Sonntag, 8. April 2018

Acht Trends für PV weltweit

Das US-Analysehaus IHS Markit hat für 2018 die wichtigsten Trends für den globalen Photovoltaik- und Speichermarkt aufgelistet. Insgesamt 20 Länder werden einen Photovoltaik-Zubau von mehr als 500 Megawatt Leistung erreichen, doch China, die USA und Indien werden den Weltmarkt weiter dominieren. Politisch werden sich vor allem die Zölle in den USA und Indien auf die Handelsströme und Modulpreise auswirken, während schwimmende Photovoltaik-Anlagen zunehmend ihr Nischendasein verlassen. Eine Zusammenstellung der lesenswerten und aktuell wichtigsten deutschen Solar-Zeitschrift pv-magazine.de.

IHS Markit hat Mitte März ein Whitepaper mit acht globalen Trends für den Photovoltaik- und Energiespeichermarkt veröffentlicht. Demnach werden in diesem Jahr zwanzig Länder Photovoltaik-Anlagen mit insgesamt mehr als 500 Megawatt Leistung neu installieren, im vergangenen Jahr waren es noch 16 Länder, zu Beginn des Jahrzehnts nur zehn Länder. „Ägypten, Spanien, die Vereinigten Arabischen Emirate und Argentinien sind die aussichtsreichsten Kandidaten, dieses Jahr mehr als 500 Megawatt zu installieren“, heißt es auf Nachfrage von pv magazine.

Trend Nummer 1: Die drei größten Photovoltaik-Märkte weltweit – China, Indien und die USA – werden den Analysten zufolge bis zu zwei Drittel der insgesamt für 2018 erwarteten installierten Leistung von 108 Gigawatt  ausmachen. Die restlichen 17 der Top-20 Nationen würden auf ein Viertel der Gesamtnachfrage kommen. In diesen Ländern soll der Markt in diesem Jahr demnach um 38 Prozent im Vergleich zu 2017 wachsen, besonders stark in Spanien, Argentinien und Malaysia, wo IHS Markit mindestens eine Verzehnfachung der jeweiligen Märkte erwartet.

Trend Nummer 2: Den Analysten von IHS Markit zufolge werden als ein zweiter Trend schwimmende Photovoltaik-Anlagen ihr Nischendasein verlassen und zunehmend auf Dämmen, Stauseen und anderen Gewässern installiert. Demnach hätten China, Indien und Südkorea bereits bis dato entsprechende Anlagen mit insgesamt 450 Megaweatt Leistung zugebaut. Führend sei hier China, dass mit 40 Megawatt die weltweit größte schwimmende Photovoltaik-Anlage installiert habe, weitere Anlagen mit 70 beziehungsweise 150 Megawatt seien noch für das erste Quartal geplant. Indien will zehn Gigawatt Leistung für solche Anlagen ausschreiben und die Niederlande planen 2,3 Gigawatt bis 2023. Durch diese Entwicklung müsse sich der derzeitige Marktführer für schwimmende Photovoltaik-Anlagen, das französische Unternehmen Ciel et Terre, künftig auf mehr Wettbewerb einstellen, wie es in dem „Whitepaper“ heißt.

Einen dritten Trend sieht IHS Markit in der zunehmenden Anwendung der bifazialen sowie der Halbzellen-Technologie. Beide Technologien sind demnach vergleichsweise günstig: Sie erhöhen die Leistung eines einzelnen Moduls und senken so die Systemkosten. Ein weiterer Technologie-Trend ergibt sich IHS Markit zufolge aus dem Einsatz von Diamantdrahtsägen, mit denen zunehmend auch multikristalline Wafer geschnitten und durch die die Kosten für die Wafer um bis zu 15 Prozent gesenkt würden. Wie bei monokristallinen Wafern soll sich diese Sägetechnik bis spätestens 2019 auch bei multikristallinen Wafern komplett durchgesetzt haben – 2016 habe der Anteil hier noch bei unter 20 Prozent gelegen. Damit würden multikristalline Solarzellen auch 2021 weiterhin rund die Hälfte des Marktes ausmachen.

Trend Nummer 5:  Politisch erwarten die Analysten vor allem durch die Handelspolitiken der USA und Indiens Auswirkungen auf Preise und Beschaffung von Modulen. Dabei würden beispielsweise die Anfang des Jahres verhängten US-Importzölle für ausländische Photovoltaik-Module und -Zellen nicht ausreichen, um in den USA größere Produktionserweiterungen anzuregen. Indien wiederum prüft derzeit Importzölle für Photovoltaik-Produkte aus China, Malaysia und Taiwan. Ende 2018 könnte hier die Entscheidung fallen, bis dahin sollen Schutzabgaben von bis zu 70 Prozent vorgezogene Importe verhindern. Sowohl in Indien als auch in den USA könnte sich so der Markt für Solarmodule und -zellen aus dem Reich der Mitte schließen. In China befinden sich IHS Markit zufolge etwa 70 Prozent der weltweiten Produktionskapazitäten für Photovoltaik-Module.

Trend Nummer 6: Ein weiterer Trend für dieses Jahr sei, dass Wechselrichter-Hersteller in eine „neue Ära der Digitalisierung“ eintreten. Sie würden zunehmend auch nach digitalen Geschäftsmodellen suchen. Auf diese Weise werden die Wechselrichter-Hersteller mit neuen Partnern in Branchen wie Elektromobilität, Energiespeicherung, Beleuchtung, Heizung und Kühlung zusammenarbeiten, wie die Analysten erwarten.

Trend Nummer 7: Der nächste der von IHS Markit ausgemachten Trends ist der Einsatz von Batteriespeichern bei großen Photovoltaik-Anlagen. Durch den massiven Preisverfall bei Lithium-Ionen-Batterien – zwischen 2012 und 2017 fast 70 Prozent – seien Solar- und Speichersysteme im Versorgungsmaßstab inzwischen kostengünstig genug und stellenweise Realität geworden, heißt es in dem „Whitepaper“. Wegen der insgesamt hohen Strompreise sei Hawaii in diesem Bereich ein Vorreiter, Projekte gebe es aber inzwischen auch in anderen Teilen der USA und Australien. Allein in Down Under sind demnach Photovoltaik-Kraftwerke mit Speicher mit insgesamt 2,1 Gigawatt Leistung in der Pipeline. Als letzten der acht Trends nennt IHS Markit die Elektrofahrzeuge, die den Weg für neue Synergien mit stationären Energiespeichern ebnen – zum Beispiel durch die Wiederverwendung von „Second Life“-Batterien aus Elektrofahrzeugen.

Freitag, 6. April 2018

Schon wieder neuer Rekord

WissenschaftlerInnen des Instituts für Solarenergieforschung (ISFH) und des Instituts für Materialien und Bauelemente der Elektronik (MBE) der Leibniz Universität Hannover ist es gelungen, eine neuartige Solarzelle zu entwickeln.

Den WissenschaftlerInnen ist es gelungen, eine neuartige Solarzelle zu entwickeln, die mit einem Wirkungsgrad von 26,1 Prozent deutlich effizienter arbeitet als die bisherigen Solarzellen auf Basis des von in der Industrie üblicherweise verwendeten Bor-dotierten Siliziums. Diese Entwicklung könnte dabei helfen, auf lange Sicht die Kosten für die Erzeugung von Strom mittels Photovoltaik zu senken. 

Der maximal mögliche Wirkungsgrad einer Solarzelle aus dem für die Anwendung besonders wichtigen Material Silizium liegt bei 29,5 Prozent. Die praktische Realisierung eines Wirkungsgrades von mehr als 26 Prozent mit Bor-dotiertem Silizium galt bislang nahezu unerreichbar. Basis der neu entwickelten kristallinen Silizium-Solarzelle ist ein Kontakt, der ebenfalls am ISFH und am MBE entstanden ist. Eine Solarzelle besteht im Wesentlichen aus reinem Silizium, dort wird Licht eingefangen, das positive und negative Ladungsträger erzeugt. Damit sie als Strom genutzt werden können, müssen die verschiedenen Ladungsträger über unterschiedlich behandelte Bereiche des Siliziums abgeführt werden. Dazu braucht man Kontakte aus Metall, über die die Ladungsträger weitergeleitet werden. An dieser Stelle – beim Übergang vom Metall zum Silizium und umgekehrt – kam es bislang zu hohen Verlusten an Ladungsträgern. Hier setzen die vor einiger Zeit neu entwickelten, sogenannten POLO Kontakte an.

POLO steht für „polycrystalline Silicon on Oxide“ und beschreibt die verwendeten Schichten. Um die positiven Ladungsträger auf der einen und die negativen Ladungsträger auf der anderen Seite der Solarzelle zu extrahieren, wurde je eine weitere Schicht Silizium für die POLO Kontakte benutzt, allerdings eine mit einer anderen Struktur als im Inneren der Zelle. Das polykristalline, leitfähige Silizium wurde als dünne Schicht auf einem hauchdünnen Film aus Siliziumoxid aufgetragen. Diese isolierende Zwischenschicht passiviert die Kontakte.

Durch Erhitzen auf Temperaturen um die 1.000 Grad Celsius entstehen winzig kleine Poren in der darunterliegenden Passivierung. Der Durchmesser der Poren liegt im Nanometerbereich. Durch sie können nun die Ladungsträger nahezu verlustfrei über die polykristalline Siliziumschicht und die Metallkontakte weitergeleitet werden. Die Verluste konnten so deutlich reduziert werden. Die sogenannten POLO Kontakte vereinen daher eine effiziente Stromextraktion aus der Solarzelle mit einer exzellenten Passivierung.

Im aktuellen Forschungsvorhaben 26+ ist es nun gelungen, die POLO-Kontakte so in eine Solarzelle zu integrieren, dass ein Wirkungsgrad von 26,1 Prozent erreicht wurde.
„Durch den Einsatz von Laserverfahren haben wir außerdem den Weg in Richtung industrielle Anwendung geebnet“, erklärt Projektleiter Dr. Felix Haase vom ISFH. „Das Ergebnis zeigt, dass die Photovoltaik-Forschung in Deutschland nach wie vor zur Weltspitze gehört und wesentliche Beiträge zur Reduktion der Strom-Erzeugungskosten und für die Erschließung neuer Anwendungsfelder für die Photovoltaik leisten kann“, sagt Prof. Dr. Robby Peibst, der am ISFH die Arbeitsgruppe leitet und am MBE eine Juniorprofessur innehat. 

Donnerstag, 5. April 2018

D: PV und Wind am günstigsten

Forscher des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE haben heute die vierte Auflage ihrer Studie zu den Gestehungskosten für Strom aus erneuerbaren Energien vorgelegt. Darin analysieren sie die aktuellen Kosten und prognostizieren die weitere Entwicklung auf Basis von technologiespezifischen Lernraten und Marktszenarien bis 2035. 

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 »Die Kostenprognosen der Vorgängerstudien haben sich bestätigt. Die Gestehungskosten für Strom aus erneuerbaren Energien sinken kontinuierlich und sind kein Hindernis für eine CO₂-freie Stromerzeugung mehr. Neu errichtete Photovoltaik-Anlagen und Onshore-Windenergieanlagen an günstigen Standorten sind bereits heute günstiger als fossile Kraftwerke, und dieser Trend wird sich bis 2035 deutlich verstärken«, so Projektleiter Dr. Christoph Kost. Die immer bessere Wettbewerbsposition der erneuerbaren Energien führe zu neuen Anwendungen und stark wachsenden Märkten, die nicht mehr auf Förderung angewiesen sind. Die Volllaststunden der konventionellen Kraftwerke sinken durch einen höheren Anteil der Erneuerbaren dagegen weiter, was ihre Kosten in die Höhe treibt. Hinzu kommen steigende Brennstoff- und CO2-Zertifikatspreise. „Es ist davon auszugehen, dass nicht unbedingt die günstigste konventionelle Erzeugungsform am Markt bestehen wird, um die fluktuierenden Erneuerbaren zu ergänzen, sondern diejenige, die eine hohe Flexibilität in Bezug auf Anfahr- und Abfahrvariabilität aufweisen kann, also vorzugsweise Kraftwerke basierend auf Erdgas“, so Dr. Christoph Kost.

»Die Kostenprognosen der Vorgängerstudien haben sich bestätigt. Die Gestehungskosten für Strom aus erneuerbaren Energien sinken kontinuierlich und sind kein Hindernis für eine CO₂-freie Stromerzeugung mehr. Neu errichtete Photovoltaik-Anlagen und Onshore-Windenergieanlagen an günstigen Standorten sind bereits heute günstiger als fossile Kraftwerke, und dieser Trend wird sich bis 2035 deutlich verstärken«, so Projektleiter Dr. Christoph Kost. Die immer bessere Wettbewerbsposition der erneuerbaren Energien führe zu neuen Anwendungen und stark wachsenden Märkten, die nicht mehr auf Förderung angewiesen sind. Die Volllaststunden der konventionellen Kraftwerke sinken durch einen höheren Anteil der Erneuerbaren dagegen weiter, was ihre Kosten in die Höhe treibt. Hinzu kommen steigende Brennstoff- und CO2-Zertifikatspreise. „Es ist davon auszugehen, dass nicht unbedingt die günstigste konventionelle Erzeugungsform am Markt bestehen wird, um die fluktuierenden Erneuerbaren zu ergänzen, sondern diejenige, die eine hohe Flexibilität in Bezug auf Anfahr- und Abfahrvariabilität aufweisen kann, also vorzugsweise Kraftwerke basierend auf Erdgas“, so Dr. Christoph Kost.
 
Die Fraunhofer-Studie greift aktuelle Trends in Technologie- und Kostenentwicklungen auf, wie  die Photovoltaik-Eigenstromversorgung, steigende Volllaststunden für Windenergieanlagen (WEA) und neue Finanzierungsparameter. Die Technologieentwicklungen bei der Photovoltaik führen zu starken Kostensenkungen, so dass sie unter allen Kraftwerkstypen im Mittel die kostengünstigste Technologie in Deutschland ist. Aktuell erzielen PV-Anlagen je nach Anlagentyp und Globalstrahlung – sie liegt in Deutschland zwischen 950 und 1300 kWh/(m²a) – Stromgestehungskosten zwischen 3,71 und 11,54 €Cent/kWh. Die Anlagenkosten liegen je nach Typ bei 600 bis 1400 Euro/kWp.
 
Beim Windstrom führten sinkende Anlagekosten und steigende Volllaststunden zu den niedrigen Gestehungskosten von 3,99 bis 8,23 €Cent/kWh, was sie zur zweitgünstigsten Erzeugungstechnologie macht. An guten Standorten produzieren Onshore-Windenergieanlagen zu geringeren Kosten als neue Kohle- oder Gas- und Dampfturbinenkraftwerke-Kraftwerke. Trotz höherer durchschnittlicher Volllaststunden von bis zu 4500 Stunden/Jahr sind Offshore-Windenergieanlagen mit knapp 7,49 bis 13,79 €Cent/kWh deutlich teurer, was an den höheren Installations-, Betriebs- und Finanzierungskosten liegt (3100 bis 4700 Euro/kW).
 
Für konventionelle Kraftwerke ergeben sich unter den derzeitigen Bedingungen auf dem Strommarkt mit den jeweiligen Volllaststunden sowie Brennstoff- und CO₂-Zertifikatspreisen folgende Stromgestehungskosten: 2018 errichtete Braunkohlekraftwerke können Gestehungskosten von 4,59 bis 7,98 €Cent/kWh für die gewählten Betriebsparameter (mit einem heute sehr niedrigen CO₂-Preis und stark ansteigenden CO₂-Preis) ausweisen. Es folgen große Steinkohlekraftwerke (6,27 bis 9,86 €Cent/kWh) und Gas- und Dampfturbinen-Kraftwerke (7,78 bis 9,96 €Cent/kWh). Gaskraftwerke sind mit 11,03 bis 21,94 €Cent/kWh deutlich teurer. 

Durch technologische Fortschritte werden PV-Freiflächenanlagen in Süddeutschland und Onshore-Windenergieanlagen an windreichen Standorten bis 2035 die durchschnittlichen Stromgestehungskosten aller fossilen Kraftwerke deutlich unterbieten. Ab 2030 fallen die Stromgestehungskosten für PV-Anlagen unter 4,7 Cent/kWh für Aufdachanlagen bzw. 2,41 €Cent/kWh für Freiflächenanlagen. Die spezifischen Anlagenkosten werden bis 2035 auf 350 bis 815 Euro/kWp sinken. Offshore-Anlagen haben noch ein starkes Kostenreduktionspotenzial und zugleich ist durch die technische Weiterentwicklung eine Steigerung der Volllaststunden zu erwarten. Bis 2035 werden sie je nach Standort und Windangebot mit 3,49 bis 10,07 €Cent/kWh vergleichbare Preise wie heutige PV-Kraftwerke erreichen. 

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Quelle: ISE

Mittwoch, 4. April 2018

Erneuerbarer Strom ist Spitze

Fachleute der Professur für Energiepolitik an der ETH Zürich haben im Auftrag der SATW erstmals die Gesamtenergiebilanz der wichtigsten Formen der Stromproduktion in der Schweiz nach einer einheitlichen Methodik analysiert. Dabei zeigt vor allem die Wasserkraft eine herausragende Bilanz.

Für die Studie wurde für Erdgas, Erdwärme, Kernkraft, Photovoltaik, Steinkohle, Wasserkraft sowie Wind einerseits der kumulierte nicht erneuerbare Gesamtenergiebedarf (englisch: «Non-Renewable Cumulative Energy Demand») berechnet, der für Bau und Entsorgung einer Anlage nötig ist sowie für die Stromproduktion. Bei fossilen Produktionsverfahren sowie Kernenergie ist dies in erster Linie die Energie im jeweiligen Brennstoff (Gas, Kohle, Uran). 

Anderseits wurde der Erntefaktor (englisch «Energy Return on Energy Investment» EROI) ermittelt, der das Verhältnis des produzierten Stroms zur investierten («grauen») Energie über die gesamte Lebensdauer einer Anlage beschreibt. Anhand dieser Kennzahlen lassen sich Aussagen zur Gesamtenergiebilanz machen - und die Gesamtenergiebilanz der Wasserkraft ist herausragend. Beeindruckend, wie deutlich sie die anderen Formen der Stromerzeugung beim Erntefaktor überflügelt. Die Analyse bekräftigt das Argument, die Wasserkraft als wichtigsten Pfeiler der Schweizerischen Stromversorgung unbedingt zu erhalten. Die Effizienz von Photovoltaik und Windkraft ist in den vergangenen Jahren deutlich gestiegen. Aufgrund der technologischen Lernkurve hat sich der Erntefaktor neuer erneuerbarer Energien in den letzten zehn Jahren stark erhöht und dürfte auch künftig weiter steigen. Öffentliche Förderprogramme tragen massgeblich zur positiven Entwicklung der neuen erneuerbaren Energien (und anderer Technologien) bei, auch punkto Gesamtenergiebilanz. 

Wasserspeicher sind Top-Speichertechnologie: Der Umbau des Schweizer Energieversorgungsystems führt dazu, dass der Anteil stochastischer – also schwankender – Stromproduktion aus Photo-voltaik und Windkraft steigen wird. Die Speichertechnologie wird somit eine immer wichtigere Rolle als Regelenergie einnehmen. Wasserspeicherkraft-werke sind dabei gegenüber Power-to-Gas-to-Power-Verfahren und Batterien klar im Vorteil. Trotz der aktuell schwierigen ökonomischen Situation der Wasserkraft sollte die Schweiz also aus Sicht der Gesamtenergiebilanz auch künftig an ihr als wichtigste Stütze der Stromversorgung festhalten.

Quelle: SATW

Sonntag, 1. April 2018

Ei ei ei: Blickfang zu Ostern


Frohe Ostern: IBC Solar präsentiert zeitlich und farblich passende Neuheit. Die Produktpalette des deutschen Solaranlagenbauers wurde im Modulbereich um 18 zusätzliche Farben erweitert! Jetzt lässt sich Solaranlage perfekt auf die Farbe der Hauswand abstimmen und ein Blickfang auf's Dach setzen! Siehe auch unter Twitter:

Freitag, 30. März 2018

Saudi-Arabiens Weltrevolution

Es könnte der Durchbruch für die solare Weltrevolution sein: Saudi-Arabien, bisher größter Öl-Exporteur der Welt, plant die bisher größte Solaranlage der Welt, etwa 100mal größer als die bisher größten Solarprojekte, welche in Australien und Griechenland geplant sind. Damit erreicht die globale Energiewende eine neue Dimension. Ein österlicher Kommentar des deutschen Energie-Experten Franz Alt.

Bis 2030 soll ganz Saudi-Arabien komplett mit Solarenergie versorgt werden. Der saudische Kronprinz Mohammad bin Salman und Japans Softbank-Chef Masayoshi Son, die das Projekt finanzieren wollen, sagten dazu: „Das ist ein großer Schritt für die Menschheit“. Das Mega-Projekt in der saudischen Wüste soll 100.000 neue Arbeitsplätze schaffen und 200 Milliarden Dollar kosten. In einer Zeit, in der die neue deutsche Bunderegierung die Energiewende sträflich vernachlässigt, setzen sich die Saudis und die Chinesen an die Spitze der solaren Weltbewegung. 

Kronprinz Mohammad kündigt an, er wolle auch mit deutschen Solarfirmen zusammenarbeiten. Die geplante Anlage soll Solarstrom für einen Cent pro Kilowattstunde produzieren. Der preiswerteste Solarstrom wird bisher in Zentralafrika und in Chile produziert, für 2,5 Cent/KWh. In Deutschland kostet der Strom aus der Steckdose zwischen 26 und 30 Cent. 

Der japanische Multimilliadär Son verfolgt seit der Fukushima-Katastrophe das Ziel, den bisherigen Atomstrom weltweit durch Solarstrom zu ersetzen. Er wird seinem Ziel näher kommen, wenn sein neues Megaprojekt weltweit Nachfolger findet – wohl weniger aus ökologischen als aus ökonomischen Gründen. Die Sonne schickt uns keine Rechnung – ein unschlagbarer ökonomischer Vorteil der ökologischen Energiewende. Heute lacht keiner mehr über diesen meinen Buchtitel aus dem Jahr 1992. 

Die typisch deutschen Bedenkenträger werden jetzt sofort wieder einwenden: Aber die Saudis haben halt große Wüstenflächen für riesige Solaranlagen. Das haben wir in Deutschland nicht. Welch ein Unsinn! In Deutschland stehen von 20 Millionen Gebäuden mit Dächern noch immer 18,5 Millionen völlig umsonst in der Gegend herum. Und die Sonne scheint auf jedes Dach. Die leeren Wüstenflächen der Saudis sind die leeren Dächer der Deutschen. Hier ist genug Platz für die komplette Energiewende. Die Sonne schickt uns 15.000mal mehr Energie auf unsere Erde als zurzeit 7,5 Milliarden Menschen verbrauchen. Die Natur sorgt für alles, was wir brauchen.  Die Lösung des Energieproblems steht am Himmel. 

Bürger zur Sonne, zur Freiheit! Oder wie es Jesus in seiner Bergpredigt gesagt hat: Die Sonne des Vaters scheint für alle. 

Frohe Ostern!