Photovoltaik: Ertrag im Winter optimieren

SLF-Forscherin Anja Mödl untersucht, wie verschneites Gelände Sonnenlicht reflektiert. Ihre Erkenntnisse sollen dazu beitragen, die Stromproduktion von PV-Anlagen zu optimieren.

"Keine Wolke am Himmel, das ist perfekt", freut sich Anja Mödl. Die Doktorandin am WSL-Institut für Schnee- und Lawinenforschung SLF steht im Meierhoftälli bei Davos, auf einer Höhe von rund 2400 m.ü.M., und stellt ihre Spektrometer in den Schnee neben einer Versuchsfläche, die sie zuvor abgesteckt und von der sie mit rot-weissem Absperrband Skifahrer und Snowboarderinnen fernhält.

Mit Hilfe von Sensoren misst sie das einfallende so wie das von der Schneedecke zurückgeworfene Sonnenlicht. Ihr Ziel ist, herauszufinden, wo und wie Energieversorger Solarmodule in den Bergen ideal platzieren, um im Winter möglichst viel Strom zu produzieren. Denn Licht ist nicht gleich Licht. Der Schnee reflektiert das Sonnenlicht überwiegend vorwärts in Einfallrichtung. In den Bergen bedeutet das, dass der grösste Teil zu den Hängen hingelangt. Und die reflektieren es erneut. "Das kann mehrfach zwischen den Hängen hin und her gehen", erklärt Mödl.

Der Clou dabei: Die Schneeoberfläche reflektiert nicht jede Wellenlänge gleich stark. Dadurch verändert sich das Lichtspektrum bei jeder Reflexion. Das bedeutet, die Intensität bestimmter Wellenlängen wird mit der Zeit stärker als im einfallenden Licht. "Ich möchte herausfinden, wie sich die Spektren an unterschiedlichen Orten wie Südhang, Nordhang und Mitte unterscheiden", beschreibt Mödl ihr Ziel. Ihre Messungen sollen dazu beitragen, PV-Anlagen so zu optimieren. dass sie auch das reflektierte Licht von benachbarten Hängen nutzen. Denn am idealen Standort und richtig ausgerichtet produzieren sie in den Wintermonaten noch effektiver Strom als heute.

Konzentriert schraubt Mödl den Ausleger fest, an dem ihre Sensoren befestigt sind, und richtet sie aus. Sie nimmt damit Wellenlängen zwischen 340 und 2500 Nanometern auf. Das entspricht weit mehr als dem sichtbaren Spektrum und reicht von Ultraviolett bis weit ins Infrarote hinein. Für Photovoltaik benötigt man eigentlich nur den Bereich von 500 bis 1100 Nanometern, von grün bis ins nahe Infrarot. "Aus dem grösseren Spektrum ziehen wir viele weitere Erkenntnisse, beispielsweise über die Erwärmung von Felsen und die Schneeschmelze", sagt die Forscherin.

Sie muss sich beeilen. Viel Zeit hat sie nicht. "Ich kann nur zwischen elf und 13 Uhr messen, sonst verändert sich der Einfallswinkel des Sonnenlichts zu stark", sagt sie. Dann wären ihre Ergebnisse nicht vergleichbar. Daher muss sie während der Wintersaison immer wieder hoch zu ihren Messstellen, alles auf- und danach wieder abbauen.

Auswerten wird Mödl die Daten den Sommer über. "Ich habe auch vor, sie mit Modellrechnungen zu vergleichen", erläutert sie. Das wird nicht nur erste Erkenntnisse über den Effekt bringen, sondern auch klären, ob und wie sie ihre Methode verfeinern sollte. Denn bereits jetzt ist ihr klar: «Um eine fundierte Aussage zu treffen, muss ich Daten bei verschiedenen Bedingungen aufnehmen." Dazu gehören Neuschnee, Altschnee aber auch, wie viele Felsen schneebedeckt, wie viele schneefrei sind. Kommende Saison wird sie daher erneut mit ihren Geräten in die Höhe ziehen. Je nach Schneelage und Wetter mehrmals pro Woche.

Weitere Informationen: https://www.slf.ch/de