Samstag, 25. Oktober 2014

Vorderhand ohne Speicher

Die Schweizerische Energiestiftung (SES) hat diese Woche eine Veranstaltung organisiert, um der in der Schweiz oft mit unsachlichen Argumenten geführten Debatte rund um Stromspeicher auf den Grund zu gehen und sie auf eine wissenschaftliche Basis zu stellen. Speicherexperten und ein Vertreter der Schweizer Stromwirtschaft sind der Frage nachgegangen, ob es in der Schweiz neue Stromspeicher braucht.

Dirk Uwe Sauer, Professor für elektrochemische Energiewandlung und Speichersystemtechnik (RWTH Aachen) hat in seinem Referat eindrücklich gezeigt, dass der Ausbau der erneuerbaren Energien nicht auf Speicher warten muss. Ein stabiles Netz braucht nicht Speicher, sondern Flexibilität. Und die ist heute schon vorhanden. Zudem wird der Speicher- bzw. Flexibilitätsmarkt dynamisch wachsen, weil immer mehr Speicher, die zu einem anderen Primärnutzen als Netzdienstleistungen angeschafft wurden (z.B. Elektromobilität, Notstrombatterien oder Optimierung des Eigenverbrauchs) diese kostengünstig erbringen können.

Das Podium war sich einig: Es besteht kein Bedarf nach weiteren Pumpspeicherwerken. Gemäss Niklaus Zepf ist das 2,1 Milliarden teure Projekt Linthtal 2015 keine Goldgrube, aber innerhalb von 30 Jahren erwarte die Axpo eine bescheidene Rendite. Woher diese Zuversicht kommt, wo doch andere, wesentlich günstigere Projekte wie Lago Bianco (Repower) oder Grimsel 3 (KWO) angesichts der aktuellen Marktlage sistiert wurden, blieb offen. Zepf erwartet eine «limitierte Konkurrenz» zwischen Grossspeichern (Pumpspeicher) und dezentralen Speichern – und glaubt nicht, dass wir in ein Speicherproblem hineinkommen.

Das bekräftigt auch Andreas Ulbig: Die Schweiz ist für den Atomausstieg gerüstet, neue Stromspeicher sind in absehbarer Zeit nicht nötig. Professor Sauer weist ausserdem darauf hin, dass Grossspeicher für dezentrale Stromproduktion, wie sie die neuen erneuerbaren Energien in der Schweiz in Zukunft erbringen werden, nicht geeignet sind. Dies weil durch den Transport zwischen verschiedenen Netzebenen Verluste entstehen. Dezentrale Speicher können Kosten für Netz- und Speicherausbau vermeiden und steigern die Effizienz des Systems.

Pumpspeicher sind wie Batteriespeicher und die meisten anderen Speicherarten Tages- und keine Saisonspeicher. Allerdings ist sich die Wissenschaft einig, dass bis zu einem Anteil erneuerbarer Energien von rund 80% (in Deutschland sind es heute 25%) keine Probleme zu erwarten sind bezüglich der Verlagerung von Strom vom Sommer in den Winter.

Fazit der Veranstaltung:  Neue Stromspeicher haben keine Priorität. Der Atomausstieg erfordert zuerst verbindliche Abschaltdaten für die bestehenden AKW und den beschleunigten Ausbau erneuerbarer Energien. Erst ab einem hohen Anteil Strom aus Photovoltaik und Wind (für Deutschland gemäss einer Studie von Agora Energiewende ab 60%) stellen sich möglicherweise Fragen bezüglich Netzstabilität. Heute beträgt der Anteil Solarstrom in der Schweiz rund 1%, bis 2035 sollen es gemäss SES rund 25% sein. Ob die Antwort darauf Speicher oder andere Möglichkeiten zum Ausgleich zwischen Produktion und Verbrauch (Lastmanagement, Netzausbau, Abregeln von Produktion) ist, wird später entschieden werden. Die Politik macht also nichts falsch, wenn sie den Zubau von erneuerbaren Energien und Effizienz beschleunigt, und den Pumpspeicher- und Netzausbau bremst bzw. keine Steuergelder in dessen Förderung investiert.


Freitag, 24. Oktober 2014

Solarstromspeicher immer belieber

Immer mehr Deutsche machen sich unabhängiger von steigenden Strompreisen. Der Markt für Solarstromspeicher zieht im nördlichen Nachbarland deutlich an. Der Staat fördert dort Speicher mit günstigen Krediten und Tilgungszuschüssen. 

Das Interesse an Solarstromspeichern ist in den vergangenen Monaten spürbar gewachsen. Darauf weisen die jüngsten Zahlen des staatlichen Speicherförderprogramms hin. Während in den ersten fünf Monaten des Jahres durchschnittlich knapp 340 Förderanträge pro Monat genehmigt worden waren, sprach die zuständige KfW-Bank von Juni bis August fast 600 Förderzusagen monatlich aus.   

„Immer mehr Menschen wollen sich jetzt noch unabhängiger machen und entscheiden sich für eine solare Selbstversorgung rund um die Uhr. Solarstromspeicher sind die perfekte Ergänzung einer Photovoltaik-Anlage und ein wichtiger Baustein der Energiewende“, sagt Carsten Körnig, Hauptgeschäftsführer des Bundesverbandes Solarwirtschaft (BSW-Solar). Solarstrom aus der eigenen Photovoltaik-Anlage ist deutlich günstiger als Strom vom Energieversorger. Oft haben Haushalte aber gerade dann einen hohen Stromverbrauch, wenn ihre Solarmodule wenig oder keinen Solarstrom produzieren — etwa in den Abendstunden. Mit einem Stromspeicher kann der günstige Solarstrom immer dann genutzt werden, wenn er benötigt wird. „Steigt die Eigenversorgungsquote, sinkt die Abhängigkeit vom Energieversorger“, so Körnig. „Mit einem Speicher entscheidet man sich für einen dauerhaft niedrigen Strompreis.“   

Seit Beginn des staatlichen Förderprogramms im Mai 2013 wurden bereits mehr als 6.500 Anlagen gefördert. Der durchschnittliche Tilgungszuschuss ist auf 3.300 Euro pro Antrag gestiegen; die Größe der geförderten Speicher nimmt zu. Die KfW-Bank fördert die Installation einer Photovoltaik-Anlage und eines Batteriespeichers mit einem zinsgünstigen Darlehen. Zusätzlich werden bis zu 30 Prozent der Anschaffungskosten als Tilgungszuschuss übernommen. Zur Qualitätssicherung empfiehlt der BSW-Solar die Ausstellung eines Photovoltaik-Speicherpasses, die der Verband gemeinsam mit dem  Zentralverband der Deutschen Elektro- und Informationstechnischen Handwerke entwickelt hat. Diese wird auch von der KfW bei der Gewährung der Förderzuschusse als Nachweis einer sachgerechten Speicher-Installation akzeptiert. Der BSW-Solar informiert darüber hinaus anschaulich und  kostenfrei rund um das Thema Solarstromspeicher. 

Weitere Informationen über Solarstromspeicher und die Fördermöglichkeiten: www.die-sonne-speichern.de und www.photovoltaik-anlagenpass.de

Donnerstag, 23. Oktober 2014

Freiflächen-Anlagen bringen's

Freiflächen-Solarkraftwerke sind notwendig für eine kostengünstige Energieversorung des deutschen Bundeslandes Bayern. Die Prognos Studie "Zukunft der bayerischen Stromversorgung" belegt dies eindrucksvoll.

Die Prognos-Studie "Zukunft der bayerischen Stromversorgung" belegt eindrucksvoll, dass Freiflächen-Solarkraftwerke für eine kostengünstige Energieversorgung in Bayern notwendig sind. In der aktuellen Diskussion um die Weiterentwicklung der Energiewende und die damit verbundene Debatte über die Notwendigkeit der großen Netztrassen (z.B. Südlink) müssen die Themen der Versorgungssicherheit und der Kostenoptimierung oberste Prämisse für das Energiekonzept der bayerischen Staatsregierung sein, welches Ministerin Aigner morgen dem Landtag präsentieren wird. Der Industriestandort Bayern, als Wirtschaftsraum Nr. 1 in Europa, ist auf eine sichere und bezahlbare Energieversorgung angewiesen.

In diesem Energiekonzept muss die Grundversorgung aus prognostizierbaren und kostengünstigen Erneuerbaren Energien geleistet werden. Freiflächen-Solarkraftwerke können dabei eine deutlich größere Rolle als bisher spielen. Die Studie belegt, dass Freiflächen-Solarkraftwerke, die heute installiert werden, für die folgenden Jahrzehnte, die mit Abstand günstigste aller Energiequellen sind, sogar substanziell günstiger als Windkraftanlagen. Ergänzend zu den wetterabhängigen Erneuerbaren Energien sind schnell regelbare Gaskraftwerke der perfekte Partner und stärken sich gegenseitig in der Wirtschaftlichkeit und Versorgungssicherheit. Die Gaskraftwerke garantieren die notwendige Kapazität, Freiflächen-Solarkraftwerke reduzieren den relativ teuren Brennstoffimport nach Bayern.

Eine Energieproduktion aus Sonne und Gas, kombiniert mit Energiespeichern, stellt somit die umweltfreundlichste und dauerhaft günstigste Form der Energieversorgung für Bayern dar. Sie bewahrt den Industriestandort Bayern langfristig vor steigenden Strompreisen.

Die Studie "Die Zukunft der bayerischen Stromversorgung" 

Quelle: BELECTRIC  2014

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Solarenergie auch im Winter

Solaranlagen auf dem Dach produzieren im Winter bis zu einem Drittel ihrer Jahresmenge.

Sie leisten damit zwar weniger als im Sommer, sind aber auch in der dunklen Jahreszeit wertvolle Strom- und Wärmelieferanten - das zeigen Analysen von Stiebel Eltron. Von der Sonnenstrahlung eines Jahres in Deutschland entfallen nach Angaben der Deutschen Energie-Agentur (dena) in Berlin statistisch auf das Winterhalbjahr von Oktober bis März etwa 21 Prozent - also ein Fünftel. "Von April bis Oktober erwirtschaftet eine Photovoltaikanlage zwei Drittel ihres Jahresertrags", sagt Karlheinz Reitze, Geschäftsführer Vertrieb und Marketing beim Heiz- und Wärmetechnikunternehmen Stiebel Eltron. "Immerhin das restliche Drittel schafft sie in den Wintermonaten." Photovoltaikanlagen produzieren durch das Licht der Sonne mit blau schimmernden Modulen Strom. Dieser kann ins Netz eingespeist oder direkt am Produktionsort im privaten Haushalt verbraucht werden.

Auch Solarthermie-Anlagen leisten im Winter wertvolle Dienste. Sie erzeugen nicht Strom, sondern erwärmen das Wasser. Einfache, kleine Anlagen sorgen für Warmwasser in Küche und Bad, die größeren Kombianlagen unterstützen auch die Heizung. Eine Solarthermieanlage schafft selbst noch im Dezember und Januar rund 10 Prozent des Wärmebedarfs der Heizung. "Bei Warmwasser deckt sie sogar 20 bis 25 Prozent im Winter ab", sagt Stiebel-Eltron-Geschäftsführer Reitze. Im Sommer und in den Übergangszeiten kann sie bis zu 100 Prozent des Wassers erwärmen.

Wichtig ist, dass die Kollektoren und Module beim Einbau richtig aufgestellt werden. Die Neigung ist entscheidend für die Leistung. Damit Solaranlagen auch im Winter so viel Strom und Wärme wie möglich produzieren, sollten sie etwas steiler montiert werden. Das hat auch den Vorteil, dass Schnee automatisch abrutscht.

Photovoltaik-Anlagen arbeiten vollkommen wartungsfrei. Es empfiehlt sich aber eine regelmäßige Sichtkontrolle auf Beschädigungen etwa durch Hagel oder andere Wettereinflüsse. Solarthermieanlagen benötigen grundsätzlich alle fünf Jahre eine Wartung. Dabei wird unter anderem der Druck geprüft, mit dem die Solarflüssigkeit durch die Rohre fließt. Ist dieser zu gering, besteht die Gefahr der Verdampfung von Solarflüssigkeit. Dies kann dazu führen, dass die Solarpumpe und andere Komponenten beschädigt werden. Zudem sollte überprüft werden, ob genügend Frostschutzmittel in der Solarflüssigkeit ist. Eine Wartung kostet etwa 250 bis 300 Euro. Doch sie lohnt sich, denn kaputte Anlagen liefern weder im Sommer noch im Winter warmes Wasser und Heizwärme.

Quelle: sonnenseite.com

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Mittwoch, 22. Oktober 2014

So sieht die Energiezukunft aus

Das Photovoltaik-(PV)-Unternehmen Endreß & Widmann Solar GmbH hat in Neuenstadt am Kocher (Baden-Württemberg) einen vollständig energieautarken Büro- und Werkstattkomplex in Betrieb genommen. «EnFa – Die Energiefabrik» kommt zu 100 Prozent ohne Anschluss an das öffentliche Stromnetz aus und nutzt ausschließlich Erneuerbare Energien.  

Photovoltaik- und Speicheranlagen für die unabhängige Stromversorgung lieferte die IBC SOLAR AG, eines der nach eigenen Angaben weltweit führenden Systemhäuser für Photovoltaik. Entwickler und Bauherr der EnFa ist der Solarunternehmer Friedhelm Widmann, ein „Zertifizierter Fachpartner“ von IBC SOLAR und Visionär, wenn es um die Energieversorgung der Zukunft geht. Nach neunmonatiger Bauzeit war es geschafft: EnFa – Die Energiefabrik versorgt seither die Nutzer der gut 350 m² großen Produktions- und ca. 600 m² großen Bürofläche ausschließlich mit Erneuerbaren Energien. Einen Anschluss an das öffentliche Stromnetz gibt es nicht. Auf einer Grundfläche von rund 30 m² ist die komplette Energiezentrale als Herzstück des autarken Gebäudekomplexes aufgebaut worden.

„Die Motivation für den Bau der EnFa liegt in der unsäglichen Diskussion um die Machbarkeit und die Finanzierung der Energiewende“, sagt Bauherr und Diplom-Ingenieur Friedhelm Widmann. „Ich wollte zeigen, dass wir schon im Jahr 2014 in der Lage sind, eine stabile und wirtschaftlich interessante Energieversorgung zu realisieren, welche ausschließlich auf Erneuerbaren Energien basiert. Die EnFa zeigt schon jetzt eine Möglichkeit, wie Deutschland im Jahr 2050 einzig und allein mit Erneuerbaren Energien versorgt wird.“ Die Gestehungskosten für den EnFa-Strom sprechen für sich. Widmann kann, je nach Erzeugungsform, mit dauerhaft niedrigen Preisen zwischen 6 und 20 Cent pro Kilowattstunde (kWh) rechnen. Deutlich weniger, als jeder Energieversorger verlangt.

Die autarke Versorgung der EnFa basiert auf einem Mix verschiedener Erzeugungs- und Speicherarten. Ein Photovoltaiksystem mit 112 Kilowattpeak (kWp) stellt eine gleichmäßige Energieerzeugung über den gesamten Tag sicher. Dafür wurden die Module auf dem Dach und an der Fassade in unterschiedliche Himmelrichtungen ausgerichtet. Ist überschüssige Sonnenenergie vorhanden, die nicht direkt verbraucht werden kann, wird diese in einen 400 kWh großen Batteriespeicher geladen. Ein mit Biogas gespeistes Blockheizkraftwerk (BHKW) mit 40 kW elektrischer Leistung wird dann eingesetzt, wenn an strahlungsarmen Tagen die Sonnenenergie nicht ausreicht. Photovoltaik- und Batteriesystem wurden von IBC SOLAR geliefert. Der Anteil des Photovoltaiksystems an der Gesamtenergieversorgung der EnFa liegt bei rund 80 Prozent.

Da für die autarke Versorgung nicht nur Strom benötigt wird, werden die Büroräume mit einer Wärmepumpe gekühlt und beheizt. Büros mit hohen Raumtemperaturen gehören damit der Vergangenheit an: Gerade im Sommer, wenn Kühlung benötigt wird, scheint die Sonne besonders  intensiv und versorgt so die Wärmepumpe. Reicht hingegen im Winter die Sonnenenergie für die Beheizung der EnFa durch die Wärmepumpe nicht aus, wird das BHKW zusätzlich als Energielieferant angefordert.

Bei der Nutzung der Energie geht die EnFa aber noch einen entscheidenden Schritt weiter. Über drei Elektrotankstellen werden die firmeneigenen E-Fahrzeuge vor Ort geladen: „Das Fahrgefühl mit Elektroautos, welche ausschließlich mit erneuerbarem Strom betrieben werden, ist fantastisch“ erläutert Friedhelm Widmann. Und günstig ist es obendrein: 100 Kilometer Fahrt mit dem grünstrombetanktem E-Auto kosten gerade mal 85 Cent, wohingegen der klassische Benzinbetrieb mit satten 9 Euro zu Buche schlägt.

Die Abstimmung zwischen Erzeugern und Verbrauchern erfolgt über eine eigens entwickelte Software. In diese hat der Diplom-Ingenieur Widmann das Know-how seiner 20-jähringen Berufserfahrung einfließen lassen. Die Software greift auf eine Wettervorhersage über drei Tage zu, errechnet daraus den Wärme- bzw. Kühlbedarf für das Gebäude und managt die variable Gestaltung der Raumtemperaturen, die Nutzung von abschaltbaren Verbrauchern, die optimierte Beladung der Elektroautos sowie die Stabilisierung des autarken Stromnetzes. EnFa – Die Energiefabrik zeigt damit in prototypischer Weise, wie ein vernetztes und intelligentes Stromnetz funktionieren sollte. Ganz so, wie man es sich für das Jahr 2050 deutschlandweit erhofft.


Quelle: IBC-Solar

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Montag, 20. Oktober 2014

Kontakte für höheren Wirkungsgrad

Gemeinsam mit den Industriepartnern MERCK, HERAEUS und ASYS haben Forscher des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE neuartige Materialien und Verfahren für das kontaktlose Applizieren feinster, homogener Kontaktfinger entwickelt. 

Die sogenannte Dispens-Technologie kann problemlos in herkömmliche Produktionslinien für Siliciumsolarzellen integriert werden und dort den für das Aufbringen der Vorderseiten-Metallkontakte üblichen Siebdruck ersetzen: der Materialverbrauch wird reduziert, die Kontakte werden dünner und mehr Halbleiterfläche ist dem Sonnenlicht ausgesetzt, was eine Erhöhung der Stromausbeute und somit des Wirkungsgrads um ca. 2 % relativ zur Folge hat. Auch andere Produktionsschritte in der Solarzellenfertigung lassen sich mit dem neuen Verfahren optimieren.

Bei der Dispens-Technologie werden die von den Projektpartnern MERCK und HERAEUS neu entwickelten Materialien in einem kontaktlosen Druckverfahren durch feinste Öffnungen eines hochparallelen Druckkopfes auf der Solarzellenoberfläche platziert. Bei dieser neuen, auch Extrusionsverfahren genannten Methode werden die Materialien durch sehr feine Öffnungen eines Druckkopfes gedrückt, ähnlich wie Zahnpasta durch die Tubenöffnung, nur dass die Forscher hier Düsendurchmesser von der Dicke eines menschlichen Haars verwenden (ca. 50 µm) und viele Düsen parallel arbeiten, um die gewünschten Strukturen schnell zu fertigen.

»Am Fraunhofer ISE steht uns mit dem Photovoltaik Technologie und Evaluationscenter PV-TEC eine hervorragende Infrastruktur für derartige Neuentwicklungen zur Verfügung«, so Projektleiter Dr. Florian Clement. »Hier können wir alle Schritte von der ausführlichen Charakterisierung des Fließverhaltens der Medien bis hin zur Herstellung hocheffizienter Siliciumsolarzellen durchführen. Zur Entwicklung der Druckkopf-Architektur haben wir die Fluiddynamik des Extrusionsprozesses simuliert.« Die hergestellten Dispensköpfe konnten so in mehreren Iterationsstufen optimiert und im Anwendungslabor auf Praxistauglichkeit erprobt werden. Der Partner ASYS entwickelte unter Einbeziehung der gesammelten Erfahrungen einen Dispensautomaten, der im Frühjahr 2014 am Fraunhofer ISE in Betrieb genommen wurde. Dieser hochflexible Automat erlaubt die Integration und Ansteuerung der entwickelten Dispensköpfe und kann einfach in den herkömmlichen Fertigungsprozess einer Standardsolarzelle integriert werden, um die Metallisierungsstruktur mit Präzision auf die Solarzelle aufzubringen.

Mehrere hundert Solarzellen wurden bereits mit der Anlage und einem für die Vorderseitenmetallisierung optimierten Druckkopf metallisiert. Feinlinienkontakte mit Kontaktbreiten von weniger als 35 µm auf industriell vorprozessierten Solarzellen wurden dabei erreicht. Dies entspricht einer Verringerung der Kontaktbreite um etwa ein Drittel bei gleichbleibender Kontaktquerschnittsfläche im Vergleich zum industriell weit verbreiteten Siebdruckverfahren. Ein Ergebnis, das die Leistungsfähigkeit dieser Technologie eindrucksvoll unterstreicht. Zudem erlaubt das neue Verfahren eine äußerst homogene Extrusion der Kontakte, so dass keine sogenannten »mesh-marks«, wie sie bei Siebdruckverfahren auftreten können, beobachtet werden. Die Dispens-Technologie des Fraunhofer ISE hat das Potenzial, herkömmliche Druckmaschinen in der Solarzellenfertigung zu ersetzen, da nur leicht adaptierte Pasten verwendet werden, die Druckgeschwindigkeiten sogar erhöht werden können und auch der Feuerungsprozess unverändert bleiben kann. Darüber hinaus bietet sie Einsparungspotenzial im sogenannten Dualdruckverfahren, bei denen Busbar und Kontaktfinger der Solarzelle in zwei separaten Druckschritten gefertigt werden, um noch höhere Wirkungsgrade bei gleichzeitig reduzierten Silberverbrauch zu erzielen. Im Vergleich zum Siebdruck kann hier durch den kontaktlosen Druckprozess auf einen zusätzlichen Trockenprozess nach dem Busbar-Druck verzichtet werden, so dass nass in nass gedruckt und somit ein Trockner eingespart werden kann. Das berührungslose Verfahren verspricht zudem bei der Verwendung dünnerer Siliciumwafer eine geringere Ausschussrate.

Solarzellenhersteller zeigen bereits großes Interesse an der Dispens-Technologie und stellen Testwafer zur Verfügung, die am Fraunhofer ISE mit dem neuen System metallisiert werden. Im nächsten Schritt ist geplant, einen noch leistungsfähigeren Druckkopf zu entwickeln und in das System zu integrieren. Die Arbeiten wurden unter dem Projektnamen »Gecko« durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert und von den genannten Industriepartnern mitfinanziert. Die Ergebnisse werden auf dem Metallisierungs-Workshop »Fifth Workshop on Metallization of Crystalline Silicon Solar Cells« am 20./21. Oktober 2014 in Konstanz vorgestellt.