冷地区的太阳能系统运行面临一个反复出现的限制：积雪覆盖在模块上，减少了可用的辐射，并在数周内影响操作。到目前为止，替代方案包括手动清洁程序或加热机制，这两者都具有高运营成本。
这一挑战激发了瑞士专业中心的新研究方向，他们致力于整合被动技术和优化低温材料的解决方案，旨在最大限度地减少冬季的典型中断，并改变能源产业。
瑞士阿尔卑斯可再生能源中心（SERA）的提案
瑞士阿尔卑斯可再生能源中心（SERA）提出了一种太阳能系统，旨在减少积雪并在无需额外干预的情况下维持生产。
这项研究发表在《清洁生产杂志》上，基于以下几点：
- 光热表面吸收部分辐射并略微提高面板温度，有助于融雪而无需消耗外部能量。
- 动态角度结构可以适应地形并促进雪的滑落。
- 疏水涂层防止冰的粘附并加速融化水的排水。
此外，SERA与适应寒冷的半导体合作，改善了低辐射时模块的性能。在瓦莱州进行的测试中，原型在强降雪后保持了90%以上的操作性，无需手动清洁。
结构设计和优势
雪的问题不仅限于光学阻碍：积雪增加了重量，改变了风流并产生阴影区域，影响组件的使用寿命。
该提案结合了：
- 可变方向和比传统安装更高的高度。
- 利用重力和主要风向来移动积雪。
- 动态倾斜减少积雪区域并降低机械应力。
团队的结论表明，这一策略减少了维护频率，避免了加热器的使用，降低了成本和能耗。此外，疏水涂层还具有耐热变化和耐腐蚀性，延长了模块的使用寿命。
能源和政策影响
该项目对冬季漫长的国家有直接影响，在这些国家，光伏能源是能源规划的关键。在积雪下保持性能的系统可以减少寒冷月份的发电与需求之间的差距。
瑞士计划在与Net Zero 2050计划相关的阿尔卑斯项目中应用这一技术，旨在多样化生产并增强电力自给自足。还在评估其在大型太阳能公园中的应用，在这些地方，操作连续性具有战略意义。
与此同时，绿党推动市民倡议太阳能倡议，建议在新建筑和翻新中安装太阳能设施，除非有合理的例外。目标是让太阳能与水能一起成为瑞士能源矩阵的核心。
补充创新：Helioplant系统
另一项研究来自洛桑联邦理工学院（EPFL）、WSL雪与雪崩研究所和奥地利公司Ehoch2。他们的提案名为Helioplant，是一个多面垂直系统，面板朝不同方向，以利用雪的反射率。
模型Snowbedfoam分析了雪在风、方向和地面距离的作用下的行为。测试表明：
- 将模块提升至少60厘米并与主要风向对齐显著减少了积雪。
- 紧密的间隔有助于雪花的脱落并避免阴影区域。
这种方法旨在适应不规则地形的设计，并研究其对实际发电的影响。
瑞士在雪地环境中的太阳能系统创新代表了能源转型中的一个决定性进展。通过结合优化材料、动态结构和专业涂层，在极端条件下保持光伏生产，降低成本并提高弹性。
将这些技术整合到阿尔卑斯项目和大型太阳能公园中，加强了瑞士对未来Net Zero 2050的愿景，在那里，太阳能和水能将巩固为国家能源矩阵的支柱。
