tilts of 0 to 50° combined with row spacings of 120 to 140 mm corresponding to a ground coverage ratio of 0.7 to 0.8. 
Based on the evaluated data and incorporating the developed theoretical foundations, a configuration with module tilts of 30 to 50° and a ground coverage ratio of 0.7 to 0.8 is recommended. In the context of political debates, the argument of landscape degradation is often raised against alpine photovoltaic systems. From this perspective, maximizing the yield per land area is recommended.