Photovoltaik: Ertrag im Winter optimieren

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

•       Mehr Solarstrom dank Schnee: Reflektiertes Licht von Berghängen
macht PV-Anlagen effizienter.
•       Messungen im Hochgebirge: SLF-Forscherin analysiert das
reflektierte Lichtspektrum mit Sensoren.
•       Nur bei perfekten Bedingungen: Gemessen wird mittags und bei
wolkenlosem Himmel.

«Keine Wolke am Himmel, das ist perfekt», freut sich Anja Mödl. Die
Doktorandin am 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.