ABSTRACT
The installation of photovoltaic (PV) systems on dams is a pioneering initiative and an exciting interdisciplinary challenge.
The performance of a photovoltaic system strongly depends on its location, altitude, and exposure. Many existing dams offer a downstream surface of large extension suitable for the installation of a high-power PV plant; in the case of southward-oriented dams (located in the northern hemisphere) the conditions of incident solar radiation are optimal and therefore potentially capable of high efficiency.
The installation on existing structures of PV plants is particularly interesting due to the simplified authorization process: PV technology is broadly accepted in public opinion and in the case of installation on dams presents limited, or no dam safety issues.
A further advantage of these types of installations is the connection to the existing powerlines of the dam and to the nearby located hydropower plant, already connected to the distribution grid. No major additional works for the connection of the PV plant are thus required.
The design of PV plants on dams must match the characteristics of the existing structures as well as O&M requirements of PV plants: specific structural and access solutions must be developed.
Some of the authors were involved since the first ideas until the final commissioning in 2022 of the by-now largest Alpine PV power plant on the downstream face of Muttsee concrete dam, Glarus, Switzerland. At an elevation of 2’474 m a.s.l. and with a surface of 10’000 m2, the plant shows a peak capacity of 2.2 MW with an expected annual yield of 3.3 GWh, mostly in Winter months.
RÉSUMÉ: L’installation de systèmes photovoltaïques (PV) sur les barrages est une initiative pionnière et un défi interdisciplinaire passionnant.
La performance d’un système photovoltaïque dépend fortement de son emplacement, de son altitude et de son exposition. De nombreux barrages existants offrent une surface aval de grande extension adaptée à l’installation d’une centrale photovoltaïque de grande puissance; dans le cas des barrages orientés vers le sud (situés dans l’hémisphère nord), les conditions de rayonnement solaire incident sont optimales et donc potentiellement capables d’un rendement élevé.
L’installation de centrales photovoltaïques sur des structures existantes est particulièrement intéressante grâce au processus d’autorisation simplifié. La technologie photovoltaïque est largement acceptée par l’opinion publique et, dans le cas d’une installation sur un barrage, elle ne pose que peu ou pas de problèmes de sécurité.
Un autre avantage de ce type d’installation est la connexion aux lignes électriques existantes du barrage et à la centrale hydroélectrique située à proximité, déjà connectée au réseau de distribution. Il n’est donc pas nécessaire d’effectuer des travaux supplémentaires importants pour le raccordement de l’installation photovoltaïque.
La conception des centrales photovoltaïques sur les barrages doit correspondre aux caractéristiques des structures existantes ainsi qu’aux exigences d’exploitation et de maintenance des centrales photovoltaïques: des solutions structurelles et d’accès spécifiques doivent être développées.
Certains des auteurs ont été impliqués depuis les premières idées jusqu’à la mise en service finale en 2022 de la plus grande centrale photovoltaïque alpine sur la face aval du barrage en béton de Muttsee, à Glaris, en Suisse. À une altitude de 2’474 m et avec une surface de 10’000 m2, la centrale a une capacité de pointe de 2,2 MW avec un rendement annuel prévu de 3,3 GWh, principalement pendant les mois d’hiver.
