Photovoltaik-Kraftwerke auf Schnee: Ein IEA-Bericht identifiziert eine neue Chance.

Die Internationale Energieagentur (IEA) gibt an, dass vertikal montierte, feststehende Neigungshalterungen und bifaziale Photovoltaikmodule (PV-Module) ist möglicherweise die effizienteste Methode zur Bereitstellung Solare Photovoltaik-Systeme (PV-Systeme) in der Arktisregion.

Die IEA-Arbeitsgruppe 13 für Photovoltaik-Kraftwerke (PVPS) veröffentlichte einen Bericht, in dem die Machbarkeit und die Herausforderungen der Installation von PV-Systemen in der von ihr definierten Region „Große Arktis“ (Gebiete nördlich von 60°N) untersucht werden.

Konkret umfasst diese Region die nordischen Länder und Alaska (USA), Gebiete, die abgelegen sind und in denen häufige Schneefälle und niedrige Temperaturen die Installation von Strominfrastruktur extrem erschweren.

Der Bericht weist jedoch darauf hin, dass Solar-PV-Module In diesen Umgebungen lassen sie sich effektiv einsetzen. Häufige Schneefälle führen in diesen Regionen zu einer hohen Albedo (dem Phänomen, dass Sonnenlicht von der glänzenden Schneeoberfläche reflektiert wird), wodurch bifaziale Module besonders effektiv das reflektierte Sonnenlicht in Strom umwandeln. Der Bericht weist außerdem darauf hin, dass diese Module vertikal in Ost-West-Richtung installiert werden können, um die Schneeoberfläche auf den PV-Modulen und damit den Albedo-Effekt zu verringern.

Darüber hinaus gelten fest installierte Photovoltaikanlagen aufgrund ihrer einfachen Konstruktion und zuverlässigen Funktion bei Frost-Tau-Wechseln als besonders geeignet für die arktische Umgebung, da sie unter extremen Bedingungen weniger anfällig für Beschädigungen oder Ausfälle sind. Bodenmontierte, fest installierte Systeme weisen typischerweise auch einen größeren Reihenabstand auf, um Verschattungsverluste zu minimieren, und ihre größere Installationshöhe verhindert Schneeansammlungen auf den Photovoltaikmodulen.

„Arktische Gemeinschaften haben einzigartige Bedürfnisse und innovative Anwendungen von Photovoltaik und erneuerbare Energien „Technologien können diesen Bedarf decken“, erklärten Forscher der Internationalen Energieagentur in ihrem Bericht. Sie wiesen zudem darauf hin, dass verstärkte Forschung und Investitionen in die Solarenergie der Arktis der gesamten Solarbranche zugutekommen könnten, da Projekte in immer abgelegeneren und extremeren Umgebungen realisiert würden.

Da die Kosten für Solaranlagen weltweit weiter sinken, verlagert sich die Photovoltaik-Technologie nicht nur in höhere Breitengrade, sondern auch in mittlere und hohe Breitengrade – Regionen, die ebenfalls Schneefall und niedrige Temperaturen erleben. Daher ist es notwendig, diese Parameter und ihre Auswirkungen auf Leistung, Betrieb und Wartung von Photovoltaikanlagen zu untersuchen. Erneuerbare Energien tragen zur Energiesicherheit in der Arktis bei. Der Bericht hebt hervor, dass viele bewohnte arktische Regionen weltweit bereits erneuerbare Energien zur Stromversorgung nutzen. Kontinuierliche Investitionen in neue erneuerbare Energiequellen wie Solarenergie sind entscheidend, damit diese Regionen unabhängig bleiben und nicht von Importen und der Nutzung fossiler Brennstoffe abhängig sind.

„Viele arktische Gemeinden stehen aufgrund hoher Transportkosten und globaler Preisschwankungen vor Herausforderungen bei der Versorgung mit fossilen Brennstoffen, was ihre Energiesicherheit verringert und die Souveränitätsziele indigener Gemeinschaften in der Region gefährdet“, erklärten die Autoren des Berichts.

„Aufgrund der Volatilität der Treibstoffpreise und der logistischen Herausforderungen beim Transport von Treibstoff auf dem Wasser- oder Luftweg (der im Winter unmöglich sein kann) können die Stromkosten in abgelegenen arktischen Gemeinden höher und instabiler sein als in netzgebundenen Gebieten.“

Der Bericht stellt fest, dass Norwegen, Schweden und Island mit einem jährlichen Stromverbrauch von insgesamt 126,1 TWh stark auf Wasserkraft angewiesen sind, um ihren Energiebedarf zu decken. Diese deckt 89,1 %, 70,7 % bzw. 70,6 % ihres Strombedarfs. Finnland hat mit 80 TWh den höchsten jährlichen Stromverbrauch unter den analysierten Ländern, wobei fast die Hälfte davon durch Kernenergie gedeckt wird. Wasserkraft und Windkraft sind die zweit- bzw. drittgrößten Energiequellen und decken 18,8 % bzw. 18,2 % des gesamten Stromverbrauchs ab.

Der Bericht weist außerdem darauf hin, dass dezentrale Solarenergie insbesondere für abgelegene arktische Gemeinden von großem Nutzen sein könnte, da der Mangel an Verkehrsinfrastruktur in diesen Gebieten den Import von Energieträgern wie Öl zu einer Herausforderung macht.

Tatsächlich heißt es in dem Bericht, dass die Integration Batteriespeichersysteme Die Integration von Batteriespeichersystemen (BESS) in solche Projekte ist „kostspielig“ und erfordert seltene Erdalkalimetalle, die „weltweit knapp“ sind. Der Bericht legt nahe, dass die lokale Stromerzeugung durch dezentrale Solaranlagen eine praktikablere Möglichkeit darstellt, den Strombedarf zu decken, als der Bau von großflächigen Solaranlagen und deren Ausstattung mit Batterien, wie es in anderen Regionen üblich ist.

Die begrenzte Datenlage stellt weiterhin eine große Herausforderung dar. Der Bericht weist jedoch darauf hin, dass der großflächige Einsatz von Photovoltaikanlagen in der Arktis nach wie vor mit zahlreichen Schwierigkeiten verbunden ist. Neben den praktischen Problemen bei der Installation neuer Stromerzeugungskapazitäten in abgelegenen Gebieten ohne stabile Netzinfrastruktur und den Herausforderungen bei Wartungs- und Reparaturarbeiten in einigen unzugänglichen Regionen der Welt, kann auch der Mangel an Informationen über den Betrieb von Photovoltaikanlagen in der Arktis zukünftige Investitionsentscheidungen behindern.

Der Bericht hebt hervor, dass die „begrenzte Datenlage“ zur Leistung von Photovoltaikanlagen in der Arktis eine große Herausforderung darstellt. Der Datenmangel führt zu ungenauen Prognosen der Projektergebnisse, was Investoren von Investitionen in solche Projekte abhalten kann. Auch die ökonomische Modellierung von Projektkosten und -renditen in Hochbreitenregionen ist „äußerst komplex“, was die wirtschaftliche Attraktivität solcher Investitionen weiter mindert.

Diese Herausforderungen ähneln denen, die in einem im vergangenen Jahr vom Photovoltaik-Energiesystemprogramm der Internationalen Energieagentur veröffentlichten Bericht über schwimmende Photovoltaikanlagen (FPV) angesprochen wurden, in dem eine unzureichende Genauigkeit der Modellierung festgestellt wurde. schwimmende PV-Projekte Das Fehlen von Präzedenzfällen für Solaranlagen und schwimmende PV-Anlagen in der Arktis bedeutet, dass weniger Daten zur Vorhersage der zukünftigen Projektleistung zur Verfügung stehen, was das Interesse an der Umsetzung dieser neuen Projekte möglicherweise dämpft.