Das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg appelliert, größere Teile der Wertschöpfungskette nach Deutschland und Europa zu holen. Zudem sollte Deutschland aktiv dazu beitragen, ein sogenanntes Important Project of Common European Interest (IPCEI) für die Photovoltaik auf den Weg zu bringen.

Im ersten Halbjahr 2022 haben erneuerbaren Energien rund die Hälfte des Bruttoinlandstromverbrauchs gedeckt. Das zeigen vorläufige Berechnungen des Zentrums für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) und des Bundesverbands der Energie- und Wasserwirtschaft (BDEW). „Die sinkenden Gasflüsse aus Russland haben die Energieversorgung in Deutschland in eine Ausnahmesituation gebracht“, so BDEW-Chefin Kerstin Andreae. Der sicherste Weg, um solche Situationen in Zukunft zu vermeiden, sei ein zügiger Ausbau der erneuerbaren Energien als Schlüssel zu einer grünen Strom- und Wärmeversorgung, einer mit Wasserstoff produzierenden Industrie und einer klimaneutralen Mobilität.

In diesem Zusammenhang erinnert das ZSW daran, dass bei der Photovoltaik mit dem angestrebten Ausbaupfad auf 215 Gigawatt installierter Leistung in Deutschland im Jahr 2030 ein nie dagewesenes jährliches Installationsvolumen von 22 Gigawatt pro Jahr ab dem Jahr 2026 zu realisieren ist. „Der hiermit verbundene Umsatz in einer Größenordnung von 150 Milliarden Euro dürfte aber aus heutiger Sicht zu einem großen Teil nach China fließen“, so Frithjof Staiß, geschäftsführender Vorstand des ZSW. „Diese Abhängigkeit von chinesischen Herstellern – bei Wafern stammen 96 Prozent der Weltmarktproduktion aus China – stellt zudem ein erhebliches Risiko für die Realisierung der ambitionierten, für den Klimaschutz und die Energiesicherheit in Deutschland aber zwingend zu erreichenden Ausbauziele dar.“

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Die Technologien und Konzepte für Floating PV sind ausgereift, berichten Experten – auch für Anlagen, die nearshore oder offshore im Meer verankert werden. Allerdings muss der Entwurf zur EEG-Novelle bei schwimmender Photovoltaik nachgebessert werden.

Während die schwimmende Photovoltaik (Floating PV) in Japan oder China schon lange etabliert ist, ist die Zahl der Anlagen in Deutschland noch sehr überschaubar. Doch das Potenzial ist riesig, zeigen sich Tobias Völkel von Sinn Power und Boris Heller von Erdgas Südwest auf der von Cornelia Lichner (pv magazine) moderierten Group Discussion zum Thema im Rahmen der pv magazine Roundtables Europe 2022 überzeugt – das gilt für Anlagen auf Seen genauso wie für solche auf dem Meer. Interessenten können über diesen Link kostenfrei an den pv magazine Roundtables teilnehmen.

Erdgas Südwest hat hierzulande bereits mehrere Photovoltaik-Anlagen auf Baggerseen installiert. Sie eignen sich perfekt für die Versorgung der Kieswerke am Ufer, da deren Lastprofil optimal zu dem der Anlage passt, so Heller. Je nach Auslegung sind damit Stromgestehungskosten von sieben bis elf Cent pro Kilowattstunde möglich. Für die Abnehmer bedeutet das in der Regel eine Stromkosten-Ersparnis von fünf bis sieben Cent.

Die Erfahrung zeigt, dass eine Verankerung am Ufer einfacher zu realisieren ist als die Befestigung am Seegrund. In wie weit die Verschmutzung der Module mit Vogelkot zum Problem werden könnte, muss vorher geklärt werden, sagt Heller – das unterscheidet sich von Standort zu Standort stark. So oder so lassen sich die Module aber über Wartungsstege gut reinigen.

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Eine Studie von Lichtblick zeigt, dass das Energiewende-Potenzial von Ein- und Zweifamilienhäusern bislang nur zu einem Bruchteil ausgeschöpft ist. Bei Umstieg auf Wärmepumpen und Elektroautos könnten Haushalte mit Photovoltaik vier Fünftel ihres gesamten Energiebedarfs selbst erzeugen.

Fast elf Millionen Ein- und Zweifamilienhäuser gibt es in Deutschland. Zur Energiewende tragen sie bislang nur wenig bei – obwohl sie ein enormes Potenzial haben. Das geht aus dem Prosumer Report 2022 hervor, die der Energieversorger Lichtblick mit Daten von EUPD Research erstellt hat.

Die Bestandsaufnahme zeigt, dass die Photovoltaik die am weitesten verbreitete Energiewende-Technologie im Eigenheim ist: Fast 16 Prozent der Häuser erzeugen heute Solarstrom. Strombetriebene Wärmepumpen kommen in acht Prozent der Eigenheime zum Einsatz. Über Heimspeicher verfügen gut vier Prozent der Haushalte in Ein- und Zweifamilienhäuser, bei Elektroautos sowie Smart Metern sind es drei Prozent, mit Energiemanagement-Systemen sind zwei Prozent der betrachteten Gebäude ausgestattet.

Das Zubau-Tempo hat 2021 bei fast allen Technologien angezogen. Wurden etwa 2020 noch 159.000 neue Photovoltaik-Anlagen auf Eigenheimen installiert, waren es 2021 insgesamt 208.000. Die installierte Leistung in diesem Segment lag Ende 2021 bei 13,5 Gigawatt.

Aus den Bestandszahlen hat Lichtblick einen Prosumer-Index errechnet, der den Stand der Energiewende in den Eigenheimen abbildet und ihn mit dem Potenzial abgleicht– aktuell liegt der Index bei 9,5 von 100 Punkten. Lichtblick will ihn künftig jährlich aktualisieren.

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Mit dem Einsatz von flüssigem Wasserstoff will Daimler Truck eine Reichweite von 1.000 Kilometern und mehr erzielen. Die Serienfertigung soll in der zweiten Hälfte dieses Jahrzehnts beginnen.

Daimler Truck hat ein Prototyp eines Brennstoffzellen-LKWs in Betrieb genommen, um den Einsatz von flüssigem Wasserstoff zu erproben. Der Hersteller setzt auf flüssigen statt auf gasförmigen Wasserstoff, weil dieser bezogen auf das Volumen eine deutlich höhere Energiedichte hat. Das verspricht Reichweiten, die mit denen eines konventionellen Diesel-LKWs vergleichbar sein sollen. Daimler Truck peilt hier bei Serienfahrzeugen eine Marke von 1.000 Kilometern und mehr an. Damit eignen sich die Fahrzeuge nach Ansicht des Unternehmens besonders für den schweren Fernverkehr. Der Start der Serienfertigung ist für die zweite Hälfte des Jahrzehnts vorgesehen.

Für den Feldversuch hat Daimler Truck gemeinsam mit dem französischen Spezialisten für technische Gase Air Liquide im Entwicklungs- und Versuchszentrum in Wörth bei Karlsruhe eine Tankstelle für flüssigen Wasserstoff (LH2) eingerichtet. Während des Betankungsvorgangs wird -253 Grad Celsius tiefkalter Flüssigwasserstoff in zwei jeweils seitlich am Fahrgestell montierte Tanks mit einem Fassungsvermögen von je 40 Kilogramm gefüllt. Durch eine leistungsfähige Isolierung der Fahrzeugtanks kann der Wasserstoff dort für eine ausreichend lange Zeit ohne aktive Kühlung auf Temperatur gehalten werden.

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Eine Analyse von Aurora Energy Research zeigt, dass die Preise für grünen Wasserstoff bis 2025 auf rund 5 Euro pro Kilogramm sinken dürften. Die maximale Projektrentabilität wird demnach erreicht, wenn Photovoltaik- und Windkraftanlagen mit einem Elektrolyseur kombiniert werden, der eher klein dimensioniert ist.

Grüner Wasserstoff wird gerade für die Industrie als essentiell angesehen, wenn es um die Dekarbonierung und Energieversorgung der Zukunft geht. Noch steckt die Wasserstoffwirtschaft jedoch in den Anfängen: Bis 2030 sollen die Erzeugungskapazitäten auf 10 Gigawatt nach dem Willen der Bundesregierung erhöht werden. Nach Angaben von Aurora Energy Research sind sogar bereits Projekte im 21 Gigawatt Gesamtleistung in Deutschland angekündigt, doch nur ein Bruchteil davon realisiert. Den Bedarf der Industrie schätzen die Analysten auf bis zu 300 Terawattstunden grünen Wasserstoff bis 2050.

Damit die Industrie wirklich auf grünen Wasserstoff setzt, muss er auch rentabel sein. Die Analysten gehen davon aus, dass sich die durchschnittlichen Kosten für die Erzeugung von grünem Wasserstoff in Kombination mit einer Erneuerbaren-Anlagen bis 2025 auf rund 5 Euro pro Kilogramm reduzieren werden. Sie nehmen ferner an, dass die industriellen Abnehmer in den kommenden Jahren bereit sein werden, mehr als die 5 Euro pro Kilogramm für grünen Wasserstoff zu zahlen.* Ab 2030 sind die Analysten jedoch optimistisch, dass sich die Kosten durch Importe für grünen Wasserstoff weiter reduzieren werden. Dafür müsse jedoch die Transportinfrastruktur wie Häfen und Pipelines erstmal aufgebaut sein.

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Eine neue Antireflexbeschichtung half den Freiburger Wissenschaftlern den Wirkungsgrad um 1,5 Prozent unter konzentriertem Sonnenlicht zu steigern. Nach Angaben des Freiburger Instituts haben sie damit die bislang effizienteste Solarzelle der Welt entwickelt.

Mehrfachsolarzellen haben das Potenzial, die Wirkungsgrade der aktuell gängigen Photovoltaik-Technologien deutlich zu erhöhen. Im Projekt „50Prozent“ verriet bereits der Name, was die Forscher des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE erreichen wollen. Dabei kommen sie ihrem Ziel immer näher. Nun haben sie mit Hilfe einer neuen Antireflexbeschichtung die Effizienz der bislang besten Vierfach-Solarzelle von 46,1 auf 47,6 Prozent bei 665-facher Sonnenkonzentration verbessert. Die Ergebnisse stellten sie auf dem aktuell stattfindenden „2. Internationalen TandemPV Workshop“ in Freiburg vor.

Das Forschungsprojekt „50Prozent“ läuft bereits seit zwei Jahren. Es wird vom Bundeswirtschaftsministerium gefördert. Ziel ist die Herstellung einer Solarzelle mit 50 Prozent Wirkungsgrad, wobei jede einzelne Schicht optimiert werde und prozesstechnologische Verbesserungen an den Metallkontakten unternommen würden. „Wir wollen mit unserer Arbeit einen Beitrag leisten, um die konzentrierende Photovoltaik noch effizienter und wettbewerbsfähiger zu machen, denn wir glauben, dass dies die nachhaltigste Form der erneuerbaren Stromerzeugung ist“, erklärt Frank Dimroth, Abteilungsleiter für III-V Photovoltaik und Konzentrator-Technologie am Fraunhofer ISE.

Seit einem Jahr finden die Forschungsarbeiten am damals eröffneten Zentrum für höchsteffiziente Solarzellen statt. Bereits 2016 sei gemeinsam mit dem französischen Hersteller Soitech die Schichtstruktur der Vierfach-Solarzellen entwickelt worden, hieß es weiter. Es handele sich um eine obere Tandemsolarzelle aus Gallium-Indium-Phosphid (GaInP) und Aluminium-Gallium-Arsenid (AlGaAs), die von Soitec auf eine untere Tandemsolarzelle aus Gallium-Indium-Arsenid-Phosphid (GaInAsP) und Gallium-Indium-Arsenid (GaInAs) gebondet wurde. Diese sei nun mit verbesserten Kontaktschichten und einer vierlagigen Antireflexionsschicht versehen worden. Damit sinken dem Fraunhofer ISE zufolge die Widerstandsverluste sowie die Reflexion auf der Vorderseite der Zelle, der in einem breiten Spektralbereich von 300 bis 1780 Nanometern empfindlich sei. Herkömmliche kristalline Solarzellen absorbierten das Sonnenlicht nur bis zu einer Wellenlänge von 1200 Nanometern und benötigen damit keine solch breitbandige Entspiegelung, so die Forscher aus Freiburg weiter.

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Video: Die Situation bei Wechselrichtern und Speichern bezeichnete pvXchange-Gründer Martin Schachinger in einem Gespräch auf der Intersolar Europe als dramatisch. Währenddessen sind die Probleme in China auf die Modulpreise noch nicht durchgeschlagen. Doch was helfen alle Komponenten, wenn es keine Handwerker gibt, die Photovoltaik-Anlagen installieren können?

Ein paar Tage ist es bereits her: Die europäische Solar- und Speicherindustrie traf sich in München zur The Smarter E und die Stimmung war allerorts optimistisch bis überschwänglich. Die Bilanz fiel so auch äußerst positiv aus: Mehr als 65.000 Besucher drängten sich in den drei Tagen durch die 12 Messehallen, in diesen 1356 Aussteller präsent waren. In einem Video hat pv magazine versucht, die Stimmung einzufangen. Denn nicht alles ist aktuell rosig, etwa wenn es um Photovoltaik-Komponenten oder Handwerkerkapazitäten geht, zeigt sich eine Diskrepanz zu den hohen Zielen.

„Wir haben eine dramatische Situation bei Wechselrichtern und Speichern, was eben immer zu Preiserhöhungen führt. Bei Modulen sind wir im Moment noch relativ entspannt“, sagte so Martin Schachinger, Gründer von pvXchange. Probleme in China hätten sich noch gar nicht richtig auf die Preisentwicklung bei den Modulen ausgewirkt. „Es kann allerdings sein, dass sich der Lockdown in China in zwei oder drei Monaten dann auch hier preislich bemerkbar macht“, so Schachinger weiter.

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Forscher der Universität im dänischen Aarhus und der TU Berlin haben ausgerechnet, dass in Europa von 2025 bis 2035 jährlich insgesamt 400 Gigawatt neuer Photovoltaik- und Windenergie-Leistung zugebaut werden muss, um dem Pariser Klimaabkommen gerecht zu werden.

Ohne CO2-Abscheidung aus der Luft wird es nicht möglich sein, in Europa bis Mitte des Jahrhunderts Treibhausgasneutralität zu erreichen. Zu diesem Ergebnis kommen Forscher der Universität im dänischen Aarhus, mit Unterstützung von Kollegen der TU Berlin. Zugleich weisen sie darauf hin, dass der Kontinent zwischen 2025 und 2035 jährlich 400 Gigawatt an zusätzlicher Solar- und Windenergieleistung benötigt.

Die Wissenschaftler haben den Weg des europäischen Energiesystems zu einer Netto-Null-Energieversorgung und zur Begrenzung des globalen Temperaturanstiegs in diesem Jahrhundert auf 1,5 Grad modelliert. Die Ergebnisse wurden letzte Woche in der Zeitschrift Joule veröffentlicht.

Der Studie zufolge muss das Stromnetz ausgebaut werden, um die Flut der intermittierend erzeugenden erneuerbaren Energien aufnehmen zu können. Power-to-X-Technologien, einschließlich der Erzeugung von grünem Wasserstoff, werden auch benötigt, um schwer dekarbonisierende Industrien, die Luftfahrt, die Schifffahrt und den Güterverkehr mit Strom zu versorgen. Grüner Wasserstoff ist unverzichtbar, um die fluktuierenden Erträge von Solar- und Windparks auszugleichen.

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Der bayerische Ministerrat hat den Weg frei gemacht für den Erwerb eines Grundstücks für das geplante Wasserstofftechnologie-Anwenderzentrum (WTAZ) in Pfeffenhausen bei Landshut. Das Zentrum wird sich ab 2024 auf die Wertschöpfungskette der Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologien für die Mobilität konzentrieren. Es soll Unternehmen die Möglichkeit geben, entsprechende Produkte zu entwickeln, zu testen und zu zertifizieren. Zur Produktion von grünem Wasserstoff soll am Standort bis 2023 ein fünf Megawatt starker Elektrolyseur installiert werden.

Bayern will die Einrichtung mit mindestens 30 Millionen Euro unterstützen. Das WTAZ gehört zu den vier Nationalen Wasserstoffzentren in Deutschland. Die Bundesregierung will die Zentren mit insgesamt 72,5 Millionen Euro fördern.

Mit Daimler Truck steht bereits ein Ankernutzer für das WTAZ bereit. Das Unternehmen will in Pfeffenhausen Brennstoffzellen-LKWs prüfen. „Die Entscheidung von Daimler Truck zeigt, wie wichtig das WTAZ für den Hochlauf der Wasserstofftechnologie in der Mobilität ist“, sagt der bayerische Wirtschaftsminister Hubert Aiwanger (Freie Wähler). Gerade im Schwerlastverkehr bilde Wasserstoff eine ideale Alternative zu fossilen Brennstoffen. „Nur dadurch schaffen wir die Verkehrswende hin zu klimaneutralen Fahrzeugen auf unseren Straßen.“

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Der Energiedienstleister Erdgas Südwest zählt zu den Pionieren der schwimmenden Photovoltaik in Deutschland. So hat das badische Unternehmen bereits vor drei Jahren erste Floating-Anlagen auf heimischen Seen installiert. Nun soll eine weitere hinzukommen: Zusammen mit den Stadtwerken Baden-Baden will Erdgas Südwest auf dem Kühlsee in Iffezheim eine schwimmende Anlage mit einer Leistung von bis zu sechs Megawatt errichten. Die Partner haben das Projekt jetzt dem Gemeinderat präsentiert, der nun das Genehmigungsverfahren anstoßen muss. Die Installation könnte im Sommer 2023 starten.

Die Stadtwerke Baden-Baden erwerben einen Teil der Anlage und beliefern das am und im See tätige Kieswerk EKS Eugen Kühl und Söhne mit grünem Strom. Mit dem verbleibenden Anteil der Photovoltaik-Anlage versorgt Erdgas Südwest die Kronimus AG Betonsteinwerke in direkter Nachbarschaft.

„Baggerseen sind optimal geeignet, um darauf Solarkraftwerke zu schaffen“, erklärt Boris Heller, Projektverantwortlicher bei Erdgas Südwest. „Sie stehen in keiner Flächenkonkurrenz und liefern genau dann grünen Strom, wenn er von den Kies- und Betonsteinwerken für den Betrieb von Maschinen, Baggern und Förderbändern benötigt wird.“

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