Vertikale Solaranlagen: Wenn Brücken und Tunnel Strom liefern

Wie viel Solarpotenzial steckt in Tunnelportalen, Brücken und Galerien im Alpen­raum? Die Fachhochschule Graubünden hat 563 solcher Infrastrukturbauten in der Surselva analysiert – und zeigt, wo vertikale Solaranlagen einen Beitrag zur Winterstromlücke leisten könnten.

Quelle: Tiefbauamt Graubünden

Das Ostportal des Tunnels Trin im Kanton Graubünden ist seit 2022 mit einer Solaranlage ausgestattet – ein Beispiel für das Potenzial, das «Solar Vertical» systematisch untersucht hat.

Die Schweiz wird bis 2050 im Winter auf zusätzlichen Strom angewiesen sein – je nach Studien und Energieszenarien beläuft sich diese Lücke auf zwischen 5 und 15 Terawattstunden. Herkömmliche Photovoltaikanlagen liefern in dieser Jahreszeit am wenigsten Strom, weil die Panels oft von Schnee bedeckt sind und die Sonne tief steht. Stützmauern, Brücken und Galerien im Alpenraum könnten dabei helfen, diese Stromlücke zu schliessen – sofern man sie mit vertikalen Solaranlagen bestückt. Das zeigt das Forschungsprojekt «Solar Vertical» der Fachhochschule Graubünden. Im Zuge des Projekts wurden 563 Infrastrukturbauten in der Surselva systematisch erfasst und auf ihr Potenzial für vertikale Solaranlagen untersucht.

«Photovoltaikanlagen auf Dächern und Fassaden innerhalb von Siedlungsgebieten sind bereits gut untersucht», sagt Mirco Blöchlinger, wissenschaftlicher Projektmitarbeiter am Institut für Bauen im alpinen Raum der Fachhochschule Graubünden. Im Gegenzug gebe es für Solaranlagen an Infrastrukturbauten ausserhalb der Bauzonen nur wenige systematische Erkenntnisse. Die Bauwerke erfüllen zentrale Funktionen für Mobilität, Sicherheit und Versorgung – und verfügen häufig über grosse Flächen, die energetisch genutzt werden könnten. «Solar Vertical» verfolgt den Ansatz einer Mehrfachnutzung der Infrastrukturen. Blöchlinger: «Dadurch können zusätzliche Flächenpotenziale für die Stromproduktion erschlossen werden, ohne neue Standorte im alpinen Raum zu beanspruchen.»

Acht Sonnenstunden als Kriterium

Von den 563 erfassten Infrastrukturbauten, darunter Strassenanlagen, Stützmauern, Brücken, Galerien, Tunnelportale und Versorgungsanlagen, blieben nach einer ersten Filterung noch 168 Objekte für eine vertiefte Untersuchung. Für die Bewertung im Hinblick auf die Winterstromproduktion sind laut Blöchlinger insbesondere die durchschnitt­lichen Sonnenstunden in den Monaten Oktober bis März relevant: «Mithilfe des Tools ‹Shademap› wurden dafür die Sonnenstunden des jeweils 15. eines Monats ermittelt und daraus der Mittelwert für die sechs Wintermonate berechnet.» Um die wirtschaftlich am besten geeigneten Objekte zu identifizieren, wurde ein Mindestwert von durchschnittlich acht Sonnenstunden pro Tag angenommen. Ein weiteres Kriterium war die Ausrichtung: Objekte, die nach Norden ausgerichtet sind, wurden ausgeschlossen.

Anschliessend wurden die verbleibenden Objekte hinsichtlich Grösse, Verschattung, Lage und technischer Eignung bewertet. Auf dieser Grundlage ermittelte das Projektteam ein geschätztes Energiepotenzial von rund 6,7 Gigawattstunden von Oktober bis März in der gesamten Region Surselva. Blöchlinger ordnet die Zahl ein: «Die ausgewiesenen 6,7 GWh stellen eine fundierte Potenzial­abschätzung dar, sind jedoch nicht als exakt realisierbarer Ertrag zu verstehen.» Höher ausfallen könnte das Potenzial etwa dann, wenn Infrastrukturen baulich erweitert werden. Blöchlinger nennt als Beispiel das Lehnenviadukt in Trin Mulin, wo durch die Erweiterung einer Schallschutzwand zusätzliche Flächen geschaffen wurden, die sich zur Energiegewinnung eignen.

Tiefer ausfallen könnte das Energiepotenzial laut Blöchlinger hingegen aufgrund tech­nischer Einschränkungen, zusätzlicher Anforderungen des Natur-, Landschafts- oder Denkmalschutzes sowie rechtlicher und regulatorischer Hürden, die eine vollständige Nutzung der identifizierten Standorte erschweren oder verhindern.

Quelle: zvg, Fachhochschule Graubünden

Im Rahmen des Projekts «Solar Vertical» der Fachhochschule Graubünden wurden mögliche Standorte für vertikale Solaranlagen an Infrastrukturbauten kartografiert und bewertet – hier am Beispiel der Gemeinde Disentis.

Netzanschlüsse als Hürde

Das theoretische Potenzial ist also vorhanden – die Umsetzung ist jedoch anspruchsvoller als ein erster Blick auf die Zahlen vermuten lässt. Für Blöchlinger ist der fehlende Netzanschluss eines der am häufigsten unterschätzten Hindernisse für Solaranlagen. Ob eine Fläche für die Solarstromproduktion geeignet erscheint, lasse sich oft relativ «einfach» beurteilen. «Ob jedoch ein wirtschaftlich tragfähiger Netzanschluss in der Nähe vorhanden ist, zeigt sich häufig erst bei einer weiteren Abklärung.» Gerade bei den meist eher kleineren Flächen an Infrastrukturbauten könnten die Kosten für einen Netzanschluss bereits über kurze Distanzen einen erheblichen Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit haben. «Ein Direktverbraucher ist in den meisten Fällen nicht vorhanden», sagt Blöchlinger. Daneben werde auch die Gestaltung oft unterschätzt. «Werden Solaranlagen gestalterisch gut in bestehende Infrastrukturen integriert, können Konflikte mit dem Landschaftsbild reduziert und die Akzeptanz bei Behörden, Interessengruppen und der Bevölkerung stark erhöht werden.»

Trotz der Hürden gibt es Standorte, bei denen eine Umsetzung kurzfristig realistisch erscheint. Blöchlinger nennt hierbei etwa Skilift- und Gondelbahnstationen oder Hochbauten von Infrastrukturbetrieben, zum Beispiel Werkhöfe, aber auch Gewerbebetriebe als vielversprechend. Der Grund: «Diese Standorte verfügen häufig bereits über einen Netzanschluss, und die rechtlichen sowie regulatorischen Rahmenbedingungen sind in der Regel bekannt.» Hinzu komme, dass vor Ort oft ein direkter Eigenverbrauch des erzeugten Stroms möglich sei – was die Wirtschaftlichkeit zusätzlich verbessere.

Quelle: zvg, Fachhochschule Graubünden

Mögliche Standorte für vertikale Solaranlagen in der Gemeinde Trun: Bewertet wurden die Objekte nach Sonnenstunden, Ausrichtung, Verschattung und technischer Eignung.

Damit tatsächlich Anlagen entstehen, braucht es laut Blöchlinger jedoch mehr als geeignete Standorte. Es brauche das Zusammenspiel verschiedener Akteure: Eigentümerinnen und Eigentümer, Behörden, Energieversorger, Infrastrukturbetreiber, Fachplanende und nicht zuletzt die Gemeinden als treibende Kraft vor Ort. «Gleich­zeitig sind geeignete Förderinstrumente, weiterführende Standortanalysen sowie die Ausarbeitung konkreter Bauprojekte erforderlich.»

Potenzial für andere Regionen

Die Erkenntnisse aus «Solar Vertical» beschränken sich aber nicht auf die Surselva. Die grundlegende Methodik sei auch auf andere alpine Regionen übertragbar, sagt Blöchlinger – viele der untersuchten Einflussfaktoren wie Topografie, Vegetation, die Art der Infrastrukturen und meteorologische Verhältnisse seien in vergleichbaren Regionen ähnlich. Stärker kontextabhängig seien hingegen rechtliche und regulatorische Vorgaben, Förderinstrumente sowie der Ausbau des bestehenden Stromnetzes. «In diesem Sinne versteht sich ‹Solar Vertical› weniger als ortsspezifische Einzelstudie, sondern vielmehr als methodischer Ansatz, der auf andere alpine Regionen übertragbar ist, dort jedoch jeweils standortspezifisch angepasst werden muss.» Dass das Interesse hierzu vorhanden ist, zeigt sich bereits: Die Region Viamala plant ein ähnliches Projekt auf Basis der Erkenntnisse von «Solar Vertical».