Einem Leipziger Forschungsteam zufolge lässt sich so morgens und abends der meiste Strom erzeugen und die bei vielen anderen Solaranlagen auftretende mittägliche Spitze der Stromproduktion vermeiden. Zudem verringere die senkrechte Montage den Flächenbedarf, was besonders im Bereich Agri-Photovoltaik interessant sei.

Viele Photovoltaik-Anlagen werden in Südausrichtung mit einem Neigungswinkel von 20 bis 35 Grad errichtet und erzeugen dadurch vorrangig im Sommer sowie mittags viel Strom. Ein Forschungsteam der Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur in Leipzig weist darauf hin, dass es für das Abfangen von tages- und jahreszeitabhängigen Schwankungen zusätzliche Stromspeicher brauchen wird, wenn zukünftig weiterhin primär Solarmodule in Südausrichtung zugebaut werden. Statt dessen wäre es sinnvoller, künftig vorrangig bifaziale Solarmodule senkrecht zu installieren und dafür beispielsweise landwirtschaftliche Flächen zu nutzen.

In ihrer Studie „Integration of vertical solar power plants into a future German energy system“ führen die Forschenden aus, dass sich zum einen mit senkrecht angebrachten bifazialen Modulen der Flächenbedarf für die Stromerzeugung besonders gering halten lässt. Zudem könne durch eine Installation in Ost-West-Ausrichtung morgens und abends der meiste Strom erzeugt und der Bedarf an Stromspeichern reduziert werden.

Für ihre Studie hat das Team mit der Software Energyplan ein Energiesystem für Deutschland modelliert, das entsprechend der deutschen Klimaschutzziele im Jahr 2030 im Vergleich zu 1990 insgesamt 80 Prozent weniger CO2-Ausstoß verursacht. Dafür wurde ein Zubau von derzeit 64 auf 195 Gigawatt Windenergieleistung und von derzeit 58 auf 400 Gigawatt Photovoltaik-Leistung angenommen. In einem Szenario ohne zusätzliche Stromspeicher können demnach allein dadurch mehr als 10 Megatonnen CO2 pro Jahr eingespart werden, dass 70 bis 90 Prozent der zugebauten Solarmodule nicht nach Süden geneigt installiert werden, sondern vertikal in Ost-West-Ausrichtung.

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Um die Klimaziele für 2045 zu erreichen, müsse die öffentliche Hand bis dahin 500 Milliarden Euro investieren. Knapp die Hälfte soll nach Ansicht der KfW in den Erneuerbaren-Ausbau fließen.

Bund, Länder und Kommunen müssen ab sofort jährlich 20 Milliarden Euro in den Klimaschutz investieren – etwa sechs Mal mehr als heute. Das verlangen die Klimaziele für 2045, wie Berechnungen von KfW Research auf Basis einer Studie von Prognos im Auftrag der KfW zeigen. Knapp die Hälfte der bis 2045 notwendigen Investitionen von insgesamt 500 Milliarden Euro entfällt auf den Ausbau der Erneuerbaren. Die erforderlichen Gesamtinvestitionen entsprechen etwa den Zinsausgaben für die staatliche Verschuldung, so die KfW. Insgesamt 56 Prozent der Investitionen seien ohnehin zu tätigen. Sie müssten nun in eine klimaneutrale Richtung gelenkt werden. Zudem müssten Aufgabenzuschnitte und Finanzströme zwischen Bund, Länder und Kommunen geklärt werden.

Der mit 297 Milliarden Euro größte Teil des Investitionsbedarfs entsteht nach den Berechnungen im Energiesektor. Die KfW weist hier darauf hin, dass sich gemessen an der erzeugten Strommenge knapp die Hälfte der größten Stromerzeuger in Deutschland im Besitz deutscher Gebietskörperschaften befindet. Dahinter folgt der Verkehrssektor mit 137 Milliarden Euro Bedarf. Infrastrukturmaßnahmen haben hier den größten Anteil, etwa im Bereich Schiene (51 Milliarden Euro), Ladeinfrastruktur (34 Milliarden Euro) und Oberleitungen auf Autobahnen (22 Milliarden Euro). Der Rest entfällt auf Fahrzeuge. Auch in der energetischen Ertüchtigung öffentlicher Gebäude sowie im staatlichen Wohnbau müssen Bund, Länder und Kommunen kräftig investieren.

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Mit der beihilferechtlichen Genehmigung kann der Bund jetzt vier Projekte in Deutschland fördern, unter anderem von Bosch und Sunfire. Deren Fokus liegt auf der Entwicklung von Elektrolyseuren und Brennstoffzellen.

Die EU-Kommission hat beihilferechtlich grünes Licht für 41 Großprojekte im Bereich Wasserstoff gegeben. Mit dabei sind auch vier erste Vorhaben aus Deutschland. Sie alle sind als „IPCEI Wasserstoff“ (Important Project of Common European Interest) klassifiziert und damit von besonderer strategischer Bedeutung für die EU. Damit ist der Weg frei für den Bund, diese Projekte finanziell zu unterstützen.

So kann das Bundeswirtschaftsministerium jetzt Bosch bei der Entwicklung stationärer Brennstoffzellen-Systeme auf Festoxid-Basis fördern. Der Konzern will in dem Projekt letzte Forschungs- und Entwicklungsschritte auf dem Weg zur Serienfertigung gehen. Das Projekt soll an Bosch-Standorten in Baden-Württemberg, Bayern und im Saarland realisiert werden. Zudem darf das Ministerium nun Sunfire dabei unterstützen, Elektrolyseure der Alkali- (AEL) und der Hochtemperatur-Technologie (SOEC) in die Serienfertigung zu bringen. Das soll den breiten Einsatz der Technologien ermöglichen. Gleichzeitig soll die Produktion als Blaupause für die zukünftige europäische Serienproduktion dienen.

Das Bundesverkehrsministerium wiederum kann jetzt das Projekt „Pegasus“ der Daimler Truck AG fördern. Es zielt darauf, mit auf Brennstoffzellen basierenden Antriebssträngen von Zugmaschinen/Anhänger-Kombinationen den grenzüberschreitenden Güterverkehr auf dem Landweg zu dekarbonisieren und gleichzeitig die wichtigsten Leistungskriterien sowie die Flexibilität der Zugmaschinen beizubehalten. Die Praktikabilität, Zuverlässigkeit und technische Reife dieser neuen Antriebe soll auf mehreren großen Logistikrouten in Zentraleuropa getestet werden.

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Die Erneuerbaren haben zusammen in den ersten sechs Monaten 14 Prozent mehr Strom erzeugt als im Vorjahreszeitraum, hat die AGEE-Stat ermittelt. Ihr Anteil am Brutto-Stromverbrauch stieg auf 49 Prozent.

Mehr Wind und Sonnenschein als im Vorjahr, dazu der Photovoltaik-Zubau der letzten zwölf Monate – das zusammen hat dazu geführt, dass die Erneuerbaren im ersten Halbjahr 2022 in Deutschland mit 137 Terawattstunden 14 Prozent mehr Strom erzeugt haben als im gleichen Zeitraum 2021. Das geht aus Erhebungen der Arbeitsgruppe Erneuerbare Energien-Statistik (AGEE-Stat) hervor. Der Anteil der Erneuerbaren am Brutto-Stromverbrauch lag bei etwa 49 Prozent. Im Gesamtjahr 2021 waren es noch 41 Prozent.

Besonders groß fällt das Plus bei der Photovoltaik aus: Mit etwa 33 Terawattstunden haben die Anlagen fast 22 Prozent mehr Strom erzeugt als im Vorjahreszeitraum. Im Mai und Juni 2022 wurden jeweils neue Rekorde bei der Produktion von Solarstrom erzielt. In den ersten sechs Monaten 2022 wurden etwa 3,65 Gigawatt an neuer PV Leistung installiert. Damit stieg die installierte Leistung von 58,7 Gigawatt Ende 2020 um etwa 6 Prozent auf 62,4 Gigawatt.

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Bereits im vergangenen Jahr hatte sich die Leistung der neuen Photovoltaik-Anlagen im Vergleich zu 2020 im 43 Prozent erhöht. Swissolar sieht viele Gründe für den weiter anhaltenden Photovoltaik-Boom in der Alpenrepublik, jedoch auch Gefahren durch Material- und Personalengpässe. Batteriespeicher sind in der Schweiz immer gefragter.

Das Bundesamt für Energie (BFE) veröffentlichte am Donnerstag seine offiziellen Photovoltaik-Zubauzahlen und konnten den Rekordwert von 683 Megawatt neu installierter Leistung für 2021 vermelden. Ein Plus von 43 Prozent gegenüber dem Jahr zuvor, wobei die Nachfrage in allen Segmenten wuchs. Damit bestätigten sich die kürzlich gemachten Angaben der Netzbetreiber zum Rekordausbau. Nach Einschätzung des Schweizer Branchenverbands setzt sich die positive Entwicklung auch in diesem Jahr fort. Er rechnet mit einem Zubau von 850 bis 900 Megawatt für dieses Jahr – dies wäre erneut ein Anstieg um bis zu 30 Prozent.

Im vergangenen Jahr betrug das Wachstum bei privaten Photovoltaik-Anlagen 60 Prozent und bei industriellen sowie gewerblichen Dachanlagen 53 Prozent. Zuwächse gab es zudem bei Photovoltaik-Kraftwerken mit einer Leistung von mehr als einem Megawatt. Die Neuanlagen waren mit 25,3 Kilowatt im Schnitt leistungsstärker als noch 2020. Zum Jahresende 2021 waren in der Schweiz Photovoltaik-Anlagen mit einer Gesamtleistung von 3,655 Gigawatt installiert. Sie deckten fast sechs Prozent des Strombedarfs im Land.

Nach Einschätzung von Swissolar liegen die Gründe für den Photovoltaik-Boom auf der Hand. „Noch nie war es so naheliegend, eine Solaranlage zu installieren: Sie liefert den Strom für die Elektromobilität und die Wärmepumpe, leistet einen Beitrag an die Versorgungssicherheit und schützt vor den rekordhohen Strompreisen“, erklärte Geschäftsleiter David Stickelberger. Auch die Anzahl der Batteriespeicher habe sich gegenüber 2020 um den Faktor 2,5 erhöht. Etwa jede dritte neue Photovoltaik-Anlage auf einem Einfamilienhaus werde mit einem Heimspeicher kombiniert. Insgesamt habe die installierte Speicherkapazität bis Ende 2021 bei 157.000 Kilowattstunden gelegen.

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Vattenfall und seine Partner SSAB und LKAB haben den Bau einer 100 Kubikmeter großen unterirdischen Anlage zur Speicherung von grünem Wasserstoff abgeschlossen. Salzkavernen gelten als eine flexible und effiziente Option für die Wasserstoffspeicherung.

Vattenfall, der schwedische Stahlhersteller SSAB und das staatliche schwedische Bergbauunternehmen LKAB haben den Bau eines Kavernenspeichers für grünen Wasserstoff in der Nähe des nordschwedischen Luleå abgeschlossen. „Die Einweihungsfeier markiert den Beginn der zweijährigen Testphase, die bis 2024 laufen wird“, so die Unternehmen in einer gemeinsamen Erklärung. „Wasserstoffgas und seine Speicherung sind von zentraler Bedeutung für unsere Energiewende.“

Die 200 Millionen Schwedische Kronen (18,8 Millionen Euro) teure Hybrit-Pilotanlage befindet sich zu gleichen Teilen im Besitz der drei Unternehmen. Es wird erwartet, dass sie noch in diesem Jahr mit der Speicherung von grünem Wasserstoff beginnen kann. Die 100 Kubikmeter große ausgekleidete Felskaverne (LRC) wurde etwa 30 Meter unter der Erde nach dem so genannten ausgekleideten Felskavernenverfahren (LRC) gebaut. Bei der LRC-Methode werden die Wände von Kavernen mit einer Dichtungsschicht überzogen.

„Zu einem späteren Zeitpunkt kann ein Wasserstoffgasspeicher mit einem Volumen von 100.000 bis 120.000 Kubikmetern erforderlich sein, der bis zu 100 Gigawattstunden in Wasserstoffgas umgewandelte Elektrizität speichern kann, was ausreicht, um eine große Eisenschwammfabrik drei bis vier Tage lang zu versorgen“, so die Unternehmen. „In vier Jahren wird die Hybrit-Technologie in der ersten Demonstrationsanlage in Gällivare in großem Maßstab eingesetzt werden, und es ist geplant, dann weitere Eisenschwammfabriken zu bauen“, sagte Lars Ydreskog, Senior Vice President für strategische Projekte bei LKAB.

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Mit neun Millionen Euro förderte das Bundeswirtschaftsministerium die Forschungsarbeiten, an denen unter anderem das Fraunhofer IEE, die TU Braunschweig, die Universität Kassel und SMA beteiligt waren. Die Ergebnisse zeigen, dass selbst bei hoher Einspeisung von Ökostrom die Wechselrichter mit netzbildenden Eigenschaften zur Spannungs- und Frequenzregulierung für einen stabilen Netzbetrieb sorgen.

Sonne und Wind können mittlerweile dafür sorgen, dass Photovoltaik- und Windkraftanlagen die dominierenden Stromerzeugungsquellen in Deutschland sind. Wechselrichter mit netzbildenden Eigenschaften zur Spannungs- und Frequenzregulierung können aber selbst dann für einen stabilen Netzbetrieb sorgen. Dies ist das Kernergebnis des Verbundforschungsprojekts „Netzregelung 2.0“. Ferner evaluierten die Partner – zu denen neben Hersteller SMA das koordinierende Fraunhofer IEE, die TU Braunschweig und die Universität Kassel gehörten – welche Regelungsverfahren und Netzanschlussregelung künftig für Photovoltaik-, Windkraftanlagen und Batteriespeicher erforderlich sind, wie es am Dienstag hieß.

Die Ergebnisse seien zum Abschluss mit Vertretern der Übertragungsnetzbetreiber, Fachverbänden sowie Experten aus Industrie und Wissenschaft diskutiert worden. „In diesem Projekt konnten wir die netzbildenden Fähigkeiten der SMA Batterie-Wechselrichtersysteme für große Photovoltaik-/ Batterie-Kraftwerke erneut erfolgreich unter Beweis stellen und im Hinblick auf die Bedarfe großer, öffentlicher Verbundnetze weiterentwickeln“, kommentierte Andreas Knobloch, Systemarchitekt im Bereich Energy Systems bei SMA und Leiter des SMA Teilprojekts. „Eine Erkenntnis ist aber auch, dass es dringend neuer Regelungsverfahren bedarf, um die Integration dezentraler Energieerzeuger in den Systembetrieb voranzutreiben und für die Betreiber auch kommerziell attraktiver zu gestalten.“ Dafür müssten die technischen und ökonomischen Rahmenbedingungen durch die verantwortlichen Institutionen, Regulierungsbehörden und Netzbetreiber abgesteckt werden. Knobloch forderte zudem eine internationale Harmonisierung der Regeln, damit die Lösungen künftig weltweit einsetzbar seien und die Kosten reduziert werden könnten.

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Spezialglashersteller Schott hat Emissionen durch den Einsatz von Grünstrom mit Herkunftszertifikat bereits um 60 Prozent gesenkt. Bis 2030 will das Unternehmen klimaneutral sein. Wir sprechen im Vorfeld der decarbxpo, in der die altbekannte Energy Storage Konferenzmesse aufgehen wird, mit Sustainability Managerin Anja Schlosser über strombeheizte Schmelzwannen und die Details des Ausstiegs aus der fossilen Produktion.

Schott hat das Ziel bis 2030 klimaneutral zu produzieren, was bedeutet klimaneutral für Sie?

Anja Schlosser: Klimaneutral bedeutet für Schott, dass wir uns im ersten Schritt auf Scope 1 und 2 konzentrieren, betrachten also alle direkten Energieverbräuche. Unsere Schmelzwannen werden Stand heute mit Erdgas betrieben. In Zukunft möchten wir dafür Strom nutzen, also unsere Wannen elektrifizieren, und dann über den Bezug von Grünstrom klimaneutral werden. Dort, wo Erdgas nicht zu hundert Prozent ersetzt werden kann, prüfen wir den Einsatz von grünem Wasserstoff. Über diese beiden Wege möchten wir die Technologien verändern und die Glasschmelze in die Klimaneutralität führen. Und wir schauen auch, inwieweit das bei den Nachverarbeitungsprozessen möglich ist. Wir wissen allerdings, dass 2030 noch nicht jede Wanne erneuert sein wird, weil wir lange Wannenlaufzeiten haben. Das heißt, im Jahr 2030 werden wir noch auf Kompensation von verbleibenden Emissionen angewiesen sein, die wir in Zukunft selbstverständlich weiter reduzieren.

Sie kompensieren über Klimaschutzprojekte?

Genau. Wir arbeiten hart daran, Emissionen erst zu vermeiden und zu reduzieren. Trotzdem werden wir als produzierendes Unternehmen nicht alle Emissionen vermeiden können. Deshalb gleichen wir klimaschädliche Emissionen über Klimaschutzprojekte aus.Unser Fokus liegt auf sogenannten „Nature Based Solutions“. Das heißt, wir haben erste Zertifikate gekauft, die sich auf Klimaschutzprojekte beziehen, wie zum Beispiel Waldschutzprojekte. Dort entziehen die Bäume im Wald der Atmosphäre CO2, das wir dann leider an anderer Stelle an die Atmosphäre abgeben. Wir sind auch auf der Suche nach einem eigenen, exklusiv durch uns finanzierten Projekt. Generell ist uns wichtig, dass wir hier auf strenge internationale Standards setzen. Hier werden dann auch zusätzliche Aspekte der ökologischen und sozialen Nachhaltigkeit berücksichtigt, wie beispielsweise Biodiversität oder die unmittelbare Unterstützung der lokalen Bevölkerung durch die Projekte.

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Das neue EEG ist nun verabschiedet – ohne den im folgenden Beitrag inkriminierten Punkt, der das Aus von Steckermodulen nach sich gezogen hätte. Dieser am 6. Juli verfasste Beitrag ist jedoch insofern weiterhin aktuell, als er berichtet und bewertet, was da – wenn auch vorübergehend – Eingang in den EEG-Entwurf gefunden hatte. Er macht deutlich, wes Geistes Kinder an der EEG-Novellierung mitgewirkt haben und wie kritisch das neue EEG jetzt insgesamt unter die Lupe genommen werden muss.

Wie die EmpowerSource UG (MachDeinenStrom.de) dank gründlicher Beobachtung des derzeit laufenden EEG-Novellierungsprozesses herausfand, ist statt der von den Grünen vor der Wahl heilig versprochenen Entfesselung der Erneuerbaren Energien und gerade auch der Bürgerenergie eine neue und erhebliche Verschlechterung in den Referentenentwurf eingefügt worden: Wenn eine PV-Anlage nicht auf 70 Prozent der installierten Leistung heruntergeregelt werden konnte, hatte der Netzbetreiber bisher die Möglichkeit, die Einspeisevergütung zu reduzieren. In Zukunft soll er eine handfeste Strafzahlung in Höhe von zehn Euro pro installiertem Kilowatt und Monat verhängen können. Ein weiterer Faktor also, der auf den Strompreis erhöhend wirkt.

Das ganz Spezielle besteht aber darin, dass diese Regelung keine Untergrenze hat. Das heißt: auch Kleinsterzeugungsgeräte („Steckermodule“, „Balkonkraftwerke“) wären betroffen. Bislang besteht technisch gar keine Möglichkeit, dass der Netzbetreiber zwecks Abregelung auf diese zugreifen kann. Sollte eine entsprechende Technik entwickelt und vorgeschrieben werden, würden dadurch die Steckermodule derart verteuert, dass es das Aus für dieses Marktsegment bedeuten würde.

In der Tat kann nur dies das unausgesprochene Motiv der neu beabsichtigten Vorschrift sein. Denn für die Netzstabilität sind diese winzigen Erzeugungsanlagen irrelevant. Der von ihnen erzeugte Strom wird sofort in der Wohnung verbraucht, erreicht das Netz also gar nicht. Und wenn mal ein Überschuss auftritt, fließt der zum nächsten Nachbarn und wird von diesem verbraucht – gegen Bezahlung an den Netzbetreiber.

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Die gesamtwirtschaftlichen Kosten für den Umstieg von Gas auf Wärmepumpen sind gering, so das Forschungsinstitut. Unter bestimmten Bedingungen fällt die Rechnung sogar positiv aus.

Was bedeutet der vorgesehene Ausbau des Wärmepumpen-Bestandes auf vier bis sechs Millionen Anlagen bis 2030 für das Stromsystem? Und welche gesamtwirtschaftlichen Kosten verursacht der Umstieg von Gasheizungen auf Wärmepumpen? Diese Fragen hat jetzt ein Team des Deutschen Instituts für Wirtschaftsforschung (DIW Berlin) untersucht.

Drei Szenarien haben die Experten genauer betrachtet. Im ersten liegt die Zahl der 2030 installierten Anlagen bei 3,9 Millionen. Der Zubau findet hier ausschließlich energieeffizienten Ein- und Zweifamilienhäusern statt. Im zweiten Szenario nehmen sie 6,5 Millionen Wärmepumpen an, die auch in weniger effizienten Ein- und Zweifamilienhäusern installiert werden. Im dritten Szenario gehen die Forscher von 7,5 Millionen Einheiten aus. Hier werden auch in Mehrparteienhäusern verschiedener Effizienzklassen Wärmepumpen verbaut.

Da die Windenergie bereits ohne Wärmepumpen an die für das Jahr 2030 angenommenen Ausbaugrenzen von 110 Gigawatt an Land beziehungsweise 30 Gigawatt auf See stoßen wird, muss vor allem Photovoltaik ausgebaut werden, so die Forscher. Sie kommen zu dem Ergebnis, dass im ersten Szenario eine zusätzliche Photovoltaik-Kapazität von knapp vier Gigawatt, im zweiten von gut 18 Gigawatt geschaffen werden muss. Der höhere Bedarf im zweiten Szenario erklärt sich unter anderem daraus, dass die zusätzlichen Wärmepumpen im ersten Szenario noch teilweise mit Überschussstrom aus erneuerbaren Energien gespeist werden können, die im Basisszenario – 1,7 Millionen Wärmepumpen, nur 300.000 mehr als heute installiert – vorhanden sind. Im zweiten Szenario sind diese Überschüsse weitgehend aufgebraucht, so dass mehr Erzeugungskapazität benötigt wird. Im dritten Szenario liegt der zusätzliche Bedarf bei der Photovoltaik mit knapp 37 Gigawatt noch einmal deutlich höher.

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