Short description
(English)
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The project aims to develop a new way of producing alpine electrical energy through the dual use of energy infrastructure. It provides for the implementation of a large-scale photovoltaic installation on an alpine lake surface: first 448 kWp representing the current demonstration project, then 12.6 MWp after 2 years and finally 23 MWp after 26 years . This installation will be located at altitude and will float on Lake Toules, paving the way for a new type of floating solar installations adapted to Switzerland. The productible is reinforced by the effect of albedo of the snow combined with the low temperature, making it possible to ensure an excellent winter production. The overall concept is based on the realization of a floatable structure and high added value panels, aiming for a competitive production price with current and future renewable energies.
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Short description
(French)
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Le projet vise le développement d’un nouveau mode de production d’énergie électrique alpin par la double utilisation d’infrastructure énergétique. Il prévoit la mise en oeuvre d’une installation photovoltaïque de grande envergure sur une surface de lac alpin : d’abord 448 kWp représentant le projet actuel de démons-tration, puis 12,6 MWp après 2 ans et enfin 23 MWp après 26 ans. Cette installation sera située en altitude et flottera sur le Lac des Toules, ouvrant la voie à un nouveau type d’installations solaires flottantes adap-tées à la Suisse. Le productible est renforcé par l’effet d’albédo de la neige combiné avec la température basse, permettant d’assurer une excellente production hivernale. Le concept global repose sur la réalisa-tion d’une structure pouvant flotter et de panneaux à haute valeur ajoutée, en visant un prix de production compétitif avec les énergies renouvelables actuelles et futures.
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Final report
(German)
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Nach einer achtjährigen Planungsphase wurde im Dezember 2019 die weltweit erste schwimmende Photovoltaikanlage in alpiner Umgebung auf dem Lac des Toules (VS) in Betrieb genommen. Der vorliegende Bericht gibt einen Überblick zu den Erfahrungen nach drei Jahren Betrieb. Aufgrund des Standorts ist diese Anlage extremen Wetterbelastungen ausgesetzt. Durch die Überprüfung des allgemeinen Zustands der Anlage und die Analyse der Produktionsdaten können Erkenntnisse über die langfristige Zuverlässigkeit und das Potenzial ähnlicher Anlagen gewonnen werden. Seit dem Datum der Inbetriebnahme hat die Solaranlage, abgesehen von den vom örtlichen Verteilernetzbetreiber (VNB) angekündigten Abschaltungen, ohne Unterbrechung produziert. An einem einzigen Tag produzierte sie überhaupt nicht, weil die Anlage für die Dauer von Tests und Messungen der Wechselstromschalttafel mit einem Netzanalysator ausser Betrieb genommen werden musste. Damit sollte nachgeweisen werden, dass nicht die Wechselrichter die Störungen in der Schalttafel verursacht hatten. Für den Bau wurde der gesamte Demonstrator in seiner schwimmenden Version errichtet, d. h. bei vollem See. Danach sank der Pegel entsprechend dem Winterbetrieb des Stausees und die verschiedenen schwimmenden Strukturen wurden dann wie vorgesehen auf dem Boden gestrandet. Im Allgemeinen begann der Demonstrator ab Ende Mai wieder zu schwimmen (basierend auf dem mehrjährigen Durchschnitt des Wasserstands des Lac des Toules, wobei jedes Jahr je nach Wetterlage anders ist). Entsprechend den Erfahrungen mit einer Pilotinstallation am Ufer konnte verifiziert werden, dass die Neigung der Module gross genug ist, um den angefallenen Schnee auf den Modulen schnell zu beseitigen, sobald etwas Einstrahlung eintritt. An Tagen um die Wintersonnenwende herum rutscht der Schnee auf den Modulen des Demonstrators jedoch weniger gut ab als auf der Teststruktur. Dies ist wahrscheinlich auf die lokalen Wetterbedingungen und die Verschattung zurückzuführen. Im Übrigen hatten Instabilitäten in der Strandungsplattform sowie die lokale Bildung von Schneeverwehungen einige Schäden zur Folge: Zum einen wurde die schwimmende Struktur unvorhergesehenen Belastungen ausgesetzt, was zu Brüchen von Schweissnähten führte. Andererseits gaben 15 Photovoltaikpaneele unter der Schneelast nach und mussten ersetzt werden. Die Auswirkungen der Schneeverwehungen auf die Produktion entsprechen einem durchschnittlichen Produktionsverlust von -0,13 % und können daher als vernachlässigbar angesehen werden. Im Gegensatz dazu ist der durch Schneeverwehungen verursachte Bruch der 15 Paneele im Winter 2021-2022 mit einem geschätzten Produktionsverlust zwischen 2 und 4 % viel einschneidender. In Bezug auf die Produzierbarkeit lässt sich feststellen, dass die Module der schwimmenden Solaranlage über den gesamten aktuellen Betriebszeitraum +29% im Vergleich zu den Referenzmodulen im Flachland produziert haben. Vergleiche mit der Pilotanlage am Ufer ermöglichen die Validierung und Verfeinerung der Simulationsmodelle.
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Final report
(English)
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After 8 years of planning, the world's first floating photovoltaic power plant in the Alps on Lake Toules (VS) was commissioned in December 2019. This report provides a review of experience after three years of operation. Due to its location, the installation is subject to extreme weather conditions. By checking the general condition of the installation and analysing the production data, knowledge is gained about the long-term reliability and potential of similar installations. Since the date of commissioning, apart from interruptions announced by the local distribution system operator (DSO), the solar power plant has produced without interruption. Only one day did it not produce at all because we had taken the plant out of service while we tested and measured the AC array with a network analyser to prove that it was not the inverters that were causing disturbances in the array. For the construction, the whole demonstrator was set up in its floating version, i.e., when the lake was full. Subsequently, the water level dropped accordingly to the winter operation of the dam and the various floating structures were then grounded as planned. In general, the demonstrator starts to float again from the end of May (based on the multi-annual average of the water level of the Lac des Toules, each year being different depending on the meteorology). In accordance with the experience gained on a pilot installation on land, it could be verified that the slope of the panels is sufficiently steep for the snow to quickly release the modules as soon as there is some irradiation. However, on days around the winter solstice, the snow slides less well on the demonstrator modules than on the test structure. Local weather conditions and shading are probably the source of this. However, instabilities in the grounding platform and the localized formation of snowdrifts resulted in some damage: On the one hand, the floating structure was subject to unforeseen stresses, causing weld failures. On the other hand, 15 photovoltaic panels failed under the snow load and had to be replaced. The impact of snowdrifts on production represents an average loss of production of around -0.13% and can therefore be considered negligible. On the other hand, the winter breakage of the 15 panels in 2021-2022, caused by these snowdrifts, has a greater impact since it corresponds to an estimated loss of production of between 2 and 4%. In terms of deliverability, it can be seen that for the whole of the current operating period, the modules of the floating solar installation have produced +29% compared to the reference modules on the plain. The comparisons with the pilot plant allow the simulation models to be validated and refined.
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Final report
(French)
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La première centrale photovoltaïque flottante en milieu alpin au monde, placée sur le lac des Toules (VS), a été mise en service en décembre 2019, après 8 ans d’études. Le présent rapport donne un retour d’expérience après trois ans d’exploitation. En raison de sa localisation, cette centrale est soumise à des contraintes météorologiques extrêmes. La vérification de l’état général des installations et l’analyse des données de production permettent d’acquérir des connaissances sur la fiabilité à long terme et le potentiel d’installations similaires. Depuis la date de mise en service, en dehors des coupures annoncées par le gestionnaire de réseau de distribution (GRD) local, la centrale solaire a produit sans interruption. Il n’y a eu qu'un jour où elle n’a pas produit du tout parce que nous avions mis l’installation hors service le temps de faire des tests et des mesures du tableau AC avec un analyseur de réseau pour prouver que ce n’étaient pas les onduleurs qui causaient des perturbations dans le tableau. Pour la construction, l’ensemble du démonstrateur a été mis en place dans sa version flottante, soit lorsque le lac était plein. Par la suite, le niveau a baissé en fonction de l’exploitation hivernale du barrage et les différentes structures flottantes se sont alors échouées au sol comme prévu. De manière générale, le démonstrateur recommence à flotter à partir de fin mai (basé sur la moyenne multi-annuelle du niveau d’eau du lac des Toules, chaque année étant différente en fonction de la météorologie). Conformément à l’expérience acquise sur une installation-pilote à terre, il a pu être vérifié que la pente des panneaux est suffisamment forte pour que la neige libère rapidement les modules dès qu’il y a un peu d’irradiation. Toutefois, lors des jours autour du solstice d’hiver, la neige glisse moins bien sur les modules du démonstrateur que sur le pilote. Les conditions météorologiques locales et l’ombrage en sont probablement la source. Par ailleurs, des instabilités dans la plateforme d’échouage ainsi que la formation localisée de congères ont eu pour conséquence quelques dégâts : D’une part, la structure flottante a subi des efforts non-prévus, provoquant des ruptures de soudures. D’autre part, 15 modules photovoltaïques ont cédé sous la charge de la neige et ont dû être remplacés. L’impact des congères sur la production représente une perte de production moyenne de -0.13%et peut dès lors être considéré comme négligeable. A contrario, la casse hivernale 2021-2022 des 15 panneaux, provoquée par celles-ci, est plus impactante puisqu’elle correspond à une perte de productible estimée entre 2 et 4%. En termes de productible, on constate que pour l’ensemble de la période d’exploitation actuelle, les modules de l’installation solaire flottante ont produit +29% par rapport aux modules de référence en plaine. Les comparaisons avec l’installation-pilote permettent de valider et affiner les modèles de simulation.
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