Solarzellen der Zukunft - anders?

Die Solarzelle der Zukunft wird leicht und mechanisch flexibel sein und sich mithilfe von Druckprozessen kostengünstig herstellen lassen. 

Effizientere Materialien und neue Architekturen für die organische Photovoltaik zu entwickeln, sind die Ziele des BMBF-geförderten neuen Forschungsvorhabens POPUP. Ein interdisziplinäres Team um Dr. Alexander Colsmann vom Lichttechnischen Institut (LTI) des KIT erarbeitet für POPUP ein vertieftes Grundverständnis und erforscht neue Architekturen für semi-transparente und lichtundurchlässige Solarzellen und -module. Zu dem nun gestarteten Projekt „Entwicklung neuer Materialien und Devicestrukturen für konkurrenzfähige Massenproduktionsverfahren und Anwendungen der organischen Photovoltaik“ (POPUP) tragen insgesamt zehn führende Hochschulen, Forschungseinrichtungen und Unternehmen aus verschiedenen Bereichen bei. Die Koordination liegt bei dem Pharma- und Chemieunternehmen Merck. Das Gesamtbudget für das insgesamt drei Jahre laufende Projekt beträgt 16 Millionen Euro. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) stellt dem Konsortium einen Förderbetrag von 8,2 Millionen Euro zur Verfügung, den Rest tragen die am Projekt teilnehmenden Unternehmen. Zur Umsetzung des Forschungsvorhabens erhält das KIT eine Förderung von einer Million Euro.

POPUP soll der organischen Photovoltaik zum Durchbruch verhelfen. Dazu entwickelt das Konsortium deutlich effizientere und stabilere Materialien für kostengünstige, industriell anwendbare Druck- und Beschichtungsverfahren sowie neue Architekturen für flexible und starre, semi-transparente und lichtundurchlässige Solarmodule. Das KIT hat die Aufgaben, ein Grundlagenverständnis zu erarbeiten sowie mit den Industriepartnern neue Bauelement-Architekturen für semi-transparente und lichtundurchlässige Solarzellen und -module zu erforschen.

Je nach Anwendungsgebiet werden die Solarzellen auf flexiblen Kunststofffolien oder auf starren Glasträgern gefertigt. Die KIT-Wissenschaftler verfolgen bei ihren Arbeiten zur organischen Photovoltaik zwei entscheidende Ziele: prinzipiell vollständige Druckbarkeit der Solarzellen sowie Verzicht auf Indiumzinnoxid (ITO) als Elektrodenmaterial. Bei flexiblen Trägern setzen die Forscher stattdessen leitfähige und transparente Folien ein. Bei Glasträgern hingegen untersuchen sie eine entsprechende Abscheidung transparenter Elektroden auf Basis von metallischen Mikrostrukturen und leitfähigen Pufferschichten. Darüber hinaus widmet sich das Team am KIT der Erforschung hocheffizienter semi-transparenter Solarzellen und Minimodule aus organischen Halbleitern. Das Team erforscht damit eine der Schlüsseltechnologien und ein entscheidendes Alleinstellungsmerkmal der organischen Photovoltaik.

Die beteiligten Industriepartner streben mittel- bis langfristig die Herstellung organischer Solarmodule über konkurrenzfähige Massenproduktionsverfahren an – beispielsweise zur Integration in Fahrzeuge, um die Stromversorgung für die Bordelektronik zu unterstützen, in Gebäude und Glasfassaden, zur Energieversorgung für freistehende Gebäude und Geräte, Notfallsysteme, Verkehrs- und Navigationshilfen. Auch zur netzunabhängigen Stromversorgung im Freizeitbereich oder zum Laden mobiler Verbraucher-Geräte lassen sich die neuartigen Technologien einsetzen. Die Ergebnisse des KIT-Forscherteams werden den verschiedenen Anwendungen direkt zugutekommen.

Der Verbund POPUP umfasst zehn Partner, die langjährige Erfahrungen in der organischen Photovoltaik besitzen und auf ihren Arbeitsgebieten technologisch führend sind: Merck, Darmstadt; Zentrum für Angewandte Energiesysteme, Erlangen; PolyIC GmbH & Co. KG, Fürth; Karlsruher Institut für Technologie, Karlsruhe; Leonhard Kurz Stiftung & Co. KG, Fürth; Belectric OPV GmbH, Nürnberg; Webasto Gruppe, Stockdorf; Siemens AG, Erlangen; Centrosolar Glas GmbH & Co. KG, Fürth; Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung, Stuttgart. Die Partner kooperieren in einer arbeitsteiligen, branchenübergreifenden und multidisziplinären Wertschöpfungskette.

Quelle:  Karlsruher Institut für Technologie

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Deutsche wollen weiter ausbauen

Die Große Koalition in Deutschland will den Ausbau der erneuerbaren Energien auf das Niveau vor Fukushima drosseln. Aber: Gemäss einer Umfrage von Greenpeace Energy wollen 79 Prozent der Deutschen erneuerbare Energien zügig weiter ausbauen.

Anders als Union und SPD es im Koalitionsvertrag vorsehen, sprechen sich 79 Prozent der Deutschen für einen weiteren zügigen Ausbau der erneuerbaren Energien aus. Das ist das Ergebnis einer repräsentativen Umfrage von TNS Emnid im Auftrag von Greenpeace Energy eG. Während 30 Prozent der Befragten das  Ausbautempo beibehalten möchten, wünschen sich 49 Prozent sogar einen schnelleren Ausbau als bisher. Lediglich 20 Prozent plädieren für ein langsameres Tempo. „Eine deutliche Mehrheit ist dagegen, dass die Große Koalition die Energiewende  kaputtregiert und fordert, beim Ausbau weiter Gas zu geben“, sagt Marcel Keiffenheim, Leiter Energiepolitik von Greenpeace Energy. 

 

Noch vor der Atomkatastrophe in Fukushima plante die Bundesregierung aus Union und FDP laut Nationalem Aktionsplan für erneuerbare Energie einen durchschnittlichen Zubau pro Jahr von 2,18 Prozent bis zum Jahr 2020. Mit einem Anteil von 40 bis 45 Prozent Ökostrom im Jahr 2025 bewegt sie sich jetzt lediglich zwischen 1,25 und 1,67 Prozent Ausbaurate pro Jahr. Das ist ein deutlicher Rückschritt. Die Regierung verschleiert diesen Umstand und spricht im Koalitionsvertrag von „Ausbaukorridoren“.

 
Ein schneller Ausbau, wie ihn sich eine große Mehrheit der Deutschen wünscht, führt außerdem zu einer kräftigen Kostenersparnis. Das geht aus einer Studie hervor, die das Forum Ökologisch-Soziale Marktwirtschaft e.V. (FÖS) im Auftrag von Greenpeace Energy im September 2013 erstellt hat. Erneuerbare-Energien-Anlagen produzieren schon heute zum Teil deutlich günstiger Strom als der konventionelle Kraftwerkspark. Bis 2030 summiert sich der Kostenvorteil auf insgesamt 54 Milliarden Euro, bis 2050 sogar auf 522 Milliarden Euro. Die Hauptgründe für die positive Bilanz der erneuerbaren Energien: Atom und Kohle verursachen Umweltschäden, die von der Allgemeinheit getragen werden müssen. Jede Kilowattstunde grüner Strom hilft, diese Umweltschäden zu vermeiden. Zum anderen schmelzen die Kosten für Ökostrom-Anlagen dank technischer Weiterentwicklung und wachsender Routine mehr und mehr dahin.

Für die Umfrage „In welchem Tempo sollten die erneuerbaren Energien in Deutschland in den nächsten vier Jahren ausgebaut werden?“ hat Greenpeace Energy eG TNS Emnid Anfang Dezember 1.019 Bundesbürger ab 18 Jahren befragen lassen.

Quelle: Greenpeace Energy

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Der Mond - ein Solarpark?

Eine japanische Firma will den Mond zu einem Solarpark machen. Ein 400 Kilometer breiter Gürtel soll die Energieproblematik damit für immer lösen. 

Die Tokioter Shimizu Corporation will auf dem Mond eine riesige Solaranlage errichten und einen 400 Kilometer breiten Gürtel von Solarzellen um den Äquator des Erdtrabanten legen. Die entstehende Energie soll per Laser oder Mikrowellenstrahlen zur Erde übertragen werden. Der Baubeginn ist für 2035 vorgesehen. Weil immer ein Teil des Solargürtels der Sonne zugewandt ist, lässt sich laut Konzept 24 Stunden am Tag und sieben Tage die Woche Strom erzeugen, womit das Problem von Solaranlagen mit schlechtem Wetter auf der Erde umgangen wird. Wolken gibt es schließlich auf dem Mond nicht. Insgesamt soll der Gürtel 11.000 Kilometer lang sein, so lang wie der Äquator.

Von der Sonnenseite soll die mit den Solarzellen erzeugte Energie per Stromkabel zunächst auf die der Erde zugewandte Mondseite geleitet und dann mit Laseranlagen und Mikrowellenantennen an Empfangsstationen zum blauen Planeten gesendet werden. 13.000 Terawatt soll die Anlage produzieren können - im Vergleich zu 4.100 Terawatt, welche 2011 in den gesamten USA generiert wurden, schreibt der Telegraph.

"Ein Wechsel vom Verbrauch limitierter Ressourcen zu unlimitiertem Verbrauch sauberer Energie ist der ultimative Traum der Menschheit", heißt es auf der Firmenwebseite. "Der 'Luna Ring' macht diesen Traum durch geniale Ideen in Verbindung mit fortgeschrittenen Weltraum-Technologien wahr." Der Bau des Solar-Äquators soll durch Roboter erfolgen, die 24 Stunden täglich von der Erde aus gesteuert werden.

Laut Shimizu können aus der Monderde außerdem Keramik, Glas, Sauerstoff, Beton, Wasser und Solarzellen hergestellt werden. Zu den geschätzten Kosten macht der Konzern keine Angaben. Zwar hat die Katastrophe von Fukushima die japanische Bevölkerung offener für alternative Energiequellen werden lassen, dennoch erscheint der Plan derzeit noch wie Science Fiction. So bezweifelt man beim Technologie-Fachmagazin Wired sogar, dass Shimizu die notwendigen Grundbesitzrechte zum Baustart auf dem Mond erwirbt.

Quelle: pressetext.redaktion

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Finanzierungsmodell mit Potenzial

Der japanische Elektrokonzern Toshiba steigt in den deutschen Photovoltaikmarkt ein und lanciert ein neues Geschäftsmodell: Solarstrom zum Eigenverbrauch in Mietshäusern. 

Die Toshiba Corporation (Tokio, Japan) gab bekannt, dass das Unternehmen mit einem neuartigen Vor-Ort-Verbrauchsmodell für Wohngebäude in das Photovoltaik-Geschäft in Deutschland einsteigen wird. Mit dem Solar-Geschäftsbetrieb soll im März 2014 begonnen werden, nachdem Photovoltaik-Systeme in Wohngebäuden in Villingen-Schwenningen sowie in Ostfildern (Baden-Württemberg) installiert wurden, die von der größten Immobiliengesellschaft Deutschlands betrieben werden, der GAGFAH mit Sitz in Essen.

Obwohl Deutschland im Jahr 2000 einen Einspeisetarif für Solarstrom eingeführt hat und die Nutzung der Photovoltaik zugenommen hat, erhielten die Verbraucher in letzter Zeit jedes Jahr höhere Stromrechnungen und Erzeuger bekamen eine geringere Einspeisevergütung für Solarstrom. Toshiba präsentiert ein Vor-Ort-Verbrauchsmodell, das unabhängig vom Einspeisetarifsystem funktionieren und auch das regionale Netz und die Umwelt entlasten soll. Das System werde mit einer Reihe von Pensionsfonds finanziert und geführt, berichtet Toshiba. Der deutsche Zweig von Toshiba International Europe (TIL) mit Sitz in Großbritannien werde die Photovoltaik-Systeme für Familienapartments installieren, betreiben und verwalten, die sich im Besitz der GAGFAH befinden.

Bewohner von Wohnhäusern sollen Solarstrom günstiger kaufen können als Elektrizität vom Versorger: TIL werde den Solarstrom mit den Pensionsfonds kaufen und an die Bewohner der Wohnhäuser zu einem niedrigeren Preis verkaufen als dem, den die Stromversorger berechnen. Wenn die Photovoltaik-Anlagen nicht in Betrieb sind, an bewölkten Tagen und nachts, wird TIL Strom im Großhandel kaufen und der Bevölkerung zum gleichen Preis wie Strom vom Solarenergiesystem verkaufen, heißt es in der Pressemitteilung. Toshiba will in Deutschland zunächst Photovoltaik-Anlagen für 750 Wohnungen mit einer Gesamtleistung von 3 Megawatt (MW) installieren und dies bis 2016 auf 100 MW erhöhen.

Solarstrom-Speicher und Energiemanagement sollen folgen. Künftig will das Unternehmen auch stationäre Batterien installieren und ein Mikro-Energiemanagementsystem (μEMS) integrieren. Ziel von Toshiba sei es, ein sich selbst tragendes System für den Solarstrom-Verbrauch und es in einem Servicegeschäft anwenden, das Energiemanagement in Echtzeit unterstützt. Durch den Aufbau ihres Geschäfts mit intelligenten Netzen werde Toshiba die Integration und Nutzung verstreut liegender Energiequellen fördern, die lokalen Anforderungen und Bedingungen entsprechen. 

Quelle: Sonnenseite / Toshiba Corporation 2013

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Die Kombination bringt's

Das dreijährige Forschungsprojekt »Kombikraftwerk 2« ist beendet, wie die Zeitschrift Photon mitteilt. Ziel war die Simulation einer Stromversorgung aus 100 Prozent erneuerbaren Energien. Die zur Netzstabilisierung erforderliche Regelenergie stammte im Szenario aus Gaskraftwerken, die mit Methan aus »Power to Gas«-Anlagen versorgt wurden. 

Überschüssiger Strom wird hierbei zur elektrolytische Erzeugung von Wasserstoff genutzt, der zusammen CO2 zu Methan umgewandelt wird. Laut einer Mitteilung der zum Projektkonsortium gehörenden Siemens-Forschung Corporate Technology ging das Szenario dabei von der Verwendung von abgeschiedenem CO2 fossiler Kraftwerke aus; technisch ist auch die Gewinnung von CO2 aus der Luft möglich. Basierend auf Wetter- und Stromverbrauchsdaten wurden für jede Stunde eines Jahres Stromerzeugung und -bedarf sowie die daraus resultierenden Stromtransporte im Netz ermittelt. Die Steuerung von Windkraftanlagen über die Rotorstellung und von Photovoltaikanlagen über die Wechselrichter war Teil der Simulation und eines begleitenden Feldversuchs. Nach Angaben von Siemens wurde bewiesen, »dass ein nur mit regenerativem Strom gespeistes deutschlandweites Netz in Zukunft stabil betrieben werden kann.« Neben Siemens waren an dem Vorhaben der Deutsche Wetterdienst, der Windanlagenbauer Enercon, das Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES), der Biogasanlagenbauer Ökobit, die Leibnitz Universität Hannover, der Wechselrichterhersteller SMA Solar Technology, der Solarkonzern Solarworld und die Agentur für Erneuerbare Energien beteiligt. 

Gemäss der Firmenmitteilung von Siemens werden die Erneuerbaren Energien im Stromerzeugungsmix weltweit immer größere Bedeutung bekommen. Vorreiter hier ist Deutschland. Während die Diskussionen um das richtige Marktmodell für eine erfolgreiche Energiewende noch laufen, zeigt sich auf technischer Seite, dass die große Herausforderung, nämlich die natürlichen Schwankungen von Wind- und Solarenergie, künftig beherrschbar sein werden. Das Forschungsprojekt Kombikraftwerk 2 beweist, dass ein nur mit regenerativem Strom gespeistes deutschlandweites Netz in Zukunft stabil betrieben werden kann. Die Partner - darunter die globale Siemens-Forschung Corporate Technology - zeigten zudem, dass Solar-, Wind- und Biogaskraftwerke bereits heute einen Beitrag zur Systemstabilität leisten können, wenn sie zu einem intelligent gesteuerten Kombikraftwerk zusammengeschaltet sind.

In dem Szenario spielen neben Wind, Solar-, Bio- und Geothermieanlagen sowie Wasser- und Pumpspeicherkraftwerken sogenannte Power-to-Gas-Anlagen eine zentrale Rolle. Überschüssiger Strom dient zur elektrolytischen Erzeugung von Wasserstoff, der - zusammen mit dem aus fossilen Kraftwerken abgetrennten CO2 zu Methan umgewandelt - in das öffentliche Gasnetz eingespeist wird. Daraus erzeugen Gaskraftwerke bei Engpässen Strom. Auf der Grundlage von Wetter- und Stromverbrauchsdaten ermittelten die Simulationen für jede Stunde eines Jahres räumlich hoch aufgelöst Stromerzeugung und -bedarf sowie die daraus resultierenden Stromtransporte im Netz.

Um Blackouts zu vermeiden, müssen Netzfrequenz und -spannung stabil gehanlten werden. Kraftwerke sind verpflichtet, hierfür bestimmte Mengen an Blind- und Regelleistung bereitzustellen. Um die Leistungsreserven vorzuhalten, wurden in dem Szenario Windkraftanlagen über die Rotorstellung gedrosselt und Photovoltaikanlagen über die Wechselrichter abgeregelt, die den Strom ins Netz einspeisen. Die Simulationen und der Feldversuch zeigen, dass ein Kombikraftwerk aus erneuerbarer Erzeugung, Gasturbinen und Speichern innerhalb von Sekunden die nötige Leistung liefern kann.

Die Experten von Siemens Corporate Technology stellten Optimierungsberechnungen zum wirtschaftlichen Bau von Elekrolyseuren und Methankraftwerken an und ermittelten den Netzausbaubedarf. Sie berechneten außerdem für jeden Zeitpunkt und jeden Ort die Leistungsflüsse im Stromnetz und ermittelten zusammen mit der Universität Hannover den jeweiligen Blind- und Regelleistungsbedarf und wiesen damit detailliert nach, wie zu jedem Zeitpunkt des Jahres die Systemstabilität gewahrt bleibt. Partner im dem dreijährigen Forschungsprojekt Kombikraftwerk 2 waren neben Siemens der Deutsche Wetterdienst, Enercon, das Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES), Ökobit, die Leibniz Universität Hannover, SMA Solar Technology, SolarWorld, und die Agentur für Erneuerbare Energien. 

Quelle: Siemens

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KEV ab 2014 - näher zur Parität

Der Bundesrat hat im Oktober die Tarife 2014 der Kostendeckenden Einspeisevergütung (KEV) festgelegt. Swissolar, der Fachverband für Sonnenenergie, begrüsste es damals, dass das Bundesamt für Energie nicht an der im August vorgeschlagenen extremen Kürzung der Einspeisetarife für Photovoltaik festgehalten hat. Im Folgenden ein Vergleich der KEV-Vergütungen für Solarstrom mit Tarifen, die Haushalte ab 2014 in der Schweiz für eine Kilowattstunde Strom bezahlen müssen.

Darstellungen vergrössern mit Klick auf Tabelle/Grafik!

Die Darstellungen zeigen, wie hoch die KEV-Vergütung ab kommendem Jahr ausfällt (oben), welcher Haushaltstarif dannzumal in der besonders günstigen Gegend von Zürich resp. in der teuren Gemeinde Brigels/Breil zu zahlen ist (Mitte) - und wie hoch die Strompreise für einen Vierpersonen-Haushalt in der gesamten Schweiz liegen (rot = besonders teuer - unterste Grafik). In solchen teuren Gebieten liegt der Haushalttarif teils bereits weit über 20 Rappen pro Kilowattstunde - und kommt damit in die Nähe der Vergütungen für Solarstrom. Dort beginnt sich der Eigenverbrauch zu lohnen.

Quellen:
- Medienmitteilung Bundesrat vom 23.10.13
- Strompreis in der Gemeinde suchen
- Swissolar
 
©  Solarmedia

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Südafrika: Nächster heisser Markt

Für den deutschen Anlagenbauer Juwi ist es das größte Einzelprojekt der Firmengeschichte. Der Auftrag bestätigt nach Meinung der Verantwortlichen Juwi's erfolgreiches Internationalisierungskonzept - vor allem aber die wachsende Bedeutung des neuen Solarmarktes Südafrika und auch der Schwellenländer insgesamt für die Solartechnologie. 

Juwi ist gemäss einer Firmenmitteilung auch international weiter auf Erfolgskurs. In Südafrika soll das Unternehmen für den unabhängigen Stromerzeuger Sonnedix nahe Prieska in der Provinz Nordkap einen 86 Megawatt (MW) großen Solarpark bauen. Beim Bieterverfahren des Südafrikanischen Renewable Energy Independent Power Producer Programms (REIPPP) erhielt der Juwi-Kunde den Zuschlag für die Projektrechte. Nach Abschluss der Finanzierungsarrangements 2014 soll mit dem Bau begonnen werden. 
 

Der Northern Cape in Südafrika bietet hervorragende Bedingungen für die Solarenergie. Nahe Prieska bauen Sonnedix, die südafrikanische Firma Mulilo und Juwi den 86 Megawatt großen Mulilo Sonnedix Prieska Solarpark. Bildquelle: Sonnedix

 

 

Ans Netz gehen könnte das Sonnenkraftwerk bereits in der zweiten Jahreshälfte 2015. Für Juwi ist der „Mulilo Sonnedix Prieska Solarpark“ das bisher größte Einzelprojekt der Firmengeschichte. Bislang war dies der 71 MW große Solarpark Lieberose in der Gemeinde Turnow-Preilack in Brandenburg. juwi-Vorstand Jochen Magerfleisch wertet den Auftrag als Beleg für die erfolgreiche Internationalisierung des Wörrstädter Unternehmens: „Wir haben es geschafft, juwi erfolgreich in den globalen Boommärkten für Solarenergie zu etablieren und werden in den kommenden Jahren weiter von der Ausbaudynamik in diesen Ländern profitieren.“

Auch Sonnedix ist von Juwis internationaler Expertise im Bau von großen Solarparks überzeugt. „Wir sind froh mit Juwi einen der erfahrensten Unternehmen für die Realisierung von großen Solar-Freiflächenanlagen an Bord zu haben“, so Franck Constant, Präsident von Sonnedix. „Bei Juwi wissen wir das Projekt in sehr guten Händen“, so Constant weiter. Weltweit hat Juwi bislang mehr als 1.500 Photovoltaikanlagen ans Netz gebracht.
 
„Für uns ist der Auftrag ein Meilenstein in der noch jungen Firmengeschichte. Wir sind stolz darauf, dass wir uns als bevorzugter EPC-Dienstleister eines der sechs PV-Projekte in der dritten Bieterrunde des Energieministeriums sichern konnten“, so Greg Austin, Geschäftsführer von Juwi-Südafrika. Für die Juwi-Tochter am Kap der Guten Hoffnung ist es bereits das fünfte Solarprojekt – aber das mit Abstand Größte. Neben den EPC-Dienstleistungen wird Juwi auch die Betriebsführung für das PV-Projekt übernehmen. „Zudem freuen wir uns darauf, unseren Partner Sonnedix dabei zu unterstützen, ein erfolgreiches Projekt umzusetzen“, ergänzt Juwi-Vorstand Jochen Magerfleisch. Mit dem Bau des Solarparks bei Prieska wird juwi erneut eine wichtige Rolle bei der Transformation des südafrikanischen Energiesektors in Richtung Nachhaltigkeit spielen. Juwis Expertise bei der Realisierung großer Solarprojekte ist weltweit gefragt: „Wir begrüßen sehr, dass juwi über diese internationale wie lokale Erfahrung beim Bau von Solarprojekten in Südafrika verfügt“, so Olivier Renon, Ländermanager Südafrika bei Sonnedix.

Quelle: Juwi 

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