Zusätzliche Potentiale für die Solarstromerzeugung auf

Zusätzliche Potentiale für die Solarstromerzeugung
auf bestehenden Bauten und Freiflächen
Abbildung 1: Mit Solarmodulen bestücktes Gelände "La Boverie" in Payerne CH, Quelle: energieburo.ch
Projekt 3, Studiengang Energie- und Umwelttechnik
Auftraggeber:
Swissolar
Projektcoach:
Léa Hug
Projektleiter:
Simon Glur
Projektteam:
Christian Siegenthaler
Frederick Müller
Projektnummer:
10104-U
Abgabedatum:
22. Dezember 2015
Copyright by Fachhochschule Nordwestschweiz
Pro3-U-10104
1 Management Summary
Swissolar, der Schweizer Fachverband für Sonnenergie, unterstützt Projekte zur Förderung
und Umsetzung einer nachhaltigen und umweltschonenden Energiegewinnung, mit dem Ziel
der Energiewende in der Schweiz. Der Verband ist daher, was den Bereich der erneuerbaren
Stromerzeugung anbelangt, am Flächenpotential für die Installation von Photovoltaikanlagen
auf bestehenden Bauten und Freiflächen interessiert.
Bei den in dieser Studie untersuchten Bauten wurde das ursprüngliche Landschaftsbild durch
die Nutzung der Fläche bereits sichtbar verändert. Eine zusätzliche Nutzung würde daher
keinen weiteren Platz beanspruchen. Die Flächen stellen eine sinnvolle Ergänzung zu
Gebäudedächern, für die Installation von Photovoltaikanlagen, dar. Der Bestand solcher
ausgewählten Bauten und Freiflächen wird aufgezeigt. Eine Beurteilung des effektiv
nutzbaren Flächenanteils und dessen Stromerzeugungspotentials ist ebenfalls Bestandteil
dieser Arbeit.
Untersucht wurden vier verschiedene Flächentypen. Dies sind brachliegende Industrieareale,
Lawinenverbauungen, Parkplätze und Lärmschutzwände entlang von Verkehrswegen. Die
Erkenntnisse wurden durch vorhandene Studien und Berichte sowie durch Kontakt mit
Experten gewonnen. Der schweizweite Bestand vorhandener Bauten respektive Flächen
wurde für Industriebrachen, Lärmschutzwände und Lawinenverbauungen aufgezeigt. Mit
nachvollziehbaren Annahmen wurde der prozentuale Anteil zur Installation von PV-Modulen
errechnet. Das Potential an offenen Parkflächen, welche zur Solarstromproduktion geeignet
wären, wurde in der Gemeinde Brugg untersucht. Die Flächen wurden mit
Satellitenaufnahmen ausfindig gemacht und ausgemessen.
Die Untersuchungen ergaben folgende Ergebnisse: Das grösste Potential ist in der Nutzung
von brachliegenden Industrieflächen vorhanden. Sie weisen mit über 1000 Hektaren
nutzbarer Fläche ein jährliches Stromerzeugungspotential von rund 1760 GWh auf. Dabei ist
allerdings zu beachten, dass diese Areale auch für andere Projekte, wie zum Beispiel
Wohnungsbau von grossem Interesse sind. Damit sich eine Installation überhaupt lohnt,
sollte zudem eine langfristige Nutzung möglich sein.
Die Lärmschutzwände haben eine nutzbare Fläche von 80 Hektaren. Dies entspricht einem
möglichen Potential von 100 GWh. Bei den Lärmschutzwänden sind Faktoren wie
Ausrichtung und verwendetes Material für die Nutzung als PV-Anlage massgebend.
Lawinenverbauungen sind in der Schweiz auf einer Länge von rund 600 Kilometern montiert.
Aufgrund ihrer Ausrichtung und der Sicherheitsfunktion, die keinesfalls beeinträchtigt
werden darf, kommt ein Grossteil der Lawinenverbauungen als Standort nicht in Frage. Mit
28 Hektaren ist nur knapp über ein Viertel der vorhandenen 100 Hektaren als mögliche
Fläche nutzbar. Lawinenverbauungen könnten jährlich rund 49 GWh Solarstrom liefern.
Aufgrund ihrer erhöhten Lage sind sie, anders als PV-Anlagen im Flachland, auch im Winter
im Stande konstant Energie zu liefern. Bei den betrachteten Parkplätzen in der Gemeinde
Brugg kamen wir zum Ergebnis, dass auf 3,3 Hektaren Fläche jährlich rund 3 GWh Solarstrom
erzeugt werden könnten. Schweizweit wäre hier also auch sehr grosses Potential vorhanden,
besonders wenn auch kleinere betonierte Plätze in die Betrachtung miteinbezogen würden.
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Bei geplanten Projekten müssen stets die Ansichten der verschiedenen Interessensgruppen
berücksichtigt werden. Mittels einer Stakeholderanalyse konnte der Einfluss und das
Interesse verschiedener Parteien grafisch dargestellt werden.
Es ist durchaus grosses Potential zur Solarstromerzeugung auf bestehenden Bauten und
Freiflächen vorhanden. Aufgrund ihrer verschiedenen geografischen Lagen und
Ausrichtungen sind allerdings nicht alle Flächen für die Installation einer PV-Anlage geeignet.
Wo sich eine Installation inwiefern auszahlen würde, war nicht Bestandteil der
Untersuchungen und müsste separat betrachtet werden. Andere potentielle Bauten und
Freiflächen wie Staumauern, Steinbrüche, brachliegende Militärareale und Flugplätze
wurden aus Zeit- und Ressourcengründen nicht betrachtet.
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2 Inhaltsverzeichnis
1
Management Summary ...................................................................................................... 2
2
Inhaltsverzeichnis................................................................................................................ 4
3
Einleitung ............................................................................................................................ 6
4
Ergebnisse ........................................................................................................................... 7
Industriebrachen ......................................................................................................... 7
4.1.1
Informationen zu den Flächen ............................................................................. 7
4.1.2
Recherche ............................................................................................................. 7
4.1.3
Bezug zu bestehenden Projekten......................................................................... 8
4.1.4
Gesamtfläche national ....................................................................................... 10
4.1.5
Effektiv nutzbare Fläche und Stromproduktion ................................................. 10
4.1.6
Kritische Beurteilung .......................................................................................... 12
4.1.7
Stakeholder Analyse ........................................................................................... 13
4.1.8
Zusätzliche Informationen ................................................................................. 13
4.1.9
Zusammenfassung der Ergebnisse Industriebrachen ........................................ 14
Lärmschutzwände ...................................................................................................... 15
4.2.1
Informationen zu den Flächen ........................................................................... 15
4.2.2
Recherche ........................................................................................................... 15
4.2.3
Bezug zu bestehenden Projekten....................................................................... 16
4.2.4
Gesamtfläche national ....................................................................................... 17
4.2.5
Effektiv nutzbare Fläche und Stromproduktion ................................................. 19
4.2.6
Kritische Beurteilung .......................................................................................... 20
4.2.7
Stakeholder Analyse ........................................................................................... 21
4.2.8
Zusätzliche Informationen ................................................................................. 21
4.2.9
Zusammenfassung der Ergebnisse Lärmschutzwände ...................................... 22
Lawinenverbauungen ................................................................................................ 23
4.3.1
Informationen zu den Flächen ........................................................................... 23
4.3.2
Recherche ........................................................................................................... 24
4.3.3
Bezug zu bestehenden Projekten....................................................................... 24
4.3.4
Gesamtfläche national ....................................................................................... 25
4.3.5
Effektiv nutzbare Fläche und Stromproduktion ................................................. 25
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Pro3-U-10104
4.3.6
Kritische Beurteilung .......................................................................................... 26
4.3.7
Stakeholder Analyse ........................................................................................... 26
4.3.8
Zusätzliche Informationen ................................................................................. 27
4.3.9
Zusammenfassung der Ergebnisse Lawinenverbauungen ................................. 28
Parkplätze .................................................................................................................. 29
4.4.1
Informationen zu den Flächen ........................................................................... 29
4.4.2
Bezug zu bestehenden Projekten....................................................................... 29
4.4.3
Ausgangslage ...................................................................................................... 29
4.4.4
Vorgehen ............................................................................................................ 30
4.4.5
Effektiv nutzbare Fläche und Stromproduktion ................................................. 31
4.4.6
Kritische Beurteilung .......................................................................................... 32
4.4.7
Stakeholder Analyse ........................................................................................... 33
4.4.8
Zusätzliche Informationen ................................................................................. 33
4.4.9
Zusammenfassung der Ergebnisse Parkplätze ................................................... 33
5
Fazit und Ausblick ............................................................................................................. 34
6
Bibliographie ..................................................................................................................... 35
Abkürzungsverzeichnis .............................................................................................. 35
Abbildungsverzeichnis ............................................................................................... 35
Formelverzeichnis ...................................................................................................... 36
Tabellenverzeichnis ................................................................................................... 36
Verweise .................................................................................................................... 36
7
Ehrlichkeitserklärung ........................................................................................................ 40
8
Anhang .............................................................................................................................. 41
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3 Einleitung
Unser heutiger Lebensstandard basiert auf der Verfügbarkeit günstiger fossiler
Energieträger. Mit dem Beginn der Energiewende ist ein Bewusstsein für nachhaltige
Energienutzung aufgekommen. Fossile Energieträger, welche eine begrenzte Ressource
darstellen, sollen durch erneuerbare, umweltschonendere Energiesysteme ersetzt werden.
Folglich sind innovative Ideen gefordert, welche zu einer grösseren Produktion elektrischer
Energie durch die Nutzung von erneuerbaren Energien beitragen. Ein grosser Anteil der
zukünftigen Stromproduktion könnte durch die direkte Umwandlung von Sonnenenergie
realisiert werden. Mithilfe von Photovoltaikmodulen wird die Energie der einzelnen
Photonen in elektrischen Strom umgewandelt. Auch der Bundesrat der Schweiz sieht im
Bereich der Photovoltaik grosses Potential. So könnte bis zum Jahr 2050 der Anteil der
inländischen Stromproduktion aus Sonnenenergie durch PV-Anlagen bis zu 20% betragen [1].
Aus Sicht von Swissolar gibt es noch sehr viele ungenutzte Flächen, deren Potential bisher
unzureichend untersucht worden ist. Während einige Studien zum Flächenpotential auf
Gebäudedächern und Fassaden bestehen wurden andere potentiell geeignete Flächen bis
jetzt zu wenig betrachtet. Wo bestehende Projekte und Arbeiten zur Verfügung standen
wurden diese in den Bericht miteinbezogen. Ansonsten wurden die Ergebnisse durch
Recherche und Kontakt mit Experten gewonnen.
Der Bestand an ausgewählten Bauten und Freiflächen, welche zusätzliche Potentiale für die
Solarstromerzeugung darstellen, ist in diesem Bericht aufgezeigt. Dabei wird auf vier
verschiedene Arten von potentiell geeigneten Flächen vertieft eingegangen. Dies sind
brachliegende Industrieflächen, Lärmschutzwände entlang von Verkehrswegen und
Lawinenverbauungen, diese wurden schweizweit betrachtet. Zusätzlich wurde in der
Gemeinde Brugg der Bestand an offenen Parkflächen die eine Möglichkeit einer
Überdachung durch Photovoltaik-Module aufweisen, aufgenommen.
Die Ergebnisse sind in folgender Form gegliedert:
Die Informationen zu den betrachteten Flächen wurden zusammengetragen. Im Anschluss
wird erläutert, welche Literatur und Quellen zur Recherche genutzt wurden. Es wird
vorwiegend auf bestehende Projekte Bezug genommen, die für das jeweilige Thema von
Relevanz sind. Anschliessend werden die nationale Gesamtfläche, die davon effektiv
nutzbare Fläche und deren Potential zur Stromerzeugung aufgezeigt. Eine kritische
Beurteilung beschreibt, welche weiteren Faktoren berücksichtigt werden sollten. Ebenfalls
wurde zu jedem Thema eine Stakeholderanalyse gemacht. Diese zeigt die verschiedenen
Interessengruppen, die bei der Realisierung eines Projekts möglicherweise berücksichtigt
werden müssen. Zur besseren Übersicht sind die Ergebnisse am Ende jedes Themas in einer
kurzen Zusammenfassung aufgelistet.
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Pro3-U-10104
4 Ergebnisse
Industriebrachen
4.1.1 Informationen zu den Flächen
Unter Industriebrachen werden Areale verstanden, die nach Aufgabe der industriellen
Nutzung ungenutzt verbleiben. Die Gebäude und Anlagen werden dem Verfall preisgegeben
oder rückgebaut. Die Flächen stünden somit anderen Zwecken, wie zum Beispiel der
Energiegewinnung zur Verfügung.
Abbildung 2: Industriebache, Quelle: industriebrache.ch
4.1.2 Recherche
Im Rahmen der Projektarbeit wurde nach brachliegenden Industriearealen in der Schweiz
gesucht, dessen Flächen zur Gewinnung von Solarstrom genutzt werden könnten. Bei Bund
und Kantonen sind zwar sehr wohl Zahlen zu Anzahl und Flächen von Industriebetrieben
vorhanden, allerdings werden dabei die brachliegenden Areale nicht separat erfasst.
In einem Reporting aus dem Jahr 2008 wurde der damalige Stand von Brachflächen in der
Schweiz aufgenommen. Das Bundesamt für Raumentwicklung ARE hatte dabei das Ziel,
einen Überblick über die Anzahl, Verteilung und Grösse der ehemals genutzten Flächen zu
erstellen [2]. Der von der Firma Wüest & Partner verfasste Bericht erfasst Areale ab einer
Mindestfläche von einer Hektare (10‘000 m² oder rund 1,5 Fussballfelder). Im Bericht
wurden Industriebrachen, Bahnbrachen, Militärbrachen, Flugplätze und andere Brachen auf
deren Potential für Wohnungen, Arbeitsplätze und Mieteinnahmen geprüft. Dabei wurden
auch die Grössen der einzelnen Arealflächen erfasst, was für die Beurteilung des Potentials
einer Solarstromproduktion massgebend ist. Rund 54 Prozent aller brachliegenden Flächen
machten dabei die Industrieareale aus. Insgesamt wurden 240 Industrieareale mit einer
Gesamtfläche von rund 990 ha erfasst. Die nachfolgende Grafik zeigt deren Standorte [2].
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Pro3-U-10104
Abbildung 3: Standorte der Industriebrachen (2008); Quelle: Die Branchen der Schweiz: Reporting (ARE, 2008)
4.1.3 Bezug zu bestehenden Projekten
In der Stadt Payerne wurde im Jahr 2015 das aktuell grösste Solarenergieprojekt der Schweiz
realisiert. Für das Projekt SOLARPAYERNE wurden auf Dächern von Gemeindegebäuden
sowie auf dem Areal einer ehemaligen Industrieanlage Solarpanels installiert, die den
Strombedarf der rund 9500 Einwohner der Stadt decken sollen [3]. Payerne hat dadurch in
diesem Jahr das Label Energiestadt erhalten [4]. Die ehemalige Industriefläche wird
einerseits als Solarstromkraftwerk genutzt, dabei sind die Solarpanels erhöht auf
Metallständern montiert. Andererseits lässt sich die Fläche unter den Panels
landwirtschaftlich als Weideland für Schafe nutzen [3].
Abbildung 4: Mit Solarmodulen bestücktes Gelände "La Boverie" in Payerne CH, Quelle: energieburo.ch
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Pro3-U-10104
Das Industrieareal La Boverie soll mit einer installierten Leistung von 6 MWp rund die Hälfte
des benötigten Solarstroms der Stadt beitragen. Auf einer Fläche von 60‘000 m² wurden
23‘200 polykristalline Solarmodule mit einer Grösse von je 1,65 m² installiert. Die Anlage soll
jährlich rund 6600 MWh Energie liefern. Sie ist damit die leistungsstärkste Solarstromanlage
der Schweiz [5] [6].
Arealfläche: 6,0 Hektaren:
( )
=
=
²
= 750
= 32,5
=
= 12,6
Formel 1: Durchschnittliche Dauerleistungen bezogen auf Gesamtfläche, Modul und Quadratmeter.
=
=
=
=
=
=
=
²
E(a)
t
N
Durchschnittsleistung der Gesamtfläche
Durchschnittsleistung eines Solarmoduls
Durchschnittsleistung pro Quadratmeter
Energie pro Jahr [6600 MWh/a]
Zeit [8760 h/a]
Anzahl Module [23‘200 Stk.]
Gesamtfläche [60‘000 m²]
Die installierte Durchschnittsleistung beträgt über das gesamte Jahr betrachtet rund 750 kW.
Da in der Nacht keine Energie erzeugt wird und im Winterhalbjahr tiefer gelegene Regionen
oft durch Hochnebel verschattet sind, ist die Spitzenleistung der Anlage mit 6 MWp deutlich
höher. Die PV-Anlage weist pro Quadratmeter rund 20 W Dauerleistung auf. Auf die gesamte
Arealfläche bezogen, sind dies rund 12,6 W pro Quadratmeter. Eine Dauerleistung von
12,6 W ist für eine erneuerbare Energiequelle ein sehr guter Wert. Zum Vergleich: Eine
Energiesparlampe nimmt etwa 5 bis 20 W Leistung auf.
(
)=
( )
= 1100
ℎ
∗
Formel 2: Energie pro installierten Kilowattpeak und Jahr
(
E(a)
)
=
=
=
Energie pro installierten Kilowattpeak und Jahr
Energie pro Jahr [6600 MWh/a]
Maximale Leistung bei voller Sonneneinstrahlung [6 MWp]
In der Solarenergiebranche wird häufig die Energie pro installierten Kilowattpeak und Jahr
angegeben. 1100 kWh/kWp*a ist ein sehr hoher Wert, der nur bei guter Ausrichtung der
Module erreicht werden kann. Bei weiteren Rechnungen wird deshalb der Wert von
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Pro3-U-10104
1000 kWh/kWp*a angenommen. Die anderen oben errechneten Werte dienen in weiteren
Rechnungen als Referenzwerte.
4.1.4 Gesamtfläche national
Heute sind in der Schweiz insgesamt 264 brachliegende Industrieareale mit einer
Mindestgrösse von 10‘000 m² erfasst. Diese Flächen könnten theoretisch zur
Solarstromgewinnung genutzt werden. Die totale Fläche aller Areale beträgt 1619 Hektaren,
was einer durchschnittlichen Fläche von etwa 6,1 Hektaren entspricht [7].
Abbildung 5: Standorte der Brachflächen (2014); Quelle: Entwicklungsatlas (Wüest & Partner, 2014)
Die obige Abbildung zeigt die erfassten Brachflächen der Schweiz ab einer Grösse von
10‘000 m² mit ihren Standorten und Grössenverhältnissen. Die Grössen der Punkte sind
dabei proportional zu den Grössen der Arealflächen. Die dunkelblauen Punkte stellen die
Industrieflächen dar.
4.1.5 Effektiv nutzbare Fläche und Stromproduktion
Es muss davon ausgegangen werden, dass aufgrund von geologischen Phänomenen und
baulichen Gegebenheiten (z.B. Schattenwurf von Bäumen und Gebäudeteilen) nicht die
ganze Fläche von brachliegenden Industriearealen mit Photovoltaikmodulen bedeckt werden
kann. Ebenfalls müssen Wartungsarbeiten durchgeführt werden können, dies verlangt die
Zugänglichkeit zu den einzelnen Modulen. Beim Beispiel von Payerne wurden auf 60‘000 m²
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Arealfläche 38‘000 m² mit Solarpanels überdeckt. Die entspricht einer Ausnutzung von rund
63 % der verfügbaren Fläche. Bei allen Arealen wurde eine effektiv nutzbare Fläche für die
Installation von Solarmodulen von 63 % der Gesamtfläche angenommen.
Dieser Wert müsste allerdings bei jeder Industriebrache separat beurteilt werden.
Arealfläche: 6,13 Hektaren:
=
,
∗
∗ ƞ = 760
Formel 3: Berechnung der totalen Durchschnittsleistung eines Solarkraftwerks mit einer Fläche von 61'300 m²
( )=
∗ = 6670
ℎ
Formel 4: Berechnung der jährlichen Energieerzeugung durch Photovoltaik auf einer Fläche von 61'300 m²
=
,
A=
ƞ=
E(a) =
t=
Durchschnittsleistung der Gesamtfläche
Durchschnittsleistung PV-Modul pro Quadratmeter [19,7 W]
Fläche des Geländes [61‘300 m²]
Faktor zur effektiv nutzbaren Fläche [0.63]
Energie pro Jahr
Zeit [8760 h/a]
Bei einer Arealgrösse von 61‘300 m² könnten pro Areal jährlich rund 6700 MWh Solarstrom
erzeugt werden. Dies bei einer durchschnittlichen Leistung von 760 kW. Geht man von
einem durchschnittlichen Energieverbrauch von 3016 kWh pro Jahr und Haushalt aus,
könnten damit rund 2200 Haushalte mit elektrischer Energie versorgt werden [8].
Fläche aller Areale: 1619 Hektaren:
=
,
∗
∗ ƞ = 200 000
= 200
Formel 5: Berechnung der möglichen Durchschnittsleistung auf der Gesamtfläche von 1619 ha
( )=
∗ = 1 760′000
ℎ = 1760
ℎ
Formel 6: Berechnung der jährlichen Energieerzeugung durch Photovoltaik auf der Gesamtfläche von 1619 ha
=
,
A=
ƞ=
E(a) =
t=
=
Durchschnittsleistung der Gesamtfläche
Durchschnittsleistung PV-Modul pro Quadratmeter [19,7 W]
Fläche des Geländes [16‘190‘000 m²]
Faktor zur effektiv nutzbaren Fläche [0,63]
Energie pro Jahr
Zeit [8760 h/a]
Auf der Gesamtfläche von 1619 ha könnten jährlich rund 1760 GWh Solarstrom erzeugt
werden. Dies entspricht einer durchschnittlichen Leistung von rund 200 MW.
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Diese Leistung entspricht ungefähr 20 % der Leistung eines Atomkraftwerks und könnte
elektrische Energie für über 580‘000 Haushalte produzieren [8].
4.1.6 Kritische Beurteilung
Aufgezeigt wurde der aktuelle Stand an brachliegenden Industriearealen. Damit eine
Installation von Solarpanels überhaupt sinnvoll wäre, müssten die Areale über mehrere
weitere Jahre brachliegen. Da bei den genannten Arealen bereits eine gewisse Infrastruktur
vorhanden ist, liegt es nahe, das Gelände für Wohnungsbauten oder neue Industrieanlagen
zu nutzen.
Areale mit einer Gesamtfläche von unter einer Hektare sind in der Datenbank nicht
aufgelistet, besitzen aber durchaus noch weiteres Potential zur Stromerzeugung.
Die Intensität der Sonneneinstrahlung ist schweizweit sehr unterschiedlich, wie die folgende
Grafik deutlich zeigt.
Abbildung 6: Solare Einstrahlung der Schweiz, Quelle: swissolar.ch
Die Gemeinde Payerne, wo das grösste Solarenergieprojekt der Schweiz realisiert wurde,
liegt südlich des Neuenburger Sees im Westen der Schweiz. Je nach Standort der Anlagen
können also unterschiedliche Wirkungsgrade erreicht werden. Die Region Payerne, wo sich
das Solarkraftwerk befindet, hat mit 1100 bis 1200 KWh/m² eine vergleichsweise geringe
Sonneneinstrahlung.
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4.1.7 Stakeholder Analyse
Das nachfolgende Diagramm zeigt die Stakeholder, welche im Fall der geplanten Realisierung
eines Solarstromprojektes auf brachliegenden Industrieflächen gewisse Interessen oder
Einfluss auf das Projekt haben könnten. Die Resultate beruhen auf Einschätzungen des
Projektteams. Dabei zeigt die horizontale Achse Macht und Einfluss der Stakeholder auf, die
vertikale Achse stellt die Interessen der Stakeholder dar. Beide Skalen gehen von 0 bis 5,
wobei 0 den geringsten Wert und 5 den grösstmöglichen Wert darstellt.
Abbildung 7: Stakeholderanalyse Industriebrachen
4.1.8 Zusätzliche Informationen
Die Firma Wüest & Partner führt seit dem Jahr 2008 einen sogenannten Entwicklungsatlas,
der laufend aktualisiert wird. In ihm werden die erwähnten Grundstücke detailliert
festgehalten. Der Zugang zu solch ausführlichen Daten ist allerdings kostenpflichtig und
stand demnach nicht für das Projekt zur Verfügung [9].
Im Entwicklungsatlas werden weitere Brachen wie Bahnbrachen, Militärbrachen und
Flugplätze aufgeführt. Alle diese Flächen zusammen beinhalten mit rund 4‘000 ha ebenfalls
ein sehr grosses Potential zur Solarstromerzeugung [10].
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4.1.9 Zusammenfassung der Ergebnisse Industriebrachen
Die wichtigsten Ergebnisse sind in der Folge aufgelistet. Bei der Nutzbaren Fläche wird von
63 Prozent der Gesamtfläche ausgegangen. Dieser Wert sagt aus, wie viel Prozent einer
gegebenen Fläche mit Solarmodulen bestückt werden könnten, jedoch nicht welcher
Prozentsatz aller betrachteten Flächen auch wirklich der Installation von Solaranlagen zur
Verfügung stehen würden.
Gesamtfläche:
1619 ha
Nutzbar in Prozent:
63 %
Nutzbare Fläche:
1020 ha
Stromerzeugungspotential
200 MW (1760 GWh/a)
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Lärmschutzwände
4.2.1 Informationen zu den Flächen
Lärmschutzwände und Lärmschutzbauten werden verwendet, um Lärmemissionen, welche
sich linienförmig oder flächig entlang von Strassen und Schienenwegen ausbreiten, zu
absorbieren. Die gesetzlichen Grenzwerte an Immissionsorten wie Wohngebieten oder
öffentlichen Gebäuden sollen dadurch eingehalten werden.
Lärmschutzbauten können, je nachdem wo sie eingesetzt werden, in einer Vielzahl von
Möglichkeiten gebaut werden. Ein Wohngebiet stellt andere Anforderungen an die
Lärmschutzmassnahme als dies zum Beispiel entlang einer Autobahn nötig ist.
4.2.2 Recherche
In diesem Projekt wird das Potential von Lärmschutzwänden für die Solarstromerzeugung
entlang der Nationalstrassen (Autobahnen) und entlang der Bahnlinien erhoben.
Folgende Informationsquellen wurden bei der Recherche über die nationale Gesamtfläche
der Lärmschutzwände und ihr Potential für die Solarstromerzeugung verwendet:
Die Websites des Bundesamtes für Umwelt (BAFU), des Bundesamtes für Verkehr (BAV) und
des Bundesamtes für Strassen (ASTRA) waren für die Informationsbeschaffung von grossem
Wert, da gewisse Studien und Projekte zu diesem Thema bereits gemacht wurden und der
Zugang dazu somit vereinfacht wurde.
Folgende Studien wurden einbezogen:



Potential von Photovoltaik an Schallschutzmassnahmen entlang der Nationalstrassen
[11]
Photovoltaikanlagen auf Lärmschutzwänden [12]
Lärmschutz kombiniert mit Solarzellen [13]
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4.2.3 Bezug zu bestehenden Projekten
Ein Pilotprojekt der Gemeinde Münsigen (BE) soll hier kurz vorgestellt werden, da es in
seiner Ausführung einzigartig ist:
Die Gemeinde Münsigen im Kanton Bern hat sich entschieden, die Glaselemente der
Lärmschutzwände entlang der Bahnlinien, die in Nord-Süd Richtung verlaufen, mit bifacialen
Photovoltaikzellen auszustatten. Diese Art einer Photovoltaikanlage nutzt auf einer Seite des
Glases das von Osten eintreffende Sonnenlicht und die andere Seite dasjenige Sonnenlicht,
welches von Westen eintrifft.
Abbildung 8: Pilotanlage Münsigen
Quelle: www.muensingen.ch
(BE),
Abbildung 9: Ausrichtung bifaciale PV-Module,
Quelle: www.muensigen.ch
Die Länge der Schallschutzanlage beträgt 115 m, die für die PV-Anlage zur Verfügung
stehende Fläche umfasst 115 m2. Die Module sind in der Nord-Süd Achse ausgerichtet. Die
Gesamtnennleistung auf der Vorderseite beträgt 7,25 kWp, diejenige auf der Rückseite
5,6 kWp. Der Jahresertrag der Anlage wird auf ca. 6750 kWh/a, der spezifische Ertrag
rechnet sich somit auf 920 kWh/kWp. [13]
Studiengang Energie - und Umwelttechnik
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Ein weiteres Projekt, welches bereits Anfang November 2000 realisiert wurde, ist die
Ausstattung der Schallschutzwände entlang der A1 (Zürich nach Bern) in Safenwil auf einer
Länge von 368 Metern.
Abbildung 10: Schindelanlage an der A2 bei Safenwil, Quelle: TNC Consulting AG
Die installierte Leistung der Anlage beträgt gemäss Anlagebetreiber 75 kWp, die
durchschnittliche Jahresproduktion von 68 MWh wird durch 543 m2 aktive Monokristalline
Solarmodule sichergestellt. [11]
4.2.4 Gesamtfläche national
Aus dem Standbericht zur Lärmsanierung der SBB von 2014 geht hervor das schweizweit
insgesamt 217 Lärmsanierungsprojekte realisiert wurden. Die Länge der Lärmschutzwände
entlang von Bahnschienen betrug insgesamt 241‘700 m, was einer Fläche von 49 ha
entspricht bei einer durchschnittlichen Wandhöhe von 2 m. Aktuellere Daten stehen zu
diesem Zeitpunkt nicht zur Verfügung, da ein neuer Abschlussbericht zur Lärmsanierung per
Ende Dezember 2015 veröffentlicht wird. [14]
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Die nachfolgende Grafik zeigt die Kantone in denen Projekte realisiert wurden mit den
entsprechenden Flächen der Lärmschutzbauten:
100000
Flächen Lärmschutzbauten in m2 pro Kanton
90000
80000
70000
60000
50000
40000
30000
20000
10000
0
AG BL BS BE FR GL GR LU NE SG SH SO SZ
TI UR VD VS ZG ZH
Abbildung 11: Flächen Lärmschutzbauten in m2 pro Kanton, Quelle: Lärmsanierung der Eisenbahnen, BAV
(2014)
Gemäss einer Schätzung des ASTRA zufolge, beträgt die totale Länge der Lärmschutzwände
entlang von Nationalstrassen ca. 320 km. Bei einer durchschnittlichen Wandhöhe von 4m
ergibt dies eine Fläche von 128 ha. Neben Lärmschutzwänden wurden auch
Lärmschutzdämme gebaut. Bei einer gesamten Länge von 140 km und einer
durchschnittlichen Dammhöhe von 2 m, ergibt sich da eine Fläche von 28 ha [15].
Die nachfolgende Tabelle listet die Flächen der Lärmschutzbauten entlang der
Nationalstrassen und entlang den Bahnlinien auf:
Nationalstrassen
Bahnlinie
Total
Fläche [ha]
156
49
205
Tabelle 1: Gesamtfläche an Lärmschutzbauten, nationaler Ebene
Die Gesamtfläche an Lärmschutzbauten auf nationaler Ebene ergibt somit eine Fläche von
205 ha. Diese Resultate sind mit Vorsicht zu geniessen, da diese auf Schätzungen der SBB
beziehungsweise des ASTRA basieren und eine grosse Menge der Lärmschutzprojekte noch
nicht beendet oder noch nicht bewilligt wurden.
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4.2.5 Effektiv nutzbare Fläche und Stromproduktion
Die effektiv nutzbare Fläche der Lärmschutzbauten zu erfassen ist sehr schwierig, da nur
Lärmschutzbauten mit geeigneter Ausrichtung verwendet werden können. Weiter werden
nicht immer die gleichen Materialien für die Lärmsanierung verwendet und nicht alle Arten
der Lärmsanierung sind für die zusätzliche Nutzung als Solarstromanlage geeignet. Die
folgende Tabelle listet von allen bisher bewilligten Sanierungsprojekten mit
Lärmschutzbauten die Materialien und die Häufigkeit ihrer Verwendung auf.
Material
Beton, einseitig absorbierend
Beton, beidseitg absorbierend
Holz
Steinkörbe
Aluminium
Glas
Erdwall
Verwendung [%]
66 %
6.4 %
15 %
3,5 %
6,3 %
2,4 %
0,4 %
Tabelle 2: Materialien für Lärmschutzbauten und ihre prozentuale Verwendung, Quelle: Lärmsanierung der
Eisenbahnen, BAV (2014)
Die effektiv nutzbare Fläche für die Solarstromproduktion zu errechnen bedarf einiger
Annahmen, welche in diesem Abschnitt dargestellt und erklärt werden.
Die Fläche der Lärmschutzbauten entlang der Bahnlinien beträgt 49 ha, betrachtet man die
verwendeten Materialien für Lärmschutzbauten sind rund 90% dieser Lärmschutzbauten für
die Installation einer PV-Anlage geeignet. Die somit resultierende Fläche beträgt 44 ha.
Für die Berechnung der Lärmschutzbauten entlang von Nationalstrassen wurde
angenommen, dass sowohl die Lärmschutzdämme wie auch die Lärmschutzwände mit PVModulen ausgestattet werden, welche folgende Masse haben: 1m x 1,67m und als
aufgesetzte Module installiert werden. Mithilfe der folgenden Formeln werden diese
resultieren Flächen berechnet:
=
∗ℎ
= 53 ℎ
Formel 7: Berechnung Gesamtfläche Lärmschutzwände
=
∗ℎ
= 22 ℎ
Formel 8: Berechnung Gesamtfläche Lärmschutzdämme
AWand
ADamm
lWand
lDamm
hPV-Modul
=
=
=
=
=
Fläche der Lärmschutzwände
Fläche der Lärmschutzdämme
Länge Lärmschutzwand
Länge Lärmschutzdamm
Höhe PV-Modul
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Pro3-U-10104
Die gesamte effektiv nutzbare Fläche ist in nachfolgender Tabelle aufgelistet:
Bahn
Nationalstrassen
Total
Fläche [ha]
44
76
120
Tabelle 3: Zusammenstellung der totalen Fläche der Lärmschutzbauten
Weiter kann angenommen werden, dass wegen der suboptimalen Ausrichtung der
Lärmschutzbauten nur circa 60 – 70% der zur Verfügung stehenden Fläche verwendet
werden kann. Dies Entspricht noch einer effektiv nutzbaren Fläche von ca. 78 ha (780‘000
m2). Dieser Faktor wird in untenstehender Formel miteinberechnet. Mit dieser Fläche kann
der Energiebedarf von ca. 34‘500 Haushalte gedeckt werden.
( )=
∗
∗ ∗ ƞ = 103
ℎ/a
Formel 9: Berechnung der jährlichen Energieerzeugung durch Photovoltaik auf Lärmschutzwänden
E(a)
P(m²)
A
t
ƞ
=
=
=
=
=
Energie pro Jahr
Durchschnittsleistung pro Quadratmeter [15 W]
Gesamtfläche [1‘200‘000 m2]
Zeit [8760 h/a]
Faktor zur effektiv nutzbaren Fläche [0,65]
4.2.6 Kritische Beurteilung
Materialien
Wie bereits erwähnt eignen sich nicht alle Materialien, welche zur Lärmsanierung verwendet
werden, für die zusätzliche Nutzung als PV-Anlage. Ein gutes Beispiel hierfür ist die
Verwendung von Steinkörben zur Lärmsanierung. Diese Lärmschutzbauten sind in Städten
und Dörfer beliebt, da sie sich sehr gut ins Landschaftsbild einfügen. Für die zusätzliche
Nutzung als PV-Anlage sind sie eher ungeeignet. Lärmschutzbauten aus Aluminium
beispielsweise sind nicht sehr robust gebaut, was sie als mögliche Standorte für eine PVAnlage ebenfalls ausschliesst.
Mindestlänge
Eine Lärmschutzwand muss eine gewisse Mindestlänge haben um überhaupt für eine
Verwendung als PV-Anlage in Frage zu kommen. Erst ab einer Mindestlänge von 30 m ist
eine Realisation wirtschaftlich tragbar.
Ausrichtung
Die Ausrichtung einer PV-Anlage ist von zentraler Bedeutung für deren Ertrag.
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4.2.7 Stakeholder Analyse
Das nachfolgende Diagramm zeigt die Stakeholder, welche im Fall der geplanten Realisierung
eines Solarstromprojektes auf Lärmschutzwänden gewisse Interessen oder Einfluss auf das
Projekt haben könnten. Die horizontale Achse stellt den Macht und Einfluss der Stakeholder
auf ein mögliches Projekt dar, die vertikale Achse zeigt das Interesse der Stakeholder auf. Die
Resultate beruhen auf Einschätzungen des Projektteams.
Abbildung 12: Stakeholderanalyse Lärmschutzwänd
4.2.8 Zusätzliche Informationen
Die folgenden Abbildungen sollen die verschiedenen Möglichkeiten, eine Kombination von
Lärmschutz und PV-Anlage zu realisieren, aufzeigen.
Abbildung 13: Aufgesetzte PV-Module
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Abbildung 14: Schindelbauweise
Abbildung 15: Zickzack-Bauweise
Abbildung 16: Bifaciale Module
4.2.9 Zusammenfassung der Ergebnisse Lärmschutzwände
Gesamtfläche:
120 ha
Nutzbar in Prozent:
65 %
Nutzbare Fläche:
78 ha
Stromerzeugungspotential
103 GWh
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Lawinenverbauungen
4.3.1 Informationen zu den Flächen
Lawinenverbauungen sind prinzipiell zum Schutz der Bevölkerung und Verkehrswegen
errichtet worden. Sie sollen primär die Entstehung von Lawinen verhindern [16]. In der
Schweiz sind rund 600 km Lawinenverbauungen erstellt worden. Sie sind in einer Lage von
1800 bis 2500 m ü. M. optimal positioniert für die Herstellung von Solarstrom.
Abbildung 13: Globalstrahlung der Schweiz in kWh pro m2 und Jahr für 2012, hergeleitet aus Satellitendaten.
Quelle: www.meteoschweiz.admin.ch
Das solarenergetische Potential im Alpenraum ist grösser als im schweizerischen
Durchschnitt [17]. Die jährliche Sonneneinstrahlung beträgt auf dieser Höhe rund 1600
kWh/m2. Mit der Schneereflexion im Winter kann sie sogar bis zu 1800 kWh/m2 erreichen
[18]. Dies würde einem bis zu 25 % besseren Ertrag als im Mitteland entsprechen, die
jährliche Einstrahlung erreicht da einen Wert zwischen 1200 und 1300 kWh/m2.
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Pro3-U-10104
4.3.2 Recherche
Folgende veröffentlichte Studien und Berichte wurden zum Thema gefunden:




Photovoltaikanlagen an Lawinenverbauungen in Bellwald, Ein erster
Erfahrungsbericht [16]
Montage von Solaranlagen auf Lawinenverbauungen, Empfehlung der
Expertenkommission Lawinen und Steinschlag (EKLS) [19]
Solaranlagen und Lawinenverbauungen [20]
„Wahrnehmung und gesellschaftliche Akzeptanz von Photovoltaikanlagen“
Masterarbeit Geographisches Institut der Universität Zürich von Annina Michel [21]
4.3.3 Bezug zu bestehenden Projekten
Die ersten Photovoltaikanlagen an Lawinenverbauungen wurden im Jahre 2012 im Rahmen
eines Forschungsprojektes in der Walliser Gemeinde Bellwald erstellt. Es wurden zwei
Anlagen mit unterschiedlichen Ansätzen aufgestellt. Die erste Anlage wurde mit der
Gemeinde, den Sportbahnen Bellwald und mit dem Oberwalliser Unternehmen EnAlpin AG
als Gemeinschaftsprojekt realisiert. Das Augenmerk dieser Anlage lag bei der industriellen
Fertigung, dem finanziellen Rahmen und dem maximalem Ertrag pro Laufmeter
Lawinenverbauung. Die zweite Anlage wurde durch eine private Initiative von Herrn
Lehmann, Dozent an der Metallbauschule Basel, in freiwilliger Arbeit erstellt. [16]
Abbildung 14: Pilotanlage Bellwald, Photovoltaikanlage an bestehenden Lawinenverbauungen. Quelle: Enalpin
AG.
Die ersten Erfahrungen konnten aufzeigen, dass das Projekt in Bellwald von der optimalen
Lage profitierte. Die Sonneneinstrahlung vor Ort kann mit der Einstrahlung am Mittelmeer
verglichen werden. Die Infrastruktur sowie die Zugänglichkeit über Naturstrassen waren
schon gegeben. Für den Energieabtransport konnte zusätzlich das bestehende Stromnetz der
Beschneiungsanlagen des Skigebietes genutzt werden [16].
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Die Anlage EnAlpin besteht aus 54 Solarmodulen mit einer installierten Leistung von total
11.34 kWp (24 polykristalline 235 Wp und 30 monokristalline 190 Wp Panels) installiert mit
jeweils unterschiedlichen Neigungswinkeln (45° / 60° / 90°). Die verschiedenen
Konfigurationen haben den Zweck den idealen Winkel zur optimalen Energieproduktion und
die minimale Bedeckung durch Schnee am Standort zu ermitteln [18].
Das erste Fazit im Juni 2014 nach zwei Wintern ergab folgende Werte:
Aus der installierten Leistung von 11.35 kWp konnten 1200 kWh/kWp der erhofften
1500 kWh/kWp Energie erzeugt werden [17].
4.3.4 Gesamtfläche national
Total sind in der Schweiz über 600 km Lawinenverbauungen installiert, davon sind laut der
Empfehlung und Untersuchung der EKLS [19] aber maximal 28% nutzbar (mit Bezug auf
Hochrechnung des Kantons Graubünden). Die Lawinenverbauungen sind meist in schwierig
zugänglichem Gelände installiert. Naturgefahren wie grosse Schneeansammlungen,
Steinschläge, Lawinenabgänge und Wind können zu Ausfällen der Anlagen führen.
4.3.5 Effektiv nutzbare Fläche und Stromproduktion
Ausgehend davon, dass 168 km (28%) von 600 km nutzbar sind, ergibt dies hochgerechnet in
Standartmodulgrösse von 1.67m2 eine Gesamtfläche von 28ha. Somit könnten etwa 16’300
Haushalte mit durchschnittlich 3016 kWh jährlich beliefert werden [8].
( )= (
)∗
∗ ∗ ƞ = 49
ℎ/
Formel 9: Berechnung der jährlichen Energieerzeugung durch Photovoltaik auf einer Fläche von 280560 m²
(168km)
E(a)
P(m²)
A
t
ƞ
=
=
=
=
=
Energie pro Jahr
Durchschnittsleistung pro Quadratmeter [25 W]
Grösste Arealfläche [m²] (Länge * Modulhöhe)
Zeit [8760 h/a]
PR-Faktor zur effektiv nutzbaren Fläche [0.8]1)
1) Mit dem Performance Ratio Faktor lässt sich die Qualität von Fotovoltaik Anlagen zuverlässig
vergleichen.
http://www.photovoltaiksolarstrom.de/photovoltaiklexikon/performance-ratio-photovoltaik
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4.3.6 Kritische Beurteilung
Für die Montage von Solaranlagen an Lawinenverbauungen sprechen in erster Linie die
guten Einstrahlungswerte, welche mit der Einstrahlung am Mittelmeer zu vergleichen sind.
Die Einschätzungen der Expertenkommission Lawinen und Steinschlag (EKLS) sind daher eher
ernüchternd. Durch die Montage von Solarpanels kann die Funktionsfähigkeit der
Lawinenverbauung beeinträchtigt werden. Dies gilt es wenn immer möglich zu verhindern.
Es werden für die Montage von Solarpanels genaue technische Vorgaben und Kriterien für
das Planungs- und Bewilligungsverfahren empfohlen. Diese repräsentieren den heutigen
Stand der Erkenntnisse und der Technik [19].
Das Gesamtpotential von Solarkraftwerken auf Lawinenverbauungen wurde von den
Solarstromproduzenten zu optimistisch eingeschätzt. Bei der näheren Betrachtung durch das
Kantonale Amt für Wald und Naturgefahren wurden 40 km der 140 km bestehenden
Stützwerke im Kanton Graubünden als geeignet betrachtet. Dies entspricht einem Wert von
28 %. Über 70 % der Lawinenverbauungen kommen aufgrund ungünstiger
Standortbedingungen (Gefahr von Steinschlägen, Exposition, Topografie, Distanz zur
nächsten Trafostation) also nicht für die Installation von Solarmodulen in Frage. [20].
4.3.7 Stakeholder Analyse
Das nachfolgende Diagramm zeigt die Stakeholder, welche im Fall der geplanten Realisierung
eines Solarstromprojektes auf Lawinenverbauungen gewisse Interessen oder Einfluss auf das
Projekt haben könnten. Die Resultate beruhen auf Einschätzungen des Projektteams.
Abbildung 15: Stakeholderanalyse Lawinenverbauungen
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4.3.8 Zusätzliche Informationen
Die Sonneneinstrahlung im alpinen Raum kann nicht mit der Einstrahlung im Mittelland
verglichen werden. Durch die exponierte Lage und die Höhe kann das Sonnenlicht mit
besserem Winkel zum Solarpanel direkter auftreffen. Im Winter kommt zusätzlich die
Reflexion des Schnees dazu was eine noch bessere Einstrahlung ergibt. Dazu kommt, dass es
auf 2000 Meter über Meer beinahe keinen Nebel hat.
Abbildung 16: Technische Vorgaben und Kriterien zur Montage auf Lawinenverbauungen [19]
Die Module werden nicht wie üblich mit 30° ausgerichtet, weil der Schnee liegen bleiben
würde. Die Module werden versuchsweise in Winkeln von 45° / 60° und 90° um bessere
Einstrahlungswinkel zu erhalten montiert. Die Reflexion des Sonnenlichts im Schnee kann so
bessere Wirkungsgrade bringen. Die Einstellungen werden noch in verschieden Studien
untersucht [16].
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4.3.9 Zusammenfassung der Ergebnisse Lawinenverbauungen
Gesamtfläche:
100 ha
Nutzbar in Prozent:
28 %
Nutzbare Fläche:
28 ha
Stromerzeugungspotential
5.6 MW (49 GWh/a)
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Parkplätze
4.4.1 Informationen zu den Flächen
Unbedachte Parkflächen dienen ausschliesslich dem Abstellen von Fahrzeugen. Es liegt nahe,
dass diese versiegelten Flächen für eine Zusatznutzung für die Solarstromgewinnung genutzt
werden könnten. Durch eine Überdachung mit Photovoltaik-Carports könnte also
zusätzliches Potential für die Solarstromerzeugung auf vorhandenen Flächen generiert
werden.
Abbildung 17: PV solar parking, Quelle: Hanjin - Eigenes Werk, www.wikipedia.org
4.4.2 Bezug zu bestehenden Projekten
Die Arealstatistik des Bundesamtes für Statistik aus dem Jahre 1994 hat die schweizweite
Fläche von Parkplätzen mit 2647 ha angegeben, was ca. 0,006% der nationalen Fläche
entspricht [22]. Aktuellere Zahlen lassen sich, auf die ganze Schweiz bezogen, nicht finden.
Lokal wurde im Jahre 2011 die Stadt Frauenfeld auf deren Potential der
Solarstromgewinnung auf Parkflächen untersucht. Genauer gesagt wurden dabei 48
Parkflächen mit einer Grösse zwischen 600 m² und 6080 m² betrachtet. Ziel war es,
herauszufinden, welcher Anteil des Energiebedarfs des Personentransports durch die
Solarstromerzeugung auf Parkplätzen gedeckt werden könnte. Der Deckungsgrad der
gesamten Energienachfrage von Personenbeförderungen auf Strassen wurde mit 15-40 %
angegeben [23].
4.4.3 Ausgangslage
Parkplätze fallen bei Arealstatistiken unter den Begriff der befestigten Flächen. Befestigte
Flächen sind als künstlich hergerichteten Flächen, insbesondere asphaltierte, betonierte,
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Pro3-U-10104
bekieste oder mit Platten belegte Flächen zu verstehen [24]. Da Parkplätze in Statistiken also
nicht separat erfasst werden, musste definiert werden, wie und mit welchen Methoden die
Flächen von Parkfeldern betrachtet werden.
4.4.4 Vorgehen
Das Projektteam entschied sich dazu, die Gemeinde Brugg im Kanton Aargau zu betrachten.
Mittels Google Maps wurden aus der Vogelperspektive nach Flächen, die als Parkplätze
dienen, gesucht. Zusätzlich wurde eine Gemeindekarte von Brugg verwendet, wo öffentliche
Parkplätze gekennzeichnet waren und wo aufgenommene Flächen markiert werden
konnten, mit diesem Vorgehen haben wir vermieden, dass Flächen doppelt aufgenommen
wurden.
Abbildung 18: Karte Parkplätze in Brugg
Je grösser eine Fläche ist, desto effizienter und ökonomischer kann sie genutzt werden.
Deshalb wurden Flächen ab einer Grösse von 500 Quadratmetern aufgenommen, kleinere
Flächen wurden in dieser Arbeit nicht betrachtet.
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Wir konnten 16 potentielle Flächen finden, welche einen möglichen Standort hergeben. Die
Parkflächen haben wir in einer Tabelle zusammengefasst.
Parkplatzflächen in Brugg
Karten Nr. Strasse
Fläche[m2]
1
Langmattstrasse
640
2
Rebmoosweg / Sommerhaldenstrasse
675
3
Aarauerstrasse
768
4
Fröhlichstrasse links /Med. Zentrum
900
5
Fröhlichstrasse rechts /Med. Zentrum
900
6
Sommerhaldenstrasse
1'000
7
Schützenmatte
1'100
8
Auhofweg
1'200
9
Rosengartenweg(link + rechts)
1'366
10
Jägerstübliweg
1'405
11
Badstrasse / Wiesenstrasse
1'500
12
Kaserne Vorstadt
2'200
13
Ländistrasse
3'250
14
Schwimmbad / Hallenbad (Kanalstrasse)
4'020
15
Badstrasse
4'850
16
Wildischachen
7345
Fläche Total
33'119
Tabelle 4: Erfasste Parkflächen in Brugg
4.4.5 Effektiv nutzbare Fläche und Stromproduktion
Die erfassten Parkplätze in der Gemeinde Brugg wurden mit Hilfe von Satellitenbildern und
einer Karte der Gemeinde Brugg zusammengestellt (Abbildung 20). Unsere Recherche und
Berechnung ergab ein mögliches Flächenpotential von etwa 3.3 Hektaren, es kann davon
ausgegangen werden, dass nur 50% davon effektiv genutzt werden können. Die effektive
Nutzung von nur 50% beruht auf den verschiedenen Kriterien, wie der Verschattung und der
Zugänglichkeit. Ausgegangen von diesem Wert, sind noch 1.66 ha nutzbar. Mit der mittleren
Einstrahlung von 19.7W wurde folgendes Potential errechnet.
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Pro3-U-10104
Mögliches Potential mit der nutzbaren Fläche
=
,
∗
= 650
Formel 10: Berechnung der möglich zu installierten Durchschnittsleistung auf der Gesamtfläche von 3.3 ha
( )=
∗ ∗ ƞ = 2,86
ℎ
Formel 11: Berechnung der jährlichen Energieerzeugung durch Photovoltaik auf der Gesamtfläche von 3.3 ha
,
A
ƞ
E(a)
t
=
=
=
=
=
=
Durchschnittsleistung der Gesamtfläche
Durchschnittsleistung PV-Modul pro Quadratmeter [19,7 W]
Fläche der erfassten Parkflächen [3.3 ha]
Faktor zur effektiv nutzbaren Fläche [0,50]
Energie pro Jahr
Zeit [8760 h/a]
Bei der errechneten Fläche von 3.3 Hektaren an Parkplatzflächen auf dem Gemeindegebiet
der Stadt Brugg, von denen 50% nutzbar wären, entspricht dies einem möglichen Potential
von jährlich 2.9 GWh Solarstrom. Dies ergibt, für den von uns verwendeten
Jahresdurchschnittswert für Haushalte von 3016kWh, 950 Haushalte [8].
4.4.6 Kritische Beurteilung
Der Bestand an vorhandenen Parkflächen wurde mit den verfügbaren Mitteln, wie einer
Karte der Gemeinde Brugg und Satellitenaufnahmen, aufgenommen. Durch die
verschiedenen Eigentümer und Interessengruppen kann dies nicht als abschliessend
betrachtet werden und eine weitere Untersuchung im Bezug der Stakeholder ist bei
Interesse angebracht.
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4.4.7 Stakeholder Analyse
Das nachfolgende Diagramm zeigt die Stakeholder, welche im Fall der geplanten Realisierung
eines Solarstromprojektes auf Parkplätzen gewisse Interessen oder Einfluss auf das Projekt
haben könnten. Die Resultate beruhen auf Einschätzungen des Projektteams.
Abbildung 19: Stakeholderanalyse Parkplätze
4.4.8 Zusätzliche Informationen
Für die Installation von Solaranlagen bei Parkplätzen stehen diverse Bauweisen zur
Verfügung. Durch verschiedene Nutzungen der Flächen ist es angebracht die Solarpanelen
mal fix oder auch flexibel zu installieren. Dafür gibt es schon jetzt verschiedene Konzepte auf
dem Markt. Es gibt verschieb- wie auch faltbare Konstruktionen.
4.4.9 Zusammenfassung der Ergebnisse Parkplätze
Anzahl Parkflächen aufgenommen: 16
Gesamtfläche:
3.3 ha
Nutzbar in Prozent:
50 %
Nutzbare Fläche:
1.7 ha
Mögliche Durchschnittsleistung
326 kW (2.9 GWh/a)
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5 Fazit und Ausblick
In der Arbeit wurden verschiedene Arten von Freiflächen, welche zusätzlich zur Produktion
von Solarstrom genutzt werden könnten, untersucht. Industriebrachen, Verkehrswege und
Lawinenverbauungen wurden dabei schweizweit betrachtet. Das grösste Potential zeigt die
Nutzung von brachliegenden Industrieflächen auf. Diese weisen mit über 1000 Hektaren
nutzbarer Fläche ein jährliches Stromerzeugungspotential von rund 1760 GWh auf. Dabei gilt
es zu beachten, dass diese Areale auch für andere Projekte, wie beispielsweise den
Wohnungsbau von grossem Interesse sind.
Die Lärmschutzwände haben eine nutzbare Fläche von 80 Hektaren. Dies entspricht einem
möglichen Potential von 100 GWh. Bei diesen Verbauungen sind Faktoren wie Ausrichtung
und verwendetes Material für die Nutzung als PV-Anlage massgebend.
Lawinenverbauungen sind in der Schweiz auf einer Länge von rund 600 Kilometern montiert.
Mit 28 Hektaren ist nur knapp über ein Viertel der vorhandenen 100 Hektaren als mögliche
Fläche nutzbar, da Funktion und Zugänglichkeit unter allen Umständen bewahrt werden
müssen. Lawinenverbauungen könnten jährlich rund 49 GWh Solarstrom liefern. Aufgrund
ihrer erhöhten Lage sind sie, anders als PV-Anlagen im Flachland, auch im Winter im Stande
konstant Energie zu liefern.
Zusammengefasst stellen die drei Flächenarten ein Potential zur Stromerzeugung von rund
1,9 TWh dar. Im Vergleich dazu wird das Potential auf geeigneten Dachflächen in der
Schweiz gemäss Internationaler Energieagentur (IEA) auf rund 15 TWh geschätzt Hinzu
kommen 3 TWh, die auf Fassadenflächen erzeugt werden könnten [25].
Bei den betrachteten Parkplätzen in der Gemeinde Brugg kamen wir zum Ergebnis, dass auf
3,3 Hektaren Fläche jährlich rund 3 GWh Solarstrom erzeugt werden könnten. Schweizweit
wäre hier also auch sehr grosses Potential vorhanden, besonders wenn auch kleinere
betonierte Plätze in die Betrachtung miteinbezogen werden.
Allgemein kann also gesagt werden, dass die untersuchten Flächen ein nicht zu
unterschätzendes Potential darstellen, das zusätzlich zur Solarstromproduktion genutzt
werden könnte.
Weiter gibt es noch unzählige andere Flächen, welche zur Gewinnung von Solarstrom
genutzt werden könnten. Beispiele davon sind Oberflächen von Stauseen, Steinbrüchen und
Staumauern, aber auch brachliegende Bahn- und Militärareale. Eine weitere interessante
Möglichkeit, wären versiegelte Deponien, welche nicht anderweitig genutzt werden können.
Um das effektive Potential zur Solarstromproduktion in der Schweiz vollständig zu erfassen,
braucht es weitere Untersuchungen. Mit Sicherheit kann aber gesagt werden, dass grosse
Flächen vorhanden sind, die zur zukünftigen Stromerzeugung durch Photovoltaik genutzt
werden könnten.
Studiengang Energie - und Umwelttechnik
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Pro3-U-10104
6 Bibliographie
Abkürzungsverzeichnis
EKLS
ha
MWh
MWp
NGO’s
PR-Faktor
PV-Anlage
TWh
Expertenkommission Lawinen und Steinschlag
Hektare = 10’000m2
Megawattstunde (106 Wattstunden)
Megawatt Peak (Höchstleistung unter definierten Laborbedingungen)
Not Governmental Organisations
Performance Faktor
Photovoltaik-Anlage
Terawattstunde (1012 Wattstunden)
Abbildungsverzeichnis
Abbildung 1: Mit Solarmodulen bestücktes Gelände "La Boverie" in Payerne CH, Quelle: energieburo.ch ............ 1
Abbildung 2: Industriebache, Quelle: industriebrache.ch ......................................................................................... 7
Abbildung 3: Standorte der Industriebrachen (2008); Quelle: Die Branchen der Schweiz: Reporting (ARE, 2008). 8
Abbildung 4: Mit Solarmodulen bestücktes Gelände "La Boverie" in Payerne CH, Quelle: energieburo.ch ............ 8
Abbildung 5: Standorte der Brachflächen (2014); Quelle: Entwicklungsatlas (Wüest & Partner, 2014)................. 10
Abbildung 6: Solare Einstrahlung der Schweiz, Quelle: swissolar.ch .................................................................... 12
Abbildung 7: Stakeholderanalyse Industriebrachen............................................................................................... 13
Abbildung 8: Pilotanlage Münsigen (BE), Quelle: www.muensingen.ch ................................................................ 16
Abbildung 9: Ausrichtung bifaciale PV-Module, Quelle: www.muensigen.ch ......................................................... 16
Abbildung 10: Schindelanlage an der A2 bei Safenwil, Quelle: TNC Consulting AG ............................................. 17
Abbildung 11: Flächen Lärmschutzbauten in m2 pro Kanton, Quelle: Lärmsanierung der Eisenbahnen, BAV
(2014) .................................................................................................................................................................... 18
Abbildung 12: Stakeholderanalyse Lärmschutzwänd ............................................................................................ 21
Abbildung 13: Globalstrahlung der Schweiz in kWh pro m2 und Jahr für 2012, hergeleitet aus Satellitendaten.
Quelle: www.meteoschweiz.admin.ch ................................................................................................................... 23
Abbildung 14: Pilotanlage Bellwald, Photovoltaikanlage an bestehenden Lawinenverbauungen. Quelle: Enalpin
AG. ........................................................................................................................................................................ 24
Abbildung 15: Stakeholderanalyse Lawinenverbauungen ..................................................................................... 26
Abbildung 16: Technische Vorgaben und Kriterien zur Montage auf Lawinenverbauungen [19] .......................... 27
Abbildung 17: PV solar parking, Quelle: Hanjin - Eigenes Werk, www.wikipedia.org ............................................ 29
Abbildung 18: Karte Parkplätze in Brugg ............................................................................................................... 30
Studiengang Energie - und Umwelttechnik
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Abbildung 19: Stakeholderanalyse Parkplätze ...................................................................................................... 33
Formelverzeichnis
Formel 1: Durchschnittliche Dauerleistungen bezogen auf Gesamtfläche, Modul und Quadratmeter. .................... 9
Formel 2: Energie pro installierten Kilowattpeak und Jahr ....................................................................................... 9
Formel 3: Berechnung der totalen Durchschnittsleistung eines Solarkraftwerks mit einer Fläche von 61'300 m² . 11
Formel 4: Berechnung der jährlichen Energieerzeugung durch Photovoltaik auf einer Fläche von 61'300 m² ...... 11
Formel 5: Berechnung der möglichen Durchschnittsleistung auf der Gesamtfläche von 1619 ha ......................... 11
Formel 6: Berechnung der jährlichen Energieerzeugung durch Photovoltaik auf der Gesamtfläche von 1619 ha 11
Formel 7: Berechnung Gesamtfläche Lärmschutzwände ...................................................................................... 19
Formel 8: Berechnung Gesamtfläche Lärmschutzdämme ..................................................................................... 19
Formel 9: Berechnung der jährlichen Energieerzeugung durch Photovoltaik auf einer Fläche von 280560 m²
(168km) ................................................................................................................................................................. 25
Formel 10: Berechnung der möglich zu installierten Durchschnittsleistung auf der Gesamtfläche von 3.3 ha ...... 32
Formel 11: Berechnung der jährlichen Energieerzeugung durch Photovoltaik auf der Gesamtfläche von 3.3 ha . 32
Tabellenverzeichnis
Tabelle 1: Gesamtfläche an Lärmschutzbauten, nationaler Ebene ....................................................................... 18
Tabelle 2: Materialien für Lärmschutzbauten und ihre prozentuale Verwendung, Quelle: Lärmsanierung der
Eisenbahnen, BAV (2014) ..................................................................................................................................... 19
Tabelle 3: Zusammenstellung der totalen Fläche der Lärmschutzbauten ............................................................. 20
Tabelle 4: Erfasste Parkflächen in Brugg .............................................................................................................. 31
Verweise
[1]
B. f. Energie, „bfe.admin.ch,“ [Online]. Available:
http://www.bfe.admin.ch/themen/00490/00497/. [Zugriff am 5 Oktober 2015].
[2]
Bundesamt für Raumentwicklung ARE, „www.are.admin.ch,“ 2008. [Online]. Available:
http://www.news.admin.ch/NSBSubscriber/message/attachments/13996.pdf. [Zugriff
am 23 November 2015].
[3]
Group E Greenwatt AG, „Payerne plant die grösste Solarenergieanlage der Schweiz,“
Group E Greenwatt AG, 10 Juni 2013. [Online]. Available:
http://www.greenwatt.ch/de/news.18/payerne-plant-die-grosste-solarenergieanlageder.139.html. [Zugriff am 23 November 2015].
Studiengang Energie - und Umwelttechnik
Seite 36 von 41
Pro3-U-10104
[4]
Group E Greenwatt AG, „Umweltfreundliche Energie dank Solarpark "La Boverie",“ 7
Oktober 2015. [Online]. Available:
http://www.greenwatt.ch/download/MM_Boverie_Einweihung_d.pdf. [Zugriff am 23
November 2015].
[5]
G. E. G. AG, „Solarpark "La Boverie" in Payerne: Technische Daten,“ 7 Oktober 2015.
[Online]. Available: http://www.greenwatt.ch/download/Datenblatt_Boverie.pdf.
[Zugriff am 23 November 2015].
[6]
Energiebüro, „energieburo.ch,“ [Online]. Available:
http://www.energieburo.ch/ueber-uns/aktuelles/groesstes-schweizer-solarkraftwerkin-betrieb-la-boverie. [Zugriff am 27 November 2015].
[7]
W. &. P. D. Belart, „E-mail: Indusstrieareale,“ D. Belart, Wüest & Partner, Zürich, 2015.
[8]
Bundesamt für Energie BFE, „www.bfe.admin.ch,“ ARENA Arbeitsgemeinschaft
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7 Ehrlichkeitserklärung
Mit der nachfolgenden Unterschrift bestätigt das Projektteam, dass die vorliegende Arbeit
das Resultat unserer persönlichen, selbstständigen Beschäftigung mit dem Thema ist.
Es wurden keine anderen Quellen als die in den Verzeichnissen aufgeführten verwendet.
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8 Anhang
Auf beigelegter CD finden sich im Ordner Anhang folgende Dokumente in digitaler Form:
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Projektskizze
Projektauftrag
Terminplan
Sitzungsprotokolle und Korrespondenz
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