Solarenergie von der Staumauer:
Sonne und Wasser führen in die Energiezukunft

Im bündnerischen Bergell entsteht die erste Solaranlage der Schweiz, die an einer Staumauer angebracht ist. Der Standort im Gebirge birgt viele Vorteile: bessere Erträge, mehr Effizienz wegen der Kälte und eine hohe Akzeptanz. Zusätzlich speziell: Verkauft wird der Solarstrom in Quadratmetern – an Mieterinnen und Mieter.
Solarenergie von Jan Graber, 24.08.2020

«Ein Quadratmeter würde genügen, um mit einem E-Bike rund um die Erdkugel zu fahren», sagt Tamás Szacsvay und scheint fast selbst über diesen Fakt zu staunen. Szacsvay ist diplomierter ETH-Physiker und geschäftsführender Partner des auf Photovoltaikanlagen spezialisierten Ingenieurbüros reech im bündnerischen Zizers, wo unser Interview stattfindet. Er hat ewz bei der Planung einer Schweizer Premiere begleitet: dem Bau einer Solaranlage auf der nach Süden gerichteten Innenseite der Staumauer des Albignasees mitten im Gebirge des Bünder Bergells auf 2165 Metern über Meer.

Der Stausee, dessen Wasser im ewz-Wasserkraftwerk Löbbia turbiniert wird, gehört ebenso zum Portfolio von ewz wie die Seilbahn, welche Wanderer an den Fuss der Staumauer und in die steilen Bergeller Alpen bringt. Vielleicht befinden sich unter ihnen bald auch Besucherinnen und Besucher, die einen Blick auf den Quadratmeter der Solaranlage werfen wollen, den sie besitzen. Doch davon später mehr.

«Viele stellen sich vor, dass eine Photovoltaik-Anlage auf der Seeseite einer Staumauer überflutet würde», sagt Szacsvay und lächelt. Zwar würden es die Panels tatsächlich aushalten, für eine kurze Weile unter Wasser zu sein, aber beim besagten Stausee ist diese Gefahr gebannt: Der Seespiegel befindet sich selbst bei planmässigem Höchststand mehrere Meter unter der Solaranlage. Die Idee, hier eine Solaranlage zu montieren, hatten ewz-Mitarbeitende der Bergeller Kraftwerke. Photovoltaikanlagen geniessen bei der Bevölkerung nämlich eine höhere Akzeptanz, wenn sie an bestehenden Infrastrukturen angebracht werden, und Staumauern, die nur in wenigen Fällen als architektonisch schützenswerte Bauwerke angesehen werden, sind dafür perfekte Kandidaten – sofern ihre Ausrichtung nicht stark von Süden abweicht.

Eine Vorstudie, die Andres Fasciati, der Leiter der Bergeller Kraftwerke von ewz, 2017 in Auftrag gab, zeigte aber, dass sich die gewünschte Solaranlage nicht mit Standardlösungen der Photovoltaik-Branche realisieren liess. Was die Firma reech in Zizers dazu veranlasste, zur Befestigung der Solarpanels eine brillante Lösung zu entwickeln: ein leicht zu unterhaltendes Montagesystem aus Konsolen und Aluprofilen, in die sich die Photovoltaik-Module einfach einschieben und bei Bedarf auswechseln lassen; die Trägerkonstruktion wird im Bereich der Mauerkrone befestigt. 2018 wurde an der Staumauer eine Pilotanlage mit 12 Solarpanels montiert.

Helikopter bringt die Materialien für die Montage der Photovoltaikanlage an der Staumauer
Die gesamten CO2-Emissionen der notwendigen Helikopterflüge entstehen, kompensiert ewz mit Climeworks (siehe Artikellink unten).
Blick auf die Rückseite der Solarpanels
Die Idee zu einer Solaranlage an der Staumauer stammt von ewz-Mitarbeitenden.

ewz-Mitarbeiter montieren die Aluprofile der Photovoltaikanlage
ewz-mitarbeiter auf der Hebebühne am arbeiten
Auch die Realisierung der Anlage lag komplett in den Händen der ewz-Mitarbeitenden der Bergeller Wasserkraftwerke.
ewz-mitarbeiter auf der Hebebühne am arbeiten

Blick aus der Ferne auf die die erste Solaranlage der Schweiz die an einer Staumauer angebracht ist
ewz-mitarbeiter arbeitet vom Hebebühne-Anhänger aus an der Photovoltaikanlage, welche an der Staumauer befestigt ist
zwei ewz-mitarbeiter tragen zusammen ein Solarpanel

25 Prozent mehr Ertrag als eine PV-Anlage im Unterland

Da die Solarpanels in einem Winkel von 78 Grad zum Seespiegel standen, waren sie ideal ausgerichtet – nicht nur wegen des Sonnenlichts und seiner Reflexion auf dem See, der steile Winkel sorgt auch dafür, dass im Winter der Schnee abrutscht. So kann die Solaranlage auch Strom von der Wintersonne liefern, wenn die PV-Anlagen des Unterlands unter den Hochnebeldecken liegen. Auch wussten die Ingenieure, dass Kälte die Effizienz eines Solarpanels nicht mindert, sondern im Gegenteil erhöht. Hinzu kommt ein weiteres Phänomen, das in der Fachsprache Albedo-Effekt genannt wird. Der Albedo-Effekt beziffert die Menge an Sonnenstrahlung, die von einer Oberfläche reflektiert wird. Da ab November der See gefriert und von einer Schneefläche bedeckt wird, ist der Albedo-Effekt bei Bergseen wie dem Albignasee besonders hoch.

Bessere Sonneneinstrahlung, Reflexion der Sonnenstrahlen und Effizienz durch kühle Temperaturen – nach zwei Jahren Pilotbetrieb war klar, dass diese auf Winterstrom optimierte Solaranlage im Hochgebirge rund 25 Prozent mehr Strom als eine Anlage im Unterland produziert und der Anteil des in der kalten Jahreshälfte erzeugten Stroms bei etwa 50 Prozent liegt. Dieser Anteil ist etwa doppelt so hoch wie bei einer Solaranlage auf einem Flachdach in Zürich. Kurz: Die Ergebnisse waren mehr als befriedigend, und im Juli 2020 begannen die Bauarbeiten.

Dafür aber brauchte es einen spektakulären Kraftakt: 1280 Solarpanels mit 650 Aluprofilen und diversen weiteren Systembestandteilen galt es zu montieren. Hätten sich die Monteure für jedes Profil an der Staumauer abseilen müssen, wären die Bauarbeiten viel zu langsam vorangekommen.

powernewz in Ihrer Mailbox

zwei ewz-mitarbeiter tragen zusammen ein Solarpanel zur Staumauer um es anschliessend zu befestigen
Die PV-Anlagen wurden gemäss den Beschaffungsrichtlinien der Stadt Zürich eingekauft und mussten dafür diverse Nachweise bezüglich ökologischer und sozialverträglicher Produktion erfüllen.
zwei ewz-mitarbeiter montieren ein Solarpanel an der Staumauer

ewz-mitarbeiter arbeiten an der Photovoltaikanlage die an der Staumauer befestigt ist
zwei ewz-mitarbeiter halten ein Solarpanel, um es in die Halterung zu schieben
Nahaufnahme der verschiedenen Kabel und Einzelteile der an den Solarpanels befestigt sind

ewz-Mitarbeiter montieren die Aluprofile der Photovoltaikanlage
Bessere Sonneneinstrahlung, Reflexion der Sonnenstrahlen und Effizienz durch kühle Temperaturen – diese auf Winterstrom optimierte Solaranlage produziert rund 25 Prozent mehr Strom als eine im Unterland.

«So brachten sie die Hebebühne an den Fuss der Staumauer und zogen sie anschliessend mit einem Raupentraktor den steilen Kiesweg hoch», sagt Szacsvay. Die rund 60 Tonnen Material für die Anlage transportierte man hingegen grösstenteils mit einem Helikopter auf die 115 Meter hohe Staumauer. Eine Zufahrtsstrasse ist nämlich nicht vorhanden. Um die Umweltbelastung auszugleichen, kompensierte ewz die CO2-Emissionen vollständig via Climeworks.

Bei der Beschaffung des Materials wurden möglichst nahegelegene Lieferanten gewählt. «Die Kabel, Kanäle und Montagebleche sind aus der Schweiz, die Solarmodule und Wechselrichter kommen aus Deutschland und die Profile aus der nahegelegenen Lombardei», sagt Szacsvay. Einzig die in den Modulen verbauten Solarzellen stammen aus Fernost. Rund 60’000 Einzelteile wurden über eine Länge von 670 Metern verbaut. Als Glücksfall erwies sich, dass sich bereits ein Servicegebäude mit Starkstrom-Anschluss bei der 60-jährigen Staumauer befindet. So musste keine neue Leitung ins Tal gelegt werden. 

ewz-mitarbeiter arbeitet an der Photovoltaikanlage die an der Staumauer befestigt ist
ewz-mitarbeiter steht hinter den Solarpanels und hält Arbeitsmaterial in der Hand

ewz-mitarbeiter arbeiten an der Photovoltaikanlage die an der Staumauer befestigt ist
«Hochalpine Photovoltaikanlagen leisten einen Beitrag gegen die Winterstromknappheit», erklärt Daniel Bürgler.

Ein wegweisendes Leuchtturm-Projekt

Ende August wird die erste Staumauer-Solaranlage fertig montiert sein und 700’000 Franken gekostet haben. Sie weist eine Leistung von 410 Kilowatt Peak (kWp) auf und wird jährlich rund 500 Megawattstunden Strom produzieren. «Im Vergleich zu unseren Wasserkraftwerken ist das natürlich bescheiden», gibt Daniel Bürgler, Projektleiter erneuerbare Energien bei ewz, unumwunden zu. 
Allein das sich derzeit im Bau befindende Kleinwasserkraftwerk Adont mit einem Bauvolumen von 18 Mio. Franken wird nach der Fertigstellung 10 Gigawattstunden Energie pro Jahr produzieren. Die Bergeller Wasserkraftwerke produzieren zusammen jährlich rund 490 Gigawattstunden Strom. 

Trotzdem gilt die Solarstromanlage in Albigna als «Leuchtturm-Projekt», wie Bürgler es nennt. «Es handelt sich um die erste hochalpine Grossanlage, die auch im Winter zuverlässig Strom liefert.» Die Hälfte der Stromproduktion findet im Winterhalbjahr statt. Im Vergleich: Die Solaranlagen im Unterland produzieren über das ganze Jahr betrachtet weniger Strom, weil die Sonne hier oft von Wolken verdeckt ist. Grosse Windparks gibt es hierzulande auch noch zu wenige, weil sie bei der Bevölkerung einen schweren Stand haben.

Zukunftsweisend für die erneuerbaren Energien ist die Albigna-Anlage auch deshalb, weil sich die Bevölkerung finanziell wie auch emotional sehr konkret einbinden lässt.

Blick auf die fertige Photovoltaikanlage aus der Ferne
Nahaufnahme der Rückseite eines Solarpanels

Blick auf den Stausee und die Solarpanels welche an der Staumauer angebracht sind
Von der Talseite nicht sichtbar schmiegen sich die PV-Panels an die nach Süden ausgerichtete Seite der Staumauer.
Blick auf die an der Staumauer befestigte Solaranlage, den Stausee und die Berge im Hintergrund

Wer kann den Solarstrom kaufen?

Womit der Quadratmeter des Photovoltaikmoduls ins Spiel kommt, dessen Jahresproduktion unser E-Bike theoretisch rund um die Welt bringt. Das Zauberwort heisst «Bürgerbeteiligungsmodell». Als Produkt ewz.solargrischun können Kundinnen und Kunden von ewz einen oder mehrere Quadratmeter der Solaranlage Albigna erwerben. Der von der Anlage gelieferte Strom wird danach während 20 Jahren von der Stromrechnung abgezogen. Bis zu 5 Quadratmeter zum einmaligen Preis von je 560 Franken pro Quadratmeter können maximal gekauft werden, für jeden Quadratmeter werden 180 kWh Strom pro Jahr gutgeschrieben – egal, wie stark die Sonne scheint oder ob es zu Betriebsstörungen kommt. Das Risiko trägt ewz. «Das Bürgerbeteiligungsmodell ermöglicht es Kundinnen und Kunden, einen aktiven Beitrag zur Entwicklung der erneuerbaren Energien zu leisten», sagt Bürgler. Dies führt nicht nur zu einer emotionalen Kundenbindung, was angesichts der kommenden Strommarktliberalisierung von Bedeutung ist, sondern auch zu einer erhöhten Akzeptanz für Anlagen, die erneuerbare Energie liefern.

Was uns zurück auf die Staumauer im Bergell bringt. In Solaranlagen an bestehenden Infrastrukturen sieht Szacsvay die Zukunft, Solaranlagen an Staumauern hätten ein grosses Potenzial. «In der Schweiz könnten wir ziemlich grosse Anlagen bauen, und wir überlegen bereits, wie wir die bei der Albigna gewonnenen Erfahrungen in andere Konzepte übertragen können», schliesst Szacsvay.

Eigenen (halben) Solarstrom-Quadratmeter bestellen

Das Bürgerbeteiligungsmodell ewz.solargrischun bietet Kundinnen und Kunden von ewz die Möglichkeit, bis zu fünf Quadratmeter der Solaranlage Albigna zum Preis von CHF 560.- pro m2 zu kaufen. Die kleinste Verkaufseinheit ist ein halber Quadratmeter. Pro Quadratmeter werden danach jährlich 180 kWh Strom gutgeschrieben, was einem für Solarstrom günstigen Preis von 15,56 Rp./kWh entspricht. Das Angebot ist beschränkt, wer zuerst kommt, kauft zuerst. Die Vorteile des Modells liegen auf der Hand: Die Kundinnen und Kunden wissen, von welcher Anlage der Schweizer Strom kommt, und Energiepreisanpassungen sind nicht zu erwarten. Sie beziehen den Strom aus einer Anlage, die Klima und Umwelt schont und keine nuklearen Abfälle und Risiken generiert. Sie unterstützen so auch den schrittweisen Ausstieg aus der Kernenergie und leisten einen aktiven Beitrag für die Energiewende. Mehr dazu und zur Bestellung: www.ewz.ch/solargrischun

Dodo ist als Solarpionier unterwegs

Der Stadtzürcher Künstler Dodo mag Sonne, Reggae, Natur. Dodo lebt einen bewussten und nachhaltigen Lebensstil und ist immer auf der Suche nach «sonniger Energie». Aktuell tourt er mit seinem zum Musikstudio umfunktionierten Schiffscontainer von Schweizer Gebirgspass zu Gebirgspass. Der Studio-Container ist natürlich mit Solar-Panels ausgerüstet. Der perfekte Match für ewz, Dodo für die erste hochalpine Solargrossanlage zu begeistern. Dort macht er die spektakulären Dimensionen der Solaranlage zusammen mit Bündner Originalen ganz auf seine Art erlebbar.

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Kommentare

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Bisherige Kommentare (7)
Andreas Carl sagt:

Laut Bericht vom SRF entspricht die Leistung dieser Solaranlage dem jährlichen Strombedarf von rund 210 Stadtzürcher Haushalten. Aus meiner Sicht eine doch eher magere Ausbeute. Zudem hat die Anlage nur eine Lebensdauer von ca. 20 Jahren. Haben Sie die für die Herstellung der Solarpanels benötigte Energie auch in Ihre Rechnung mit einbezogen?

powernewz-Team sagt:

Guten Tag Herr Carl, gerne führen wir Ihre Beobachtungen aus: Bei dieser Solaranlage von 2176 m2 Fläche führen die physikalischen Gegebenheiten (bessere Sonneneinstrahlung, Reflexion sowie kühlere Temperaturen) dazu, dass rund 25% mehr Strom produziert werden kann, als auf der gleichen Fläche im Unterland. Das Beteiligungsmodell ist auf die garantierte Lebensdauer von 20 Jahren ausgerichtet – wir gehen davon aus, dass sie länger halten werden.

Zu Ihrer Frage: Sie haben recht, die Herstellung von Solarstromanlagen benötigt wie alle anderen technischen Produkte graue Energie. Eine Photovoltaik-Anlage produziert jedoch über die Lebensdauer ein Vielfaches mehr, so dass dieser Energy Pay-back nur rund 2 bis 3 Jahren dauert. Die 180 kWh Solarstrom, die ewz seinen Kundinnen und Kunden bei ewz.solargrischun gutschreibt, entspricht der Menge, die auch produziert wird – ohne Anrechnung der Grauen Energie. Auch bei Energie aus einem Wasser- oder Windkraftwerk wird die für den Bau und Unterhalt benötigte Energie nicht abgezogen. Beste Grüsse, Esther Peter

W. Zweifel sagt:

Und wer bezahlt diesen unnützen Schwachstrom?

powernewz-Team sagt:

Guten Tag. Kundinnen und Kunden, die sich im Rahmen des Bürgerbeteiligungsmodelles ewz.solargrischun Flächen erwerben (1 Quadratmeter für CH 560), erhalten während 20 Jahren 180 kWh Energie pro Jahr gutgeschrieben. Damit ist die ganze Anlage, der Betrieb und Unterhalt während dieser Zeit voll finanziert. Beste Grüsse, ewz
[Details: https://www.ewz.ch/de/private/strom/produkte/ewz-solargrischun.html%5D

Peter Stoller sagt:

Ich bin mit 8700h gerechnet auf einen Ertrag von 14% gekommen. Das kommt in etwa hin und ist mindestens nicht gelogen wie man es in vielen ähnlichen Berichten tut. Wir rechnen für das Mittelland mit 10%, Tessin und Wallis ev. 15%, in Portugal bei einer schwimmenden Anlage auf einem Stausee 20%, gemessen, nicht errechnet. Solange wie Ihr die konventionellen Kraftwerke weiter betreibt werden wir auch den «erneuerbaren (1.HS Thermodynamik!)» Solarstrom überleben…

Bernhard Gächter sagt:

Vergleicht man die Investitionskosten pro produzierter Energie pro Jahr zwischen der Solaranlage und dem erwähnten Kleinwasserkraft Anlage ist die Solaranlage wesentlich günstiger.
Solaranlage : 1.40 CHF/kWh*Jahr
Kleinwasserkraftanlage : 1.80 CHF/kWh*Jahr
Inzwischen hat der Wirkungsgrad von Module weiter zugenommen, zum Beispiel mit der Meyer-Burger Technologie über 10%. In den nächsten 5 Jahre sind weitere wesentliche Wirkungsgrad Steigerungen zu erwarten.

powernewz-Team sagt:

Guten Tag Herr Gächter. Ihr Rechnungsbeispiel scheint interessant, jedoch sind die beiden Zahlen nicht miteinander vergleichbar: Die Anlagenteile eines Wasserkraftwerks haben eine viel längere Lebensdauer als jene einer PV-Anlage. Die ewz-Wasserkraftwerke in Graubünden und Zürich produzieren (durch optimale Instandhaltung) seit vielen Jahrzenten zuverlässig erneuerbare Energie, während eine Photovoltaikanlage materialbedingt eine gewisse Lebensdauer aufweist. Diese liegt aktuell bei rund 20 Jahren.
Aus diesem Grund ist die Aussage, dass die Solaranlage günstiger produziere als ein Kleinwasserkraftwerk, nicht korrekt. Beste Grüsse, Esther Peter, ewz