Das Tessin gilt als Sonnenstube der Schweiz. Und es mag deshalb auch
nicht erstaunen, dass ausgerechnet dort die erste Photovoltaikanlage
Europas ans öffentliche Stromnetz angeschlossen wurde. 1982 war das. Und
die Anlage mit 288 Modulen läuft heute noch – fast so wie damals.
Ticino
Solare oder abgekürzt TISO -10 wurde auf dem Dach eines
Fachhochschulgebäudes in der Nähe von Lugano installiert. Am 13. Mai
1982 lieferte die nach Süden ausgerichtete Anlage Strom ins Netz. Die
installierte Leistung: 10 kWp – darum 10 im Namen. Das war für damals
aussergewöhnlich. Später wurden die Panels auf ein anderes Gebäude
transferiert.
Regelmässig wurden Zustand, Beschaffenheit, Farbe und Leistung der Solarzellen kontrolliert und gemessen. Eine Untersuchung nach 35 Jahren Betrieb
kam zum Schluss, dass die Zellen Abnützungserscheinungen zeigen –
Stichwort Korrosion, verbrannte Stellen (Hot spots), Risse in den Zellen
oder Defekte bei Verbindungskabeln. Doch: Die Mehrheit der Module
funktionierte immer noch gut und lieferte über alles gesehen immer noch
mindestens 80 Prozent der Leistung. Hersteller von Solarpanels
garantieren in der Regel eine Lebensdauer von 25 bis 30 Jahren.
Energeiaplus
hat bei Mauro Caccivio nachgefragt, was TISO-10 besonders macht.
Caccivio leitet das Photovoltaik-Labor der Tessiner Fachhochschule
SUPSI.
Energeiaplus: Die Solarzellen von TISO-10 produzieren seit 40 Jahren Strom aus Sonnenenergie. Wie erstaunlich ist das?
Mauro Caccivio vor der TISO-Anlage Bild: zvg – Mauro Caccivio
Mauro
Caccivio: Es ist absolut erstaunlich. Wenn man sich die
Schwarz-Weiss-Fotos von damals anschaut und sich den technologischen
Fortschritt vergegenwärtigt, der seither erzielt wurde, versteht man,
wie visionär das Projekt und wie mutig das Team dahinter war. TISO war
für die spätere massive Verbreitung der Solarenergie bedeutend: Die
Photovoltaik-Technologie war bereits zu Beginn ihrer industriellen Phase
in der Lage, die für die Herstellung der Solarmodule benötigte Energie
um ein Vielfaches ins Stromnetz zurückzuliefern. Dies ist entscheidend,
um die Auswirkungen auf Umwelt und Natur so gering wie möglich zu
halten, und dies gilt heute umso mehr, angesichts der enormen
Weiterentwicklung, die wir erleben,.
Die Anlage war damals die erste in Europa, die ans Stromnetz angebunden wurde. Inwiefern war das ein Ereignis?
Es
war eine echte Premiere für die damalige Zeit: Eine so riesige Anlage,
die in freistehenden Strukturen montiert und mit einem industriellen
Ansatz an das Stromnetz angeschlossen wurde, hatte es in Europa noch nie
gegeben. Zudem: 1982 waren Solarmodule noch kein Massenprodukt und
daher teuer. Sie wurden hauptsächlich zur Energieversorgung von
abgelegenen Chalets in den Bergen eingesetzt. Die Idee hinter dem
TISO-Projekt bestand darin, die Entwicklung der Leistungen genau und
konstant zu überwachen, was zu einer wichtigen Zusammenarbeit mit dem 50
km von Lugano entfernten European Joint Research Test Center führte.
Diese Idee war die Geburtsstunde der Tessiner Solarforschung und
ermöglichte es, das Labor für Photovoltaik an der SUPSI aufzubauen.
Die
Panels hatten damals eine Leistung von 10kWp. Aussergewöhnlich für
damals. Warum? Heute sind die Panels viel leistungsfähiger.
Die
Panels wurden sorgfältig ausgewählt. ARCO Solar war der erste
Hersteller, der 1982 in den Megawattbereich vorstiess, und seine
Technologie erwies sich auch in den Vorversuchen als zuverlässig. Heute
nähern wir uns weltweit der Terawatt-Skala. Die Leistung ist heute also
eine Million Mal höher! Die damaligen Module stammten direkt aus der
Raumfahrttechnik und hatten einen Wirkungsgrad von 10 Prozent. Der
Rekordwirkungsgrad der heutigen Module liegt bei 25 Prozent.
Weiterentwicklungen zeigen, dass ein Wirkungsgrad von 30 Prozent
realistisch ist, wie bei den Solarzellenfeldern aus dem Weltraum.
40 Jahre sind die Panels jetzt im Einsatz? Was zeigen sich für Alterserscheinungen?
Nach 40 Jahren noch leistungsfähig – die Panels von TISO-10 Bild: SUPSI
40
Jahre sind eine lange Zeit, und die Alterungsspuren sind bei einem
grossen Teil der Module gut sichtbar. Zu den häufigsten Problemen
gehören Hotspot-Probleme, die vor allem mit der nicht optimalen
Verbindung der Anschlüsse zusammenhängen. Die Ablösung der
Rückseitenfolie ist ein weiterer kritischer Punkt. Wir haben
festgestellt, dass die 288 Module aus mindestens drei verschiedenen
Produktionszyklen stammen und eine der Rezepturen besonders gut war, so
dass die Leistungen der besten Module auch nach 40 Jahren noch innerhalb
der Garantiebedingungen liegen.
Die TISO-10-Zellen sind auch Forschungsobjekt. Was tragen die Zellen zur Entwicklung heutiger Panels bei?
Die
langfristige Beobachtung einer PV-Anlage wie TISO bringt der Forschung
wichtige Erkenntnisse zu den effektiven Alterungsmechanismen dazu, wie
man diese beschleunigt simulieren kann. Nach 20 Jahren Betrieb wurde
beispielsweise in einem speziellen Projekt von SUPSI und GFS versucht,
die durchschnittliche Dauer bis zum Versagen von TISO abzuschätzen.
Fazit: Auf Grundlage der beschleunigten Lebensdauertests kann man davon
ausgehen, dass die Module noch 10 bis 15 Jahre lang nutzbare elektrische
Energie liefern können. Tatsächlich haben die Module die Prognosen
übertroffen, wie wir mit der Aktualisierung nach 35 Jahren zeigen
konnten. Und die kritischen Punkte wie Isolationsprobleme und Hotspots
wurden richtig erkannt.
Hersteller garantieren eine
Lebensdauer von rund 25 bis 30 Jahren für die Produktion von Solarstrom
mit Solarzellen. Was unterscheidet heutige Panels von denjenigen von
TISO-10?
Die Module von TISO sind im Vergleich zur
heutigen Technologie kleiner und haben dickere Zellen, was sie, wie sich
gezeigt hat, sehr robust macht. Ich würde sagen, dass dies ihr
Hauptvorteil gegenüber heute ist. Andererseits haben sich die Prüf- und
Zertifizierungsverfahren sowie das Wissen über Materialien und deren
Alterung stark verbessert. Die Effizienz der Module ist unglaublich
gestiegen, und die heutigen technologischen und industriellen Verfahren
erlauben stetige Verbesserungen. Es ist klar, dass eine Garantie von 30
Jahren in verschiedener Hinsicht eine Herausforderung ist, aber mit den
entsprechenden Qualitätskontrollen und Materialien können wir auch für
die heute auf dem Markt verkauften Module eine lange Lebensdauer
prognostizieren.
Schauen wir zurück ins Jahr 1982. Welchen Stellenwert hatte Sonnenenergie damals?
Damals
stand die Solarenergie wirklich noch am Anfang. Der Preis pro Watt für
die TISO-Module war 100-mal höher als heute, die Solarzellen wurden aus
dem Siliziumabfall der Elektronikindustrie hergestellt. Die Tour de Sol,
das erste Rennen mit solarbetriebenen Fahrzeugen, verlieh der
Photovoltaik in der Schweiz einen Schub.
Mit der Massenanfertigung
von PV-Modulen sind die Preise gesunken. Das hat – zusammen mit dem
Ziel der Dekarbonisierung der Energieversorgung – schliesslich zur
breitflächigen Verbreitung von PV beigetragen.
Das Tessin
gilt als Sonnenstube der Schweiz. War dies der Grund, weshalb die erste
Anlage ausgerechnet im Tessin ans Netz angeschlossen wurde?
Das
ist eher ein bemerkenswerter Zufall. Das Tessin ist der drittgrösste
Wasserkraftkanton der Schweiz. Die Bedeutung der erneuerbaren Energien
ist hier also bekannt, und die Photovoltaikmodule waren notwendig, um
die „Rustici“ in den Alpen mit Strom zu versorgen. 1978 kamen die ersten
Module, die direkt aus der Weltraumtechnologie stammten, in unseren
Kanton. 1982 begann das TISO-Abenteuer mit Beteiligung der Firma
Invertomatic in Riazzino für die Produktion der Wechselrichter. Ich
würde sagen, dass Pioniere, Interesse, Bedarf und die Tessiner Sonne
gemeinsam zu dieser Entwicklung beigetragen haben.
Wie hat TISO-10 die Forschung und Weiterentwicklung von PV beeinflusst?
Sicher
können wir sagen, dass unsere Gruppe im SUPSI dank dieser Erfahrung
gegründet wurde. Am ISAAC, dem Institut für angewandte Nachhaltigkeit in
der bebauten Umwelt, aus dem die ursprüngliche Gruppe hervorgegangen
ist, sind neue multidisziplinäre Themen dazu gekommen wie intelligente
Netze, Mobilität und Gebäudeintegration. Daraus entstanden sind zwei
Spin-offs (Hive power und i-Win) sowie mehrere kleine Unternehmen, die
in der Solarbranche tätig sind.
Abgesehen von unseren
Entwicklungen war die während 40 Jahren wissenschaftlich überwachten
PV-Anlage eine Informationsquelle für mehrere Wissenschaftler in aller
Welt. Wir werden dies an der nächsten Weltkonferenz in Mailand feiern,
wo wir an einer speziellen Veranstaltung mit Beteiligung der
europäischen Solarindustrie eine Broschüre vorstellen werden.
Die
Schweiz ist indes bei der Produktion von Solarzellen gegenüber China
ins Hintertreffen geraten. Kann die Schweiz das wieder aufholen? Was ist
Ihre Einschätzung?
Die Schweiz verfügt über das Know-how
und die Erfahrung, um eine führende Rolle in der neuen Phase, in der
die Industrie und die Produktion wieder in Europa angesiedelt sein
werden, zu übernehmen (die Prognose sieht 20 GW lokale Produktion bis
2025 vor). Die Meyer Burger Gruppe mit Hauptsitz in Thun BE plant, die
Produktion von PV-Panels in diesem Jahr auf 1,4 GW zu erhöhen und 2027 7
GW/Jahr zu produzieren.
Mehrere Schweizer Unternehmen sind
führend im Bereich gebäudeintegrierter Photovoltaik, um das jährliche
Potenzial von 67 TWh Stromproduktion von Dächern und Fassaden zu nutzen.
Und nicht zuletzt arbeitet die Forschung intensiv an neuen
Entwicklungen, wobei die EPFL/CSEM kürzlich einen Rekordwirkungsgrad von
über 30 % bei Silizium-Dünnschicht-Doppelschicht-Solarzellen erzielte.
Ich würde definitiv sagen, dass die Zukunft strahlend hell und solar ist!
Interview: Brigitte Mader, Kommunikation, Bundesamt für Energie - Bilder: SUPSI
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