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

«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 Besucher*innen, 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, die Wasserkraft indirekt zu nutzen, um hier eine Solaranlage zu montieren, hatten ewz-Mitarbeitende der Bergeller Kraftwerke. Solarenergie respektive 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.

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.

«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. 

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. Windenergie aus grossen 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.

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.