Deutscher PV-Markt wächst um zwei Drittel

Der Kohle- und Atomausstieg in Deutschland erfordern allerdings eine Verdreifachung des Solarenergie-Ausbautempos, wie der Bundesverband Solarwirtschaft in einer Medienmitteilung festhält.

Solarenergie wird bei Verbrauchern und Unternehmern immer beliebter. 2018 gingen nach Angaben des Bundesverbandes Solarwirtschaft Solarstromanlagen mit einer Spitzenleistung von 2.960 Megawatt neu in Betrieb. Das sind 68 Prozent mehr als im Vorjahr. Im Jahr 2018 deckte die Photovoltaik bereits rund acht Prozent des deutschen Stromverbrauchs. Jede zweite Solarstromanlage wird nach Angaben des Bundesverbandes Solarwirtschaft (BSW) inzwischen gemeinsam mit einem Speicher installiert. Die gestiegene Nachfrage geht nach BSW-Angaben maßgeblich auf gesunkene Photovoltaik-Systempreise zurück. Nun vorliegende Zahlen der Bundesnetzagentur belegen, dass die Photovoltaik 2018 in allen Marktsegmenten kräftig zulegen konnte.

Die Solarbranche zeigt sich zuversichtlich, dass die Nachfrage auch künftig weiter anziehen wird. Eine Basis dafür stellt das im Koalitionsvertrag der Bundesregierung verankerte Vorhaben dar, den Ausbau Erneuerbarer Energien im Stromsektor in den nächsten Jahren zu beschleunigen und bis zum Jahr 2030 auf einen Anteil von 65 Prozent auszubauen. Auch die Kohlekommission unterstrich dieses Ziel jüngst in ihrem Abschlussbericht.

„Solarenergie und Speicher stehen bereit, deutlich größere Beiträge für eine klimafreundliche und bezahlbare Energieversorgung des Strom-, Wärme- und Mobilitätssektors zu leisten. Sie können maßgeblich dazu beitragen, die Lücken verlässlich und preiswert zu schließen, die durch den Atom- und Kohleausstieg entstehen“, erklärt BSW-Hauptgeschäftsführer Carsten Körnig. Der BSW appelliert an die Bundesregierung, dafür noch in diesem Jahr die energiepolitischen Weichen zu stellen. Körnig: „Die jährlichen Solarenergie-Ausbauziele sind veraltet. Sie müssen kurzfristig mindestens verdreifacht, bestehende Marktbarrieren für die solare Direktversorgung zügig beseitigt werden.“ 

Quelle: Deutscher Bundesverband Solarwirtschaft BSW

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Auch in der EU reduzieren EE die CO2-Emissionen

Die erneuerbaren Energien (EE) reduzierten CO2-Emissionen des EU-Stromsektors im Jahr 2018 um fünf Prozent und verdrängten Kohle als Energielieferanten. Der Anteil der Wind- und Solarenergie sowie der Biomasse und Wasserkraft ist auf 32,3 Prozent gestiegen. Agora Energiewende und Sandbag präsentieren jährliche Bewertung des EU-Stromsystems für 2018.

Der Anteil von Strom aus Erneuerbaren Energien in der Europäischen Union ist 2018 erneut gestiegen und erreichte 32,3 Prozent. Das entspricht einer Steigerung von mehr als zwei Prozentpunkten gegenüber dem Vorjahr. Neue Wind-, Solar- und Biomassekraftwerke verdrängten die Steinkohle aus dem Stommix - vor allem in Deutschland, Großbritannien und Frankreich. Gleichzeitig erreichte die Wasserkraftnutzung wieder ihr normales Niveau und reduzierte dadurch die Verstromung von Gas. Infolgedessen sank die gesamte Kohleverstromung in der EU im Jahr 2018 um sechs Prozent und lag damit 30 Prozent unter der Erzeugung von 2012 - der Unterschied zwischen der Nutzung von Steinkohle und der von Braunkohle ist dabei allerdings groß. 

Dies sind einige der wichtigsten Ergebnisse des Jahresberichts 2018 zum Stromsystem der Europäischen Union, die die Thinktanks Agora Energiewende (Deutschland) und Sandbag (Großbritannien) nun vorgelegt haben. Die Steinkohleverstromung sank 2018 um neun Prozent und liegt nun 40 Prozent unter dem Niveau von 2012. Dieser Rückgang wird sich fortsetzen, da drei Viertel der Steinkohleverstromung in der EU in Ländern erfolgen, in denen inzwischen Pläne für den Ausstieg aus Kohle vorgelegt wurden, so etwa in Spanien und Deutschland. Auf Polen entfällt der größte Teil des verbleibenden Viertels. 

Die Braunkohleverstromung sank 2018 nur um drei Prozent. Deutschland stand dabei fast für die Hälfte der EU-Braunkohleverstromung, dieser Teil soll spätestens 2038 auslaufen. Die andere Hälfte entfällt auf sechs Länder, in denen die Diskussionen über den Ausstieg aus der Braunkohle noch nicht stattfinden: Polen, Tschechien, Bulgarien, Griechenland, Rumänien und Slowenien. Das geringe Wachstum der Erneuerbaren Energien in diesen Ländern ist ein wesentlicher Grund für die unveränderte Braunkohlenutzung dort.

„Europa beweist, dass der Ersatz der Kohleverstromung durch Erneuerbare Energien der schnellste Weg ist, um den Treibhausgasausstoß zu senken. In nur sechs Jahren, zwischen 2012 und 2018, sind die jährlichen CO₂-Emissionen der europäischen Kohlekraftwerke um 250 Millionen Tonnen gesunken, ohne dass die Emissionen von Erdgaskraftwerken gestiegen sind. Allerdings ist die Entwicklung je nach Kohleart unterschiedlich: Der größte Teil der Verminderung entfällt auf Steinkohle, Braunkohle spielt kaum eine Rolle. Wir sehen zudem, dass der Ausstieg aus der Steinkohle in Europa sich beschleunigt, während der Ausstieg aus der Braunkohle erst am Anfang steht“, sagt Dave Jones, Autor der Studie und Analyst bei Sandbag.

Im Jahr 2018 entfielen auf die Solarenergie vier Prozent des EU-Strommixes, wenngleich ihr Anteil in einigen Ländern auch höher lag: in Italien (knapp neun Prozent), Griechenland (knapp acht Prozent) und Deutschland (rund sieben Prozent). Allerdings beschleunigte sich der Zubau 2018 um 60 Prozent an und erreichte fast 10 Gigawatt; bis 2022 könnte er sich auf 30 Gigawatt im Jahr verdreifachen. Grund dafür sind die 2018 abermals gesunkenen Preise für Solarmodule; sie waren um 29 Prozent günstiger als im Vorjahr. In den nördlichen Ländern Europas erreichte die Solarstromerzeugung aufgrund des sehr heißen und trockenen Sommers 2018 einen Höchststand. Dieser trug dazu bei, Erzeugungslücken zu schließen, die durch den Ausfall von Wasser-, Steinkohle-, Wind- und Kernkraftwerke während des heißen Sommers entstanden waren. Zu beobachten ist allerdings auch, dass der Anteil des Solarstroms am Strommix in sechs EU-Ländern (Irland, Finnland, Polen, Schweden, Kroatien und Ungarn) weiterhin bei weniger als einem Prozent lag. Trotz des Wachstums der Photovoltaik um 10 Gigawatt hat die EU nur einen Anteil von weniger als zehn Prozent am solaren Weltmarkt, der im vergangenen Jahr 109 Gigawatt umfasste.

„Die EU hat es bisher weitgehend versäumt, von den sehr günstigen Solarmodulpreisen zu profitieren, durch die Solarstrom aus neuen Solaranlagen heute oft günstiger ist als Strom aus konventionellen Kraftwerken", sagt Matthias Buck, Leiter Europäische Energiepolitik bei Agora Energiewende. „Positiv ist jedoch, dass drei Länder - Spanien, Frankreich und Italien - nun Solarleistungen von 45 Gigawatt und mehr anstreben. Das macht das Potenzial sehr deutlich kann als beispielhaft angesehen werden.“

Die Analyse von Sandbag und Agora Energiewende zeigt auch, dass das Wachstum der Erneuerbaren Energien in den kommenden Jahren deutlich gesteigert werden muss. Das Ziel der EU, bis 2030 den Energiebedarf zu 32 Prozent mit Erneuerbaren Energien zu decken, verlangt, dass der Anteil der Erneuerbaren Energien im Stromsektor sogar auf 57 Prozent steigt, während zugleich der Stromverbrauch insgesamt wächst. Denn Strom wird als Energie für den Verkehrs- und Gebäudesektor immer wichtiger werden, da er sich aus Wind und Sonne emissionsfrei gewinnen lässt, während Öl und Gas als Energieträger aufgrund ihrer Klimaschädlichkeit an Bedeutung verlieren werden. Diese Verschiebung wird durch Veränderungen bei den Betriebskosten der unterschiedlichen Kraftwerke begünstigt: Im Jahr 2018 lagen die Vollkosten neuer Windkraft- und Solaranlagen erstmals gleichauf mit den kurzfristigen Betriebskosten von Kohle- und Gaskraftwerken. Das war eine Folge von Preisanstiegen: Kohle wurde im Jahr 2018 um 15 Prozent teurer, Gas um 30 Prozent und der CO₂ Preis stieg um 170 Prozent. Infolgedessen stiegen die Großhandelspreise für Strom auf 45 bis 60 Euro pro Megawattstunde in Europa. Auf diesem Niveau wurden auch die Zuschläge bei den letzten Ausschreibungen für neue Wind- und Solarkraftwerke in Deutschland erteilt. „Das bedeutet, dass die Kosten für Strom aus Erneuerbaren Energien in vielen Ländern nun vergleichbar mit den Großhandelspreisen sind oder sogar darunter liegen ", sagt Buck.

Die Studie „The European Power Sector in 2018“ steht unter www.agora-energiewende.org und www.sandbag.org.uk zum Download bereit. Sie umfasst 44 Seiten und enthält zahlreiche Grafiken und Tabellen. 

Quelle: www.agora-energiewende.de

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Jetzt geht es auch beim Speichern vorwärts

Am Montag wurde die Methanisierungsanlage des Energieversorgers Regio Energie Solothurn eingeweiht. So wird die Umwandlung von Solar- und Windstrom in Gas in einer grossen Forschungsanlage erprobt - um später einmal das dannzumalige Speicherproblem umfassend zu lösen.

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In Zuchwil bei Solothurn wurde damit eine der ersten grossen Power-to-Gas-Anlagen Europas in Betrieb genommen. Sie bedeutet einen wichtigen Schritt auf dem Weg in die Solarwirtschaft: Denn dabei wird aus erneuerbarem Strom Gas gewonnen - womit das Speichererfordernis erfüllt wird - und der Abschied von der Atomtechnologie zur Stromerzeugung noch realistischer. 

Die Anlage ist Teil des gesamteuropäischen Forschungsprojekts «Store&Go», an dem Regio Energie Solothurn als ortsansässiger Energieversorger sowie fünf weitere Partner beteiligt sind. Das Projekt biet technisch ausgedrückt die Möglichkeit, Energie zu speichern und grünes Kohlenstoffdioxid (CO2) zu rezyklieren. Der Kernpunkt des Verfahrens ist die Methanisierung, die von der Firma Electrochaea entwickelt und skaliert wurde: Archaeen - winzige Lebewesen - verwandeln dabei Wasserstoff in Methan. Neben dem Wasserstoff wird eben das erwähnte Kohlenstoffdioxid benötigt, welches über eine Leitung aus der Anlage der Abwasserregion bezogen wird.  Das so produzierte Methan ist chemisch gesehen identisch mit Erdgas und kann entsprechend ins Gasnetz eingespiesen werden.

Store&Go wiederum gehört zum EU-Forschungs- und Innovationsprogramm Horizon 2020, in dessen Rahmen sich 27 Partner in sechs Ländern mit der Frage befassen, wie das Power-to-Gas-Verfahren für die grosstechnische Nutzung weiterentwickelt werden kann. Die nachstehenden Bilder stammen von der Eröffnung und werden in den Medienberichten weiter erläutert.

 

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Mehr Angaben unter anderem über www.storeandgo.info, www.regioenergie.ch, www.electrochaea.com

© Text und Bild: GuntramRehsche / Solarmedia

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Weltweit 500 Gigawatt

500-Gigawatt-Meilenstein erreicht / Extrem gesunkene Preise machen Photovoltaik in vielen Regionen und Marktsegmenten zur günstigsten Energieform / Deutschland hat starken Nachholbedarf und sollte stärker Photovoltaik nutzen.

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Die Photovoltaik-Technologie hat einen neuen Meilenstein erreicht: Weltweit sind Solarstromanlagen mit einer Leistung von insgesamt 500 Gigawatt installiert. Im Jahr 2018 kamen rund 100 Gigawatt hinzu. Das gab der Bundesverband Solarwirtschaft heute auf Basis aktueller Markteinschätzungen bekannt - siehe Graphik. „Die als Weltraumtechnologie gestartete Photovoltaik ist innerhalb weniger Jahrzehnte extrem preiswert geworden und heute bereits in vielen Regionen und Marktsegmenten die günstigste Form der Stromerzeugung“, sagt Carsten Körnig, Hauptgeschäftsführer des Bundesverbandes Solarwirtschaft.

In Deutschland sind aktuell Photovoltaikanlagen mit einer Nennleistung von rund 46 Gigawatt installiert. Der einstige Vorreiter ist nach schwachem Photovoltaik-Zubau in den vergangenen Jahren mittlerweile von China (174 GW), den USA (63 GW) und Japan (60 GW) überholt worden. Körnig: „Der Kohleausstieg gelingt nur mit einem starken Ausbau der Erneuerbaren Energien. Deshalb sollte die Bundesregierung das volle Potenzial der preiswerten Photovoltaik nutzen und unsinnige Hemmnisse wie den 52-GW-Deckel beseitigen.“

Positiv bewertet der Bundesverband Solarwirtschaft die Sonderausschreibungen für Wind- und Solarparks. Bis zum Jahr 2021 sollen große Photovoltaikanlagen mit einer Nennleistung von insgesamt 4 Gigawatt ausgeschrieben werden. „Solarparks können sehr günstig Strom erzeugen und sind damit neben der Gebäude-PV ein wesentlicher Baustein für das Erreichen der Klimaziele Deutschlands. 

Außerdem sind Photovoltaik-Kraftwerke für ehemalige Tagebaugebiete eine Riesenchance“, so Körnig. Bei einer intelligenten Energie- und Wirtschaftspolitik könnte der für die Klimaziele erforderliche Ausbau der Photovoltaik insbesondere in strukturschwachen Regionen zahlreiche Jobs sichern und Wertschöpfungschancen bieten. 73 Prozent der vom Strukturwandel besonders betroffenen Einwohner der ostdeutschen Bundesländer vertreten nach einer repräsentativen Umfrage die Auffassung, dass die Bundesregierung mit ihrer Politik sicherstellen sollte, dass genug Solaranlagen gebaut werden, um die Klimaziele zu erreichen. 

Quelle:  Bundesverband Solarwirtschaft 

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PV-Industrietag und die Realität der Sonne

Daran sei wieder mal erinnert: Während im Flachland Nebel vorherrscht, scheint derzeit in den Bergen unvermindert die Sonne (Bilder/Webcam-Screen-Shots aus: Zermatt, Arosa, Montana-Cranc). Das hatte auch der Photovoltaik Industrietag am Mittwoch in Burgdorf klar gemacht: Grosses Potential für die Erzeugung von winterlichem Solarstrom liegt hierzulande in den Bergen (siehe dazu Twitter von Solarmedia).

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Weltweite Atom-Bilanz mit vielen Rückschlägen

Im Jahr 2018 wurden neun Atomkraftwerke (AKW) neu in Betrieb genommen, drei stillgelegt und fünf AKW-Bauten begonnen.

So stieg die weltweite AKW-Kapazität um 8,6 GW (Gigawatt = 1 Million Kilowatt). Da im Jahr 2018 nach ersten Abschätzungen erneut 100 GW Photovoltaik und 50 GW Windkraft zugebaut worden sind, sank erneut der Atomstromanteil an der weltweiten Stromerzeugung.

Nach vorläufigen Zahlen der IAEA (International Atomic Energy Agency (https://pris.iaea.org/pris/ Stand 6.1.18) wurden im Jahr 2018 neun AKW in Betrieb genommen. Alle in ehemals kommunistischen Ländern, die heute autoritär bis diktatorisch regiert werden: in China sieben und in Russland zwei. Damit geht der Ausbauzyklus, der vor der Katastrophe in Fukushima im März 2011 begann, langsam zu Ende. Erfreulich, dass in China in den Jahren 2017 und 2018 keine AKW-Baustelle begonnen wurde.

Atomstrom ist aus neuen noch abzuschreibenden AKW infolge der großen technischen Fortschritte bei der Photovoltaik und der Windkraft nicht mehr wettbewerbsfähig. Nur verdecktes Streben nach Atomwaffen und dem Drohpotenzial als Atommacht erklärt, warum Länder wie Bangladesh, Belarus, Großbritannien, die Türkei oder die Vereinigten Arabischen Emiraten sündteure Atomkraftwerke bauen. Diese Anlagen werden den Strom für über 10 Cent je Kilowattstunde liefern. Folgekosten sind darin noch gar nicht enthalten. Wohingegen neue große Photovoltaik- oder Windkraftanlagen je nach Standort den Strom für 2 – 7 ct/kWh liefern können und praktisch keine Folgekosten verursachen.

Quellen: IAEA, GWEC, WWEA, RENEWABLES 2018  GLOBAL STATUS REPORT  ¹Summenabweichungen durch Änderungen des Betriebsstatus, Angabe jeweils Jahresende²Boom and Bust‘ März 18,  *geschätzt, **darin (auch in den Folgejahren) rd.30 GW, die in Japan seit 2011 abgeschaltet sind. Nur wenige hiervon werden voraussichtlich wieder in Betrieb gehen.
Wie sehr die Bedeutung der Atomkraft für die Stromversorgung auf unserer Erde sinkt, zeigt der Rückgang des Atomstromanteils an der weltweiten Stromversorgung. Betrug dieser 1996 noch 17,5 Prozent so sank er in 2018 auf 10 Prozent.

Noch laufen in Deutschland sieben AKW und lieferten im Jahr 2018 knapp 12 Prozent des Stroms. Spätestens Ende 2019 muss der Reaktor Philippsburg II abgeschaltet werden. Hinterlistig hat man im Jahr 2011 beschlossen, dass der weitere Stilllegungsfahrplan vorsieht, dass sechs Reaktoren spätestens zwischen Ende 2021 und Ende 2022 abgeschaltet werden müssen. Ende 2021: Brokdorf, Grohnde und Gundremmingen C. Ende 2022: Emsland (Lingen), Isar 2 (Ohu) und Neckarwestheim II. Also innerhalb eines Jahres sechs AKW. Nachdem CDU/CSU/SPD erfolgreich erst den Ausbau der Photovoltaik und dann der Windkraft stark gebremst haben, könnte demnächst noch mal eine verlogene Kampagne beginnen: „Wir wollen ja den Atomausstieg, das ist in Norddeutschland auch kein Problem, doch leider sind wir mit der Energiewende und den neuen Leitungen von Nord nach Süddeutschland noch nicht soweit und müssen deswegen in Süddeutschland die AKW in Gundremmingen, Neckarwestheim und Ohu fünf Jahre länger laufen lassen.“

Anmerkung von Solarmedia: Besonders in den letzten Wochen hat die Atomwirtschaft zahlreiche Rückschläge einstecken müssen: So wurde etwa bekannt, dass sich der japanische Hitachi-Konzern aus der Finanzierung eines britischen AKW zurückzieht, dass die Kosten und die Dauer der Fertigstellung beim ebenfalls britischen AKW in Hinkley Point aus dem Ruder laufen - und dass auch bei den einzigen beiden AKW-Bauplätzen in Festland-Europa (Olkiluoto in Finnland und Flamanville in Frankreich) der Wurm drin steckt - doch dazu mehr in einem späteren Beitrag.

Quelle   Raimund Kamm  (Vorstand) | FORUM Gemeinsam gegen das Zwischenlager und für eine verantwortbare Energiepolitik e.V. 2019

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Hohe Schneelasten sind laut IBC unbedenklich

Angesichts der aktuellen Wettersituation in Süddeutschland informiert die IBC SOLAR AG, Systemhaus für Photovoltaik (PV) und Energiespeicher, über die Auswirkungen von Schneelasten auf Solarmodule. Solange das Dach nicht gefährdet ist, kann der Schnee demnach liegen bleiben.

Abhängig von der Witterung kann sich eine leichte Decke aus Pulverschnee schnell in tonnenschwere Last verwandeln. Zehn Zentimeter Pulverschnee wiegen etwa 10 kg/qm, das entspricht einer Drucklast von 98 Pa. Nasser Schnee kommt auf 40 kg bzw. 392 Pa. Gefriert er, erhöht sich die Last auf über 90 kg oder 882 Pa. Flachdächer sind dabei stärker gefährdet: Kritisch kann es bei großen Flachdächern werden. Wenn die Traglastreserve des Gebäudes ausgereizt oder gar überschritten ist, wird es höchste Zeit, den Schnee entfernen zu lassen. Wichtig ist, dass dabei ausschließlich geschulte Experten zum Einsatz kommen, die sowohl auf die eigene Sicherheit achten als auch darauf, Solaranlage und Dach nicht zu beschädigen. Um kritische Situationen im Winter zu vermeiden, ist es ratsam, dass Solaranlagenbetreiber von vornherein auf ein Montagesystem wie IBC AeroFix setzen, das mit nur wenig Ballast installiert wird. So bleibt dem Gebäude genug Traglastreserve für zusätzliche Schneeauflagen.

Auch dicke Schneeschichten machen einem Modul nichts aus – solange die Last gleichmäßig verteilt ist. Solarmodule halten einem Druck von 2400 Pascal (Pa) stand, ohne Schaden zu nehmen. Das entspricht 240 Kilogramm pro Quadratmeter (kg/qm). Für schneereiche Gebiete bietet IBC SOLAR Module an, die sogar 5.400 Pa (540 kg/qm) standhalten. Dabei gilt: Schnee nur von Profis räumen lassen! Bei der Frage, ob die Module kleinerer Anlagen von Schneelasten befreit werden sollten, scheiden sich die Geister. Da aber das Schneeräumen auf Schrägdächern nicht gerade ungefährlich ist und die Module durch Schaufeln und andere Schneeräumwerkzeuge beschädigt werden könnten, kann der Schnee bleiben, solange die Stabilität des Daches nicht gefährdet ist. Wer seine Module dennoch freilegen möchte, sollte das ausschließlich von einer spezialisierten Fachkraft durchführen lassen.

Zusätzliche Modulverstärkung ist möglich: In Regionen mit häufigen und starken Schneefällen können Module außerdem mit einfachen technischen Hilfsmitteln verstärkt werden. Eine Möglichkeit ist ein System namens IBC FrameFix. Diese Rahmenverstärkung aus Stahlseilen wird auf die Modulrückseite gespannt. So können bis zu 800 kg mehr Tragfähigkeit – auch als Nachrüstung – erreicht werden.

Mehr Informationen zu Schneelasten auf dem IBC SOLAR Blog.

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Energiepreis für Faltdach

Am Donnerstag verlieh das Bundesamt für Energie zum zwölften Mal den renommierten Schweizer Energiepreis Watt d'Or. Die goldenen Gewinner/innen des Jahres 2019 sind die dhp technology AG mit ihrem System schwebender Solarkraftwerke, gemeinsam mit IBC Energie Wasser Chur (Kategorie Erneuerbare Energien), die DEPsys SA gemeinsam mit der IBB Energie AG (Kategorie Energietechnologien), die BLS AG gemeinsam mit der Universität Basel (Kategorie Energieeffiziente Mobilität), die Stiftung Habitat gemeinsam mit der ADEV Energiegenossenschaft (Kategorie Gebäude und Raum) sowie die Empa und Eawag gemeinsam mit der dransfeldarchitekten ag (Spezialpreis Transition).

Schwebende Solarkraftwerke (siehe auch Film am Schluss): Die Seilbahntechnologie ermöglicht gemäss Medienmitteilung des Bundesamts für Energie BfE eine doppelte Nutzung von Infrastrukturflächen, denn Infrastrukturen sind für unser modernes Leben wichtig, beanspruchen aber viel Platz. Will man diese Infrastrukturflächen multifunktional nutzen, braucht es ein Denken in vier Dimensionen, in Raum und Zeit. Genau diesen Lösungsansatz verfolgt die dhp technology AG aus Zizers im Kanton Graubünden. Das 2015 gegründete Start-up hat die bewegliche Leichtbau-Solaranlage «HORIZON» in Zusammenarbeit mit lokalen Engineering-Partnern zur Marktreife entwickelt. Die Entwicklungsarbeiten wurde unterstützt vom Bundesamt für Energie und von der Stiftung für Innovation, Entwicklung und Forschung Graubünden. 

«HORIZON» schwebt dank Seilbahntechnologie fünf Meter über der Infrastrukturfläche und lässt sich wie eine Handorgel zusammenfalten. Wenn die Sonne scheint, entfalten sich die glas- und damit spiegelfreien Solarmodule und bei starkem Wind oder Schneefall fahren sie automatisch in ihre Garage ein. Dafür sorgt der eigens entwickelte Meteo-Algorithmus, der die Bewegungen auf- grund von genauen Wetterdaten steuert. So geht im Winter keine Sonnenstunde wegen schneebedeckter Solarmodule verloren, Service und Reinigung der Solarmodule sind dank der Einfahroption bequem von der Dachkante aus zu erledigen.

Die beiden Erfinder des faltbaren Solardachs:

Gian Andri Diem und Andreas Hügli

Die erste grosse Anlage dieser Art wurde im Auftrag der IBC Energie Wasser Chur über den Klär- becken der ARA Chur realisiert und im August 2018 erfolgreich in Betrieb genommen. Sie wird jährlich rund 540’000 Kilowattstunden Strom produzieren, die vollständig in der ARA selbst verbraucht werden und durchschnittlich bis zu 50% des gesamten Strombedarfs decken. Vorteile von «HORIZON» sind, dass dank der grossen Abstände der Stützkonstruktion von 17×25 Metern und einer Höhe von 5 Metern die Bewegungsfreiheit für die Arbeiten unter dem Dach nicht einge- schränkt ist und die Klärbecken bei Bedarf jederzeit von oben zugänglich bleiben. 

Von der Beschattung im Sommer profitieren nicht nur die Mitarbeitenden der ARA, es wird ausserdem das Algenwachstum in den Becken und damit der Wartungsaufwand reduziert. Gegenüber konventionellen, fest installierten Solarmodulen, die Sturm, Hagel und Schneefall trotzen müssen, benötigt «HORIZON» 50% weniger Materialeinsatz, ein weiterer Beitrag zur Wirtschaftlichkeit des Systems, das bei Bedarf auch problemlos vollständig abgebaut und an einem anderen Ort wieder installiert werden kann. Gekostet hat die Anlage in der ARA Chur insgesamt 1.65 Millionen Franken. Sie beansprucht keine Einspeisevergütung. Bereits hat die dhp technology AG, die sich dem Motto «Energy for Mankind» verschrieben hat, Aufträge, vier weitere Kläranlagen und einen Parkplatz mit «HORIZON» auszurüsten. Das Poten- zial ist gross, immerhin gibt es in der Schweiz rund 800 Kläranlagen und 64 Quadratkilometer an Autoparkflächen. 

Siehe auch:  www.dhp-technology.ch

© Guntram Rehsche / Solarmedia

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Neuer Trend der PV: Tandem-Solarzellen

Siliciumsolarzellen dominieren heute den Photovoltaikmarkt aber die Technologie nähert sich dem theoretisch maximalen Wirkungsgrad an, der mit Silicium als alleinigem Absorbermaterial erreicht werden kann. Tandemsolarzellen ermöglichen durch die Kombination von mehreren Absorbermaterialien eine deutlich bessere energetische Nutzung des Sonnenspektrums. 

Aufgrund des höheren Wirkungsgrads könnten solche Tandemzellen die Basis der künftigen Zellengeneration sein. Auf der Grundlage intensiver Materialforschung haben Wissenschaftler am Fraunhofer ISE, gemeinsam mit Partnern, einen neuen Wirkungsgradrekord von 22,3 Prozent für eine Mehrfachsolarzelle aus Silicium und III-V-Halbleitern erzielt. Besonders ist, dass die III-V-Halbleiterschichten direkt auf das Silicium gewachsen wurden.

Mit Kombinationen von unterschiedlichen Halbleitermaterialien versuchen Forscher, den theoretisch mit dem Material Silicium erreichbaren Wirkungsgrad von 29,4 Prozent zu übertreffen und damit die Umwandlung von Sonnenlicht in elektrischen Strom noch effizienter zu gestalten. Ein vielversprechender Ansatz ist die Kombination von Siliciummaterial mit III-V-Halbleiterverbindungen wie Galliumarsenid. Eine Realisierungsoption ist, die III-V Solarzellenstrukturen auf teure Galliumarsenid-Substrate abzuscheiden und diese danach mittels der Halbleiter-Bondingtechnologie auf eine Siliciumsolarzelle zu übertragen und das Galliumarsenid-Substrat weg zu ätzen. Ein deutlich kostengünstiger Realisierungsweg ist ein direktes Wachstum der III-V Schichten auf die Siliciumsolarzelle. 

Hierzu ist es allerdings notwendig, die atomare Struktur sehr gut zu kontrollieren und zu erreichen, dass die Gallium- und Phosphor-Atome an der Grenzfläche zu Silicium die korrekten Gitterplätze einnehmen. Weiterhin muss der Abstand der Atome im Kristallgitter vergrößert werden, um schließlich das Material Galliumarsenid herzustellen. An diesen Herausforderungen arbeiten die Forscher seit mehr als zehn Jahren. Nun ist es ihnen gelungen, die Defektdichten in den III-V Halbleiterschichten auf Silicium deutlich zu reduzieren und so eine III-V/Si-Tandemsolarzelle mit einem neuen Wirkungsgradrekord von 22,3 Prozent herzustellen. Der Wert wurde am 25. Dezember 2018 in die international anerkannte Tabelle der besten Solarzellen der Welt aufgenommen.

»Wir freuen uns sehr über dieses schöne Ergebnis für das Direktwachstum von III-V-Halbleiter auf Silicium, ein sehr wichtiger Forschungsansatz für Tandemsolarzellen«, sagt Dr. Andreas Bett, Institutsleiter des Fraunhofer ISE. »Derzeit entsteht bei uns in Freiburg ein neues Zentrum für höchsteffiziente Solarzellen, das ab 2020 unsere Arbeiten zu Tandemsolarzellen beherbergen wird. Wir erwarten dann mit noch besserer technischer Infrastruktur eine Beschleunigung der Entwicklung von Mehrfachsolarzellen auf Siliciumbasis.«

Der Übergang zwischen dem Siliciumkristall und der ersten III-V-Halbleiterschicht aus Galliumphosphid wurde über die letzten Jahre in enger Zusammenarbeit mit den Arbeitsgruppen von Prof. Thomas Hannappel an der TU Ilmenau sowie Prof. Kerstin Volz an der Philipps Universität Marburg im Rahmen des Projekts MehrSi untersucht und immer weiter optimiert. Zunächst wurden die Defekte in der Kristallstruktur sichtbar gemacht und anschließend Schritt für Schritt reduziert. »Die erreichte Effizienz unserer III-V/Si-Tandemsolarzelle zeigt, dass wir die Materialien mittlerweile sehr gut verstanden haben« sagt Dr. Frank Dimroth, Leiter des Projekts MehrSi. Das direkte Wachstum der III-V-Schichten auf Silicium erlaubt es, auf teure Substrate für die Epitaxie zu verzichten, und ist daher eine Schlüsseltechnologie, um in Zukunft höchsteffiziente Tandemsolarzellen kostengünstig herzustellen. Das Projekt MehrSi, in dessen Rahmen die Mehrfachsolarzelle auf Siliciumbasis entstand, wurde durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF gefördert. Partner im Projekt waren die TU Ilmenau, die Philipps-Universität Marburg sowie der Anlagenhersteller AIXTRON SE.

Fraunhofer ISE

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Die Sonne scheint doch!

Trotz allem – die Sonne scheint! Manch einen mag Trübsal umtreiben in diesen nebelverhangenen Tagen im Unterland, auch wenn man die weitgehend ausbleibenden Stromerträge der PV-Anlagen bedenkt. Doch längst nicht überall bleibt die Sonne verborgen!

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Screenshots: Guntram Rehsche

Der Blick auf die internetbasierten Wetter-Webcams klärt auf – im wortwörtlichen Sinn. Die Trübsal mag da noch immer nicht verschwinden, hingegen die Skepsis gegenüber einer Stromerzeugung, die auf die Sonne abstellt. Denn mit Solaranlagen in höheren Lagen liesse sich selbst an Tagen wie diesen ein ansehnlicher Stromertrag erzielen - oben ein paar Beispiele vom Montagnachmittag, den 7. Januar 2019 - der Reihe nach: Pilatus bei Luzern, Arosa, Zermatt und Sörenberg im Entlebuch.

© Guntram Rehsche / Solarmedia / Webcam-Screenshots vom 7.1.19

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