pv magazine Podcast: Wie viele Gigawatt Photovoltaik-Kleinanlagen müssen auf Deutschlands Dächer?

Eine Verdreifachung des Solarstroms aus Kleinanlagen von geschätzten 6 auf 19 Prozent der Bruttostromerzeugung erscheint ambitioniert. Dazu müssten Anlagen mit 140 Gigawattpeak auf Dächern zugebaut werden. Michael Claußner von Energy Brainpool und Peter Ugolini-Schmidt von EWS Schönau erklären im Podcast, wie dieses Potenzial zustande kommt und gehoben werden kann.

Es gab in den vergangenen Jahren schon einige Schätzungen von Wissenschaftlern zu der Frage, wie viel Solarstrom man eigentlich von deutschen Dächern ernten könnte, wenn alle verfügbaren Dachflächen belegt wären. Doch die tatsächlichen Ausbauzahlen blieben immer weit hinter den Möglichkeiten zurück. Mitte September erschien eine Studie von Energy Brainpool, die sich erneut dieser Frage widmete und, nach verschiedenen Abschlägen, das tatsächlich und in den nächsten zehn Jahren Umsetzbare mit 140 Gigawattpeak bezifferte.

Im Podcast sprechen wir mit Michael Claußner, Mitautor der Studie und Analyst bei Energy Brainpool, und Peter Ugolini-Schmidt vom Auftraggeber und Ökostromanbieter EWS Schönau, welche Annahmen dafür gemacht wurden und wie das Potenzial realisiert werden kann. Ziel ist nicht weniger als eine Verdreifachung des Kleinanlagensegments, das die Autoren als Anlagen bis 100 Kilowattpeak definieren.

Im Ausbauplan der Bundesregierung, so wie er jetzt im EEG verankert werden soll, ist es zwar schon vorgesehen, bis 2030 die installierte Photovoltaik-Leistung auf 100 Gigawatt nahezu zu verdoppeln. Doch auch das würde nicht ausreichen, um eine Ökostromlücke abzuwenden, die bei steigendem Stromverbrauch und gleichzeitigem Atom- und Kohleausstieg unweigerlich entstünde, argumentieren Claußner und Ugolini-Schmidt. Ihrer Ansicht nach ist ein stärkerer Ausbau im Photovoltaik-Kleinanlagensegment daher die beste Lösung, um die Ökostromlücke zu verhindern, da er keine zusätzlichen Flächen benötigt, die Anlagen in der Bevölkerung weithin akzeptiert sind und Strom dort erzeugt wird, wo er verbraucht wird.

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Spin-off des Fraunhofer ISE für nachhaltigere Produktion von Solarzellen

Die Highline Technology GmbH soll ein neu entwickeltes Verfahren kommerzialisieren, bei dem die Metallkontakte auf der Vorderseite der Solarzellen kontaktlos aufgebracht werden. Dies schont Ressourcen und erhöht den Wirkungsgrad, wie es von den Freiburger Forschern heißt.

Highline Technology GmbH heißt die jüngste Ausgründung des Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE. Es soll ein seit zehn Jahren von den Freiburger Wissenschaftlern entwickeltes Verfahren kommerzialisieren. Es geht um ein Dispens-Verfahren für die Metallisierung von kristallinen Solarzellen. Dabei werden die Metallkontakte auf der Solarzellenvorderseite kontaktlos aufgebracht anstatt im bislang üblichen Siebdruck.

Die Technologie lasse sich problemlos in herkömmliche Produktionslinien für Solarzellen integrieren, hieß es am Montag vom Fraunhofer ISE. Der Materialverbrauch von Silber werde um etwa ein Fünftel reduziert. Gleichzeitig werden die Kontakte dünner und mehr Halbleiterfläche steht dem Sonnenlicht zur Verfügung, was eine relative Wirkungsgraderhöhung um etwa ein Prozent zur Folge hat, wie es weiter hieß. Auch versprechen sich die Forderung durch das kontaktlose Druckverfahren bei Verwendung dünnere Wafer eine geringere Ausschussrate. Mit dem neuen Prozess sei perspektivisch zudem eine deutliche Durchsatzsteigerung gegenüber dem bisher üblichen Siebdruckverfahren zu erwarten sowie die Optimierung weiterer Prozessschritte in der Solarzellenfertigung.

Das Start-up erhielt Fördermittel aus dem EXIST-Forschungstransfer des Bundeswirtschaftsministeriums, wie es weiter hieß Zudem sei es auch durch die Fraunhofer Technologie-Transferfond Fonds GmbH – FTTF – finanziert. Highline Technology will künftig weiterhin eng mit dem Fraunhofer ISE PV-TEC zusammenarbeiten. »Wir wollen die am Fraunhofer ISE entwickelte hocheffiziente parallele Dispens-Technologie in den Markt bringen“, erklärt Maximilian Pospischil, Geschäftsführer und Mitgründer des Start-ups. Der Hauptfokus der Solarindustrie liege derzeit auf der Reduktion des Materialverbrauchs und daraus resultierenden Kostensenkungen. „Unsere Dispens-Technologie ist allerdings über die PV-Branche hinaus auch für andere industrielle Produktionsverfahren interessant. Dabei begleiten wir die Firmen vom Anlagenbau über die Prozessintegration bis hin zur Anwendung“, so Paspischil weiter.

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Siemens installiert Sechs-Megawatt-Elektrolyseur in Oberfranken

Die Anlage in Wunsiedel soll ausschließlich mit Solar- und Windstrom betrieben werden. Siemens arbeitet dabei mit lokalen Partnern zusammen.

Fünf Tage lang hielt sich Johann Wolfgang von Goethe 1785 in der oberfränkischen Kleinstadt Wunsiedel auf, um sich wissenschaftlichen Studien zu widmen. Der Dichter beschäftigte sich zeit seines Lebens intensiv mit Fragen der Technik. Sehr wahrscheinlich, dass Goethe, würde er heute leben, bei einer Reise in die Region auch den Energiepark von Wunsiedel besucht hätte. Der Dichter hätte dort einige Schlüsseltechnologien der Energiewende zu sehen bekommen, unter anderem einen 8,4-Megawatt-Batteriespeicher – und demnächst auch einen großen Elektrolyseur.

Siemens Smart Infrastructure will hier zusammen mit dem lokalen Partner WUN H2 eine Anlage zur Erzeugung von Wasserstoff installieren, die in der ersten Ausbaustufe eine Leistung von sechs Megawatt hat. Sie soll 900 Tonnen Wasserstoff pro Jahr liefern. Im Vollausbau sind bis zu 2000 Tonnen möglich, teilt Siemens mit. Der Spatenstich ist für Ende dieses Jahres geplant, Ende 2021 soll der Elektrolyseur in Betrieb gehen.

Betrieben werden soll die Anlage – ein Silyzer 300 von Siemens Energy – ausschließlich mit Solar- und Windstrom. Im Raum Wunsiedel sind zahlreiche Windräder und Photovoltaik-Anlagen installiert. Die Anlage hilft, Netzengpässe zu entschärfen sowie Flexibilität für das Stromnetz bereit zu stellen. Die bei der Elektrolyse anfallende Niedertemperatur-Abwärme sowie der Sauerstoff soll von nahe gelegenen Industriebetrieben verwertet werden.

Der Wasserstoff wird für die lokale Distribution in Druckgasbehälter befüllt und über LKW-Trailer an lokale und regionale Endkunden, im Wesentlichen in den Regionen Oberfranken, nördliche Oberpfalz, südliches Thüringen und Sachsen sowie Westböhmen (Tschechische Republik), geliefert. Die Partner erwägen zudem, im Energiepark später auch eine öffentliche Wasserstofftankstelle für LKW und Busse einzurichten.

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Fraunhofer ISE erzielt neuen Wirkungsgrad-Rekord bei organischen Solarzellen

Die Fraunhofer-Forscher erreichen bei einer organischen Solarzelle mit 1,1 Quadratzentimetern Fläche einen Wirkungsgrad von 14,9 Prozent. Das Fraunhofer ISE arbeitet hier mit dem Materialforschungszentrum FMF der Universität Freiburg zusammen.

Mit dem Einsatz neuer Materialien aus der synthetischen organischen Chemie haben Forscher die Wirkungsgrade organischer Solarzellen in den letzten Jahren deutlich gesteigert. Erzielt wurden diese Erfolge oftmals auf sehr kleinen Laborzellen. Die Werte auf größeren Flächen zu übertragen bedeutet vielfach eine große Herausforderung. Nun haben Wissenschaftler des Fraunhofer ISE in Kooperation mit dem Materialforschungszentrum FMF der Universität Freiburg hier einen Erfolg erzielt: Sie verzeichnen für eine organische Solarzelle mit 1,1 Quadratzentimetern Fläche einen Wirkungsgrad von 14,9 Prozent – ein neuer Rekord.

Die Fraunhofer-Forscher haben bereits vor einiger Zeit ein Zell-Layout entworfen, das den Strom sehr effizient von der aktiven Zellfläche ableitet. „Als wir nun hohe Wirkungsgrade mit einem kommerziellen Absorbermaterial auf kleinen Laborzellen erreichten, wollten wir wissen, ob sich das auch auf der größeren Fläche von 1,1 Quadratzentimetern realisieren lässt. Die Ergebnisse stellten uns sehr zufrieden, da wir keinerlei Einbußen zu verzeichnen hatten“, sagt Birger Zimmermann, Teamleiter für Produktionstechnologie Organischer Solarzellen am Fraunhofer ISE.

Die zertifizierte Messung im CalLab PV Cells des Fraunhofer ISE ergab dann den Wert von 14,9 Prozent. „Dies ist ein wichtiger Schritt in die richtige Richtung“, ergänzt Uli Würfel, Abteilungsleiter Organische und Perowskit-Photovoltaik am Fraunhofer ISE und Gruppenleiter am FMF der Uni Freiburg, „Und wir haben darüber hinaus noch ein paar Ideen, wie sich der Wirkungsgrad weiter steigern lässt. Die nächsten Wochen und Monate werden also sehr spannend.“

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Reaktionen auf EEG-Entwurf: „Albtraum für Photovoltaik-Eigenversorger“

Die Reaktion auf die geplante Novelle waren zu erwarten. Die Erneuerbaren-Branche zeigt sich enttäuscht und fordert weiterhin dringend Nachbesserungen. Gerade die Ausschreibungen für Photovoltaik-Anlagen und die Belastung des solaren Eigenverbrauchs sind vielen Marktteilnehmern ein Dorn im Auge.

„Die geplante EEG-Novelle wird für Unternehmen, die selbst erzeugten Photovoltaik-Strom auch selbst nutzen möchten, zu einem Albtraum“, mit diesen Worten kommentiert Fenecon-Geschäftsführer Franz-Josef Feilmeier den am Mittwoch vom Bundeskabinett verabschiedeten Entwurf für die EEG-Novelle 2021. Mit den geplanten Änderungen werde das Ziel der Klimaneutralität bis 2050 mehr als gefährdet. Feilmeier spricht weiter von einer „Energie-Planwirtschaft“. „Photovoltaik-Sozialismus statt Marktwirtschaft wird jedoch zu einer Vielzahl von Problemen führen“, so seine Prognose.

Auch die Grünen sind enttäuscht von den vorgelegten Plänen, die nach ihren Einschätzung „keine Ausbau-Dynamik“ bei Photovoltaik und Windkraft auslösen werden. „Damit die niedrigen Ausbauziele von Minister Altmaier die klimapolitischen Vorgaben aus Brüssel erfüllen, bedient er sich eines Tricks: Er nimmt an, dass der Stromverbrauch in Deutschland bis zum Jahr 2030 leicht sinkt. Dadurch braucht es deutlich weniger PV- und Wind-Anlagen“, so die Einschätzung von Julia Verlinden, energiepolitische Sprecherin der Grünen, und Fraktionsvize Oliver Krischer. Die Partei hätte sich eine weitergehende Entbürokratisierung gewünscht sowie mehr Engagement beim Mieterstrom und Bürgerenergie.

Der Bundesverband Solarwirtschaft (BSW-Solar) mahnt besonders zwei kritische Punkte an. So werde die geplante Novelle zu einem deutlichen Rückgang des Zubaus bei Photovoltaik-Dachanlagen führen und der Weiterbetrieb von ausgeförderten Anlagen sei nicht gesichert. Zudem werde „, solare Eigenerzeuger systematisch diskriminiert und eine riesige Chance für den dringend notwendigen Ausbau von Speichern bleibe ungenutzt“, hieß es weiter. Während der Ressortabstimmung habe das Bundeswirtschaftsministerium nur geringe Zugeständnisse gemacht. „Jetzt sind die Abgeordneten des Bundestages gefordert, einen Solar-Rollback zu verhindern und aus dem vorliegenden Kabinettsentwurf ein Solarbeschleunigungsgesetz zu machen,“ erklärte Hauptgeschäftsführer Carsten Körnig.

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EEG 2021: Die Zerstörung der Erneuerbaren

In Anlehnung an die vielbeachteten Videos des Youtube-Stars Rezo – „Die Zerstörung der CDU“ (2019) und „Die Zerstörung der Presse“ (2020) – greife ich beim wichtigen Thema der anstehenden EEG-Novelle auch zum Stilmittel der Übertreibung und verwende bewusst diese harte Formulierung. Man kann nämlich die Konsequenzen eines unambitionierten EEG-Entwurfs, wie er vor Kurzem von der Bundesregierung vorgelegt wurde, gar nicht drastisch genug schildern – für die Zukunft der Solarbranche in Deutschland als auch unserer Zivilisation. Hier ist wirklich lautstarker Protest nötig, um nicht eine Entwicklung zu gefährden, die für ein Erreichen jeglicher, noch so niedrig gesteckter Klimaziele, dringend notwendig ist. Ansonsten drohen uns im Verlaufe des kommenden Jahrzehnts bei gleichzeitiger Reduktion der Stromerzeugung aus fossilen Brennstoffen nicht nur die allerseits gefürchtete Stromlücke, sondern noch ganz andere Katastrophen, gegen die die aktuelle Corona-Krise ein lauer Sommerwind ist.

Die Erneuerbaren, allen voran die Windkraft und die Photovoltaik, sind die wesentlichen Bausteine der Energiewende – das ist mittlerweile international anerkannt und findet sich auch im „Green Deal“ der EU-Kommission wieder. Photovoltaik dominiert dabei als wichtigste Technologiequelle die Stromerzeugungskapazitäten – mit einen Rekordzubau von 118 Gigawatt weltweit übertraf die Photovoltaik alle anderen Energieerzeuger. Wind- und Solarenergie stellen damit über 60 Prozent der neuen Kapazitäten und dürfen keinesfalls ausgebremst werden, indem die ohnehin immer geringer werdenden Investitionsanreize für private netzgekoppelte Anlagen weiter in großem Maße verschwinden. Und wir reden hier nicht nur über einen Rückgang des Photovoltaik-Zubaus, der unter Beibehaltung der Vorschläge aus dem Wirtschaftsministerium zu befürchten ist, sondern auch über einen Wegfall von vorhandenen Kapazitäten, nämlich von Photovoltaik-Anlagen, die ab dem kommenden Jahr sukzessive aus der bisherigen Förderung fallen und keine adäquate Einspeisevergütung mehr erhalten sollen. Das kann beim besten Willen keiner verantworten wollen!

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Studie: 140 Gigawatt Potenzial für Photovoltaik-Kleinanlagen bis 2030

Die Bundesregierung strebt bis zum Ende des Jahrzehnts eine installierte Photovoltaik-Leistung von etwa 100 Gigawatt an. Dies reicht nicht aus, um eine Stromlücke zu verhindern, wie viele Strommarktexperten meinen. Energy Brainpool hat nun im Auftrag der EWS Schönau ermittelt, wie hoch das technisch und praktisch machbare Potenzial für Dachanlagen ist bis 2030 und welche Maßnahmen notwendig sind, um es zu heben.

Photovoltaik auf Dächern hat die höchste Akzeptanz in Deutschland und kann die Energiewende in die Städte bringen. Die Elektrizitätswerke Schönau (EWS) haben am Montag ihre neue Studie „EEG-Novelle nutzen Solarenergie stärken – Chancen & Maßnahmen eines beschleunigten Zubaus von PV-Kleinanlagen bis 2030“ vorgestellt. Darin hat Energy Brainpool im Auftrag des Ökoststromanbieters das Potenzial für kleine Photovoltaik-Anlagen in Deutschland ermittelt. Photovoltaik-Kleinanlagen sind dabei alle bis 100 Kilowattpeak Leistung, wie Studienautor Michael Claussner bei der Vorstellung der Studie erklärt. Dabei sollte es nicht um Visionen gehen, sondern um das technische und praktisch machbare Potenzial. Das Ergebnis: 170 Gigawatt Photovoltaik-Zubau sind bis 2030 für Deutschland für Klimaziele und die Verhinderung einer Stromlücke notwendig. Bis zu 140 Gigawatt davon könnten auf den Dächern als Kleinanlagen realisiert werden.

In einem solchen Szenario würde sich der Anteil der Photovoltaik-Kleinanlagen am Strommix verdreifachen. Im Fall einer ambitionierten CO2-Bepreisung – Energy Brainpool hat in seinen Annahmen einen Preis von 79 Euro pro Tonne für 2030 angenommen – würden die Treibhausgasemissionen der Energiewirtschaft auf 157 Megatonnen im Jahr 2030 gesenkt und damit würden die Minderungsziele deutlich übertroffen. Gleichzeitig würde das Ziel erreicht, einen Erneuerbaren-Anteil von mindestens 65 Prozent bis 2030 zu erreichen, wie Claußner ausführt.

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Umweltausschuss für deutliche Erhöhung des EU-Klimaziels

Mit deutlicher Mehrheit wollen die Parlamentarier ehrgeizigere Ziele für 2030 festlegen. So sollen die CO2-Emissionen bis dahin um 60 Prozent gegenüber 1990 reduziert werden. Nun sind die Mitgliedsstaaten gefragt.

Der Umweltausschuss des EU-Parlaments hat sich am Freitag für deutlich ehrgeizigere Klimaziele ausgesprochen. Der zuständige Umweltausschuss nahm den Bericht über das EU-Klimagesetz mit einer Mehrheit von 46 Ja-Stimmen bei 18 Nein-Stimmen und 17 Enthaltungen an. Damit unterstützen die Abgeordneten, das Ziel der Klimaneutralität bis 2050 in der EU-Gesetzgebung zu verankern. Gleichzeitig fordern sie ehrgeizigere CO2-Minderungsziele bis 2030. Die CO2-Emissionen sollen demnach um 60 Prozent gegenüber 1990 gesenkt werden, nicht nur wie von der EU-Kommission vorgeschlagen um 50 bis 55 Prozent. Auch ein Zwischenziel für 2040 fordert der Umweltausschuss.

Die EU-Parlamentarier wollen zudem, dass die Kommission bis Ende Mai 2023 einen Vorschlag vorlegt, wie die Klimaneutralität im Jahr 2050 über ordentliche Entscheidungsverfahren erreicht werden könne. Zudem müsse gemäß der Entwicklung weltweit eine regelmäßige Überprüfung des Fahrplans erfolgen. In ihrem Bericht fordern die Abgeordneten von der EU-Kommission zudem, alle relevanten Rechtsvorschriften, die zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen beitragen, zu bewerten und Änderungen vorzuschlagen. Alle zwei Jahre müsse es von der Kommission und den Mitgliedsstaaten zudem einen Fortschrittsbericht im Blick auf das Erreichen der Klimaziele geben. Die Fortschritte sollen von einem unabhängigen wissenschaftlichen Gremium überwacht werden.

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Energyra, ISC Konstanz und TNO stellen bleifreies Rückseitenkontakt-Solarmodul aus Europa vor

Das niederländische Solarunternehmen Energyra und die Forschungsinstitute ISC Konstanz und TNO haben ein bleifreies Modul mit dem Namen „IconIQ“ vorgestellt, das Ende des Jahres in Serienfertigung gehen soll. Die verwendete Zebra-Zelltechnologie erlaubt im Prinzip Zellwirkungsgrade bis zu 24 Prozent bei einem kostengünstigen Produktionsprozess.

Dieses Jahr wird wieder verstärkt über Pläne diskutiert, mehr Fertigung zurück nach Europa zu bringen. Vergangene Woche haben das niederländische Solarunternehmen Energyra und die Forschungsinstitute ISC Konstanz und TNO einen Schritt in diese Richtung gemacht und auf einer Veranstaltung in kleinem Rahmen in Amsterdam das „IconIQ”-Modul vorgestellt, das Ende des Jahres bei Energyra in Serienfertigung gehen soll. Das Modul besteht aus Rückkontaktzellen mit der so genannten Zebra-Technologie, die das ISC-Konstanz entwickelt hat, und einer bleifreien Verbindungstechnik, die vom niederländischen Forschungsinstitut TNO entwickelt wurde.

Die Technologie verspricht gegenüber Modulen aus Standardzellen höhere Wirkungsgrade und eine höhere Robustheit gegenüber thermomechanischen Belastungen, teilen die Akteure mit. Außerdem werde Wärme besser abgeführt, was zu niedrigeren Modultemperaturen führe. Niedrigere Temperaturen bedeuten höhere Erträgen führe.

Das „IconIQ-Greenfab“-Konsortium, zu dem außer den genannten Unternehmen laut Informationen auf der Webseite auch DSM (Rückseitenfolien und Coating) gehört, will Fertigung in großem Maßstab zurück nach Europa holen. Ein jährliches Produktionsvolumen von 5 Gigawatt würde die Herstellungskosten auf ein Niveau senken, auf dem die Module konkurrenzfähig zu asiatischen Modulen wären, heißt es in der Pressmitteilung. Die Produktion würde den CO2-Fußabdruck eines Moduls im Vergleich zu heute senken, weil die Transportwege kürzer werden. Außerdem würde sie direkt 3.000 Arbeitsplätze in der Photovoltaikindustrie und 15.000 Arbeitsplätze im Umfeld schaffen.

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Wasserstoff to go

Wystrach hat eine Lösung entwickelt, die Wasserstoff-Tankstellen überall dort ermöglicht, wo sie gebraucht werden. Die 350-bar-Wasserstoff-Betankungslösung eignet sich auch für Schwerlast-Fahrzeuge.

Wasserstoff wird als das Öl der Zukunft gehandelt. Nun präsentiert das Unternehmen Wystrach mit dem „WyRefueler“ eine mobile Tankstellenlösung für Wasserstoff. Sie eignet sich für zahlreiche Anwendungen und besteht aus zwei Komponenten: dem Tank- und dem Tankstellencontainer, wie eine Sprecherin auf Anfrage von pv magazine erklärte. Diese seien als Wechselbrücke gebaut und könnten unabhängig voneinander transportiert werden. Die 350-bar-Wasserstoff-Betankungslösung sei dabei nicht für PKW, wohl aber für Schwerlast-Fahrzeuge wie Busse, Bahnen, LKW oder Baumaschinen und Transportfahrzeuge an Häfen und Flughäfen geeignet.

„Das System wird binnen eines Tages auf- bzw. abgebaut und benötigt lediglich einen 63A-Anschluss“, sagte Wolfgang Wolter, Geschäftsführer Technik und Vertrieb bei Wystrach. Die Basisvariante bestehe aus einem 20 Fuß Tankcontainer, 313 Kilogramm Wasserstoff-Nutzvolumen, 88 Kilogramm Pufferspeicher und einer vertankbaren Menge von 180 Kilogramm Wasserstoff pro Tag. „Das System kann nach Kundenwunsch modifiziert werden, etwa mit einem größeren Tankcontainer-Volumen, stärkerem Kompressor oder zusätzlicher Kühlung“, so Wolter. Der „WyRefueler“ sei grundsätzlich mit einer intelligenten Steuerung ausgestattet und autark funktionsfähig.

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