Drohnenflüge für Photovoltaik

Zu wissen, wie viel Schnee im Winter an einem Standort liegt, ist wichtig für die Projektierer von Photovoltaikanlagen in Bergregionen. So vermeiden sie Fehlplanungen, die zu Schäden an Modulen und Unterbau führen. Expertinnen und Experten des SLF liefern detaillierte Daten, die sie aus der Luft erheben.

Schneehöhen am Berninapass Mitte März: Die Fläche oben links könnte sich für Photovoltaikanlagen eignen. Weiter rechts ist die Situation wegen der hohen Schneemenge ungünstig. Die dunklen Punkte in der Mitte links zeigen Steine mit Schneewechten. Yves Bühler / SLF

Ende Januar 2024 am Berninapass: Senkrecht steigt die orange Drohne in die Höhe, legt sich dann flach und beginnt ihren Erkundungsflug. Yves Bühler und Andreas Stoffel von der Forschungsgruppe Alpine Fernerkundung am SLF messen hier die Schneehöhen.

Sie sind im Auftrag eines Planungsunternehmens für Photovoltaikanlagen unterwegs, das am Berninapass einen Solarpark errichten will. Dafür ist es wichtig, die Verhältnisse im Winter im Gelände zu kennen. «Wenn man eine Photovoltaikanlage an einer Stelle installiert, an der im Winter sieben Meter Schnee liegen, ist sie im Frühjahr darauf sicherlich kaputt», sagt Bühler.

Oft machen wenige Meter nach links oder rechts den Unterschied zwischen geeignetem und ungeeignetem Gelände aus – und die Wissenschafter liefern dafür die Daten. «Wir messen mit Drohnen-Kameras die räumliche Verteilung der Schneehöhen. Wenn man das nach Schneefällen mit unterschiedlichen Windrichtungen macht, kann man besser abschätzen, welche Standorte bezüglich des Schnees geeignet wären. Besonders hilfreich ist das, wenn man sowohl vor- als auch nach dem Bau der Anlagen messen kann», erklärt Bühler.

Die Ergebnisse der Befliegung erhalten die Projektierer direkt – oder SLF-Kollege Stefan Margreth, Leiter der Forschungsgruppe Schutzmassnahmen. Der nutzt sie für Gutachten, aus denen die Projektierer herauslesen, ob besondere Massnahmen erforderlich sind und falls ja, welche. «Früher hatten wir nur grobe Angaben von Karten, die die mittlere Schneehöhe über die gesamte Schweiz darstellen, vielleicht war noch eine Messstation in der Nähe, das gab uns eine Idee von der Situation vor Ort, aber eben nicht die Details», sagt Margreth. In der Praxis kann aber schon eine vergleichsweise kleine Mulde grosse, lokale Schneehöhen verursachen. Daher steuern die Vermessungsflüge wichtige Informationen bei.

Denn Schnee fällt nicht einfach und bleibt bis zum Frühjahr liegen. Wind verfrachtet ihn, es entstehen Wechten und frei geblasene Flächen, Stellen mit viel und andere mit wenig Schnee, die Unterschiede sind im Gebirge enorm. «Man muss den Bodenabstand der PV-Module auf die lokale Schneehöhe auslegen», erläutert Margreth. Ist der Unterbau zu niedrig, verschwinden die Module unter einer weissen Decke, und der Solarpark produziert keinen Strom. Zudem können Schäden durch Schneedruck auftreten.

Die Anlage selbst wirkt sich allerdings auch auf die Situation vor Ort aus. «Grundsätzlich gilt, dass Solarparks die lokale Windgeschwindigkeit reduzieren, dadurch dürfte mehr Schnee abgelagert werden», erklärt Margreth. Durch diesen Effekt kann dieser sich im Vergleich zum Ausgangszustand vor dem Bau anders verteilen. Margreth vergleicht das mit Schutzbauten wie Kolkkreuzen und Verwehungszäunen, die die Schneeverteilung optimieren oder die Lawinengefahr reduzieren, indem der Wind den Schnee kontrolliert an bestimmten Stellen ablagert.

Die langjährige Erfahrung des Experten vom SLF zeigt, dass wegen der Anlage generell mehr Schnee vor Ort liegen dürfte. Er empfiehlt dies bei Planung der Höhe des Unterbaus zu berücksichtigen. «Es ist schwierig, abzuschätzen, wie sich die Konstruktion im Detail auf die Schneehöhe auswirken wird», sagt Margreth und nennt zwei Faustformeln: Auf einem Industriegebäude erhöht eine Solaranlage die Schneelast um bis zu 25 Prozent, auf der freien Fläche dürfte rund 20 Prozent mehr Schnee liegen. Aus einer Höhe von drei Metern werden dann dreieinhalb bis vier.

Die ersten alpinen Solarparks in der Schweiz werden hinsichtlich dieser Folgen in einem schneereichen Winter den Charakter einer Testanlage haben. «Sehr wichtig ist, dass auch nach dem Bau einer Anlage ein Monitoring der Schneehöhen durchgeführt wird, um für weitere Solarparks und für Reparaturen bessere Grundlagen zur Verfügung zu haben», empfiehlt Margreth.

Gemessen am Investitionsbedarf für einen Solarpark, ist das Erstellen von Schneehöhenkarten nicht teuer. Zwischen vier- und fünftausend Franken kostet ein Flug inklusive Auswertung.

Manchmal genügt einer nicht, beispielsweise, wenn sich die Lage vor Ort im Laufe des Winters drastisch ändert. So waren Bühler und Stoffel im März erneut am Berninapass – wegen extremer Schneefälle im Süden.

Text: Jochen Bettzieche-Keber, SLF

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Stefan Margreth, margreth@slf.ch, https://www.slf.ch/de/mitarbeitende/margreth/
Dr. Yves Bühler, buehler@slf.ch, https://www.slf.ch/de/mitarbeitende/buehlery/

Weitere Informationen:

https://www.slf.ch/de/projekte/mittels-drohnen-die-schneehoehe-erfassen/ Mittels Drohnen die Schneehöhe erfassen
https://www.slf.ch/de/ueber-das-slf/organisation/forschungseinheiten/lawinen-und… Forschungsgruppe Schutzmassnahmen
https://www.slf.ch/de/news/photovoltaik-unter-schneedruck/ News: Photovoltaik unter Schneedruck