Düsseldorf, 30. Juli 2010 – Der Wirkungsgrad von Photovoltaikmodulen ist noch längst nicht ausgereizt. Firmen kämpfen an vielen Fronten um jeden Prozentpunkt. Dabei rückt neben den Zellen und dem Herstellungsprozess auch das Modulglas ins Blickfeld. Denn neueste Gläser versprechen zusätzliche Effizienzgewinne und die Möglichkeiten sind noch lange nicht ausgeschöpft.

Der kalifornische Solarproduzent Sunpower beweist sich erneut als Innovationstreiber in der Photovoltaik (PV). Die Firma hat in einer industrienahen Fertigung eine Solarzelle hergestellt, die Sonnenlicht mit einem Wirkungsgrad von 24,2 Prozent in Strom umwandelt. Damit haben die Amerikaner die Effizienz ihrer Zellen in den vergangenen fünf Jahren um vier Prozentpunkte gesteigert und sind nun dicht dran am Weltrekord der University of New South Wales in Sydney. Bereits Ende der neunziger Jahre erreichten dort Forscher mit einer Siliziumzelle 24,7 Prozent Wirkungsgrad. Sunpowers Schlüssel zu hoher Effizienz ist das Rückkontaktkonzept.

Innovationen im Fokus: Die Suche nach effizienteren Halbleitern für Solarzellen beschäftigt Forscher und Ingenieure weltweit (Quelle: Bosch)

„Wir verbannen sämtliche Stromanschlüsse unserer monokristallinen Silizium-Solarzellen auf die Rückseite“, erklärt Technologe Bill Mulligan. So wird die lichtzugewandte Front der Zellen nicht durch Metallbahnen verschattet und es fällt mehr Licht zur Energieproduktion ein. Die Technik ist wegen ihrer hohen Leistung sehr gefragt: Serienmäßig hergestellte Rückseiten-sammler erreichen knapp 23 und bezogen aufs Modul 19,5 Prozent Wirkungsgrad – gängige Siliziumpaneele liegen im Durchschnitt bei 13 bis 16 Prozent.

Der Wirkungsgrad beeinflusst die Wirtschaftlichkeit stärker als jeder andere Faktor bei der Herstellung von Zellen und Modulen. Jeder Prozentpunkt mehr Wirkungsgrad senkt, so die Faustregel, die Kosten um rund fünf Prozent, da pro Watt weniger Material benötigt wird. Bei Sunpower schlägt dieser kostensenkende Effekt aufgrund des teuren monokristallinen Halbleiters und der aufwendigen Produktion jedoch noch nicht durch. Rückseitensammler tragen Minus- und Pluspol auf der Rückseite. Sie müssen deshalb ineinander verschachtelt werden, um Kurzschlüsse zu vermeiden. „Das erfordert zusätzliche Prozessschritte und viel Know-how“, sagt Jan Schmidt vom Institut für Solarenergieforschung in Hameln (ISFH).

Komplexe Fertigung: Die Produktion von Solarzellen und Modulen erfordert viel Prozess-Know-how. Daher kann es Jahre dauern, bis Neuentwicklungen serienmäßig umgesetzt werden. (Quelle: aleo solar)

Mit Hi-Tech Glas zu mehr Effizienz

Die Firmen suchen deshalb fieberhaft nach kosteneffizienteren Alternativen. Sanyo aus Japan zum Beispiel hat eine Mono-Zelle entwickelt, die von Schichten aus günstigem amorphen Silizium umgeben ist. Sie dienen vor allem als Barriere, die verhindert, dass im Kristall erzeugte Ladungsträger an dessen Oberfläche verloren gehen. Dadurch steigt die Effizienz der Zellen auf 20,7 Prozent, die Module schaffen 18,2 Prozent. Alfasolar aus Hannover setzt dagegen für Optimierungen am Modul an. Das Unternehmen verwendet multikristalline Zellen des belgischen Herstellers Photovoltech mit bis zu 17 Prozent Effizienz und verpackt die kleinen Kraftmeier hinter Modulglas mit pyramidenförmigen Strukturen. An der Glasinnenseite werden austretende Strahlen so reflektiert, dass sie erneut auf die Zellen treffen – also quasi eine neue Chance zur Absorption erhalten, falls sie nicht schon beim ersten Kontakt mit dem Silizium in Strom umgewandelt worden sind. So holt Alfasolar maximale Power aus den Zellen – der Modulwirkungsgrad beträgt 15,4 Prozent.

Immer mehr Hersteller nutzen inzwischen Antireflexionsgläser für Effizienzsteigerungen, wobei Lichtfallen nur ein Weg zu einer besseren Photonenausbeute sind. Centrosolar Glas aus Fürth zum Beispiel durchsetzt die Antireflexschichten seiner Gläser mit winzigen Luftporen, die für einen weicheren Übergang des Lichts sorgen. Strukturierte und beschichtete Solargläser bringen einen weiteren Vorteil mit sich: Ihre Oberfläche ist glatter als die konventioneller Gläser, da sie durch Walzen stark verdichtet werden. Dadurch perlen Dreck und Wasser wie am Blatt einer Lotusblume ab und behindern somit den Lichteinfall nicht. Glasspezialisten werden ihre Innovationen vom 28. September bis 1. Oktober 2010 zur Weltleitmesse der Glasindustrie, glasstec, beziehungsweise zur parallel stattfindenden Fachmesse für solare Produktionstechnik, solarpeq, in Düsseldorf zeigen.

Sensibles Gut: Die Produktion von Dünnschichtmodulen erfolgt im Reinraum. Bereits kleinste Verunreinigungen beinträchtigen den Wirkungsgrad. (Quelle: Inventux)

Bei der konzentrierenden PV geht es ebenfalls um geschickte Lenkung des Lichts. Die Module enthalten Spiegel oder Linsen, die Strahlung auf eine winzige Zelle konzentrieren. Die effizientesten unter ihnen erreichen Wirkungsgrade von bis zu 40 Prozent. „An guten Standorten können Konzentratorsysteme schon heute kostengünstiger Strom erzeugen als herkömmliche Flachmodule“, sagt Andreas Bett, Leiter der Abteilung Solarzellen am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) in Freiburg. Allerdings müssen Konzentrator-Module exakt der Sonne nachgeführt werden, was die Kosten erhöht und bei Dachanlagen kaum möglich ist.

Solarzellen im Nanoformat

Auch bei der Dünnschichttechnik herrscht reger Wettbewerb. Das größte Wirkungsgradpotenzial wird CIS-Zellen zugesprochen. Die Abkürzung steht für halbleitende Verbindungen aus Kupfer, Indium, Gallium, Selen oder Schwefel. Das National Renewable Energy Laboratory der USA erreichte damit eine Effizienz von 20,3 Prozent. Allerdings sind industriell gefertigte Zellen hiervon noch weit entfernt, und bei den Produktionskosten haben sie sich noch nicht von der kristallinen Konkurrenz abgesetzt. „Für CIS existieren einfach noch zu kleine Produktionseinheiten. Erst wenn die Massenproduktion läuft, werden die Kosten sinken“, sagt EU-Energieexperte Arnulf Jäger-Waldau. Dünnschichtmodule aus Cadmium-Tellurid sind weiter entwickelt. Die US-Firma First Solar fertigt sie bereits für 0,60 Euro pro Watt. Die wenigsten Hersteller produzieren Module schon für weniger als ein Euro pro Watt.

Nanozellen sind ebenfalls eine Option für die PV. Dabei wandeln winzige Kunststoff- oder Farbstoffpartikel Licht in Energie um. Heliatek aus Dresden zum Beispiel hat ein Verfahren entwickelt, bei dem Farbstoffmoleküle im Vakuum großflächig auf Plastikfolie aufgedampft werden. Da dabei nur wenig Material und Energie benötigt werden, sinken die Produktionskosten. Die Sachsen streben 0,40 Euro pro Watt an und würden damit weit unter den Kosten konventioneller Solarmodule liegen. Die große Schwäche der Nanozellen ist jedoch, dass sie schnell an Leistung verlieren, weil die als Halbleiter eingesetzten Polymere und Farbstoffe schnell degenerieren. Doch wegen der vielfältigen Einsatzmöglichkeiten arbeiten Forscher eifrig daran, ihre Haltbarkeit zu verbessern.

Immer der Sonne nach: Konzentrierende Systeme folgen dem Verlauf der Sonne. Die Nachführung verursacht Zusatzkosten, dafür erzeugen die Anlagen mehr Strom als einfache Module. (Quelle: Concentrix Solar)

So lassen sich die schlanken Stromgeneratoren dank ihres geringen Gewichts und ihrer Flexibilität gut als stromerzeugende Glasfassaden oder Fenster in Gebäude integrieren. Experten sprechen dem Marktsegment der Gebäudeintegration großes Wachstumspotenzial zu. Den Maschinen- und Anlagenbauern bietet die Nano-PV ein neues Betätigungsfeld. Unternehmen wie Centrotherm, Leybold Optics oder Von Ardenne, die Ihre Innovationen zur solarpeq vorstellen werden, beliefern bereits Dünnschicht-Produzenten oder Hersteller organischer Leuchtdioden (OLED) mit Beschichtungsanlagen. Diese Maschinen werden verstärkt auch die Hersteller von organischen oder Farbstoffzellen nachfragen. Zur glasstec wird es im Rahmen der Sonderschau glass technology live Beispiele für ästhetische fassadenintegrierte Photovoltaik bzw. Multifunktionsfassaden zu sehen geben.

Silizium weiter dominierend

Trotz des großen Entwicklungspotenzials von Dünnschicht & Co. glaubt Stefan Glunz, Leiter der Abteilung Entwicklung von Siliziumsolarzellen am ISE, an die Zukunft der Siliziumzellen, da ihre Langzeitstabilität außer Frage stehe und sich ihre Effizienz bereits mit geringem Aufwand verbessern lasse. Wirkungsgradsteigerungen von einem Prozent sind etwa zu erreichen, indem bessere Antireflexionsschichten mehr Strahlung nutzbar machen und neue sogenannte Passivierschichten Ladungsträgerverlusten an der Kristalloberfläche entgegenwirken. Auch neue Methoden zur Herstellung von Zellenkontakten helfen weiter. Heute werden Frontkontakte meist durch Siebdruck von Metallpasten produziert. Die so hergestellten breiten Kontaktfinger behindern den Lichteinfall und haben hohe Widerstände. Zudem treten beim Druck große Kräfte auf, dem nur dickere Zellen trotzen können. Das ISE entwickelt deshalb Metallisierungsprozesse, die ohne Siebdruck auskommen. „Wir setzen dabei auf die chemische Abscheidung von Metallen oder das kontaktlose Drucken von Metallaerosolen“, sagt Glunz.

Weitere Effizienzgewinne verspricht „N-Typ“-Silizium, ein mit Bor angereicherter, positiv leitender Absorber. Diese spezielle Siliziumvariante hat besonders gute elektrische Eigenschaften, ist wegen des reaktionsfreudigen Bor in der Produktion jedoch schwer handhabbar. So ist eine optimale Passivierung von N-Typ-Zellen mit gängigen Barriereschichten nicht zu erreichen. Der chinesische PV-Konzern Yingli Solar hat in Kooperation mit dem Energieforschungszentrum der Niederlande (ECN) und dem US-Anlagenbauer Amtech Systems nun einen industrietauglichen Prozess für die N-Typ-Zelle gefunden. Die Module, die Yingli vom Herbst 2010 an aus den neuen Lichtsammlern fertigen will, sollen bis zu 16,5 Prozent des Lichts in Energie umwandeln und mit 190 bis 315 Watt locker so viel Leistung wie gute Paneele westlicher Produzenten bringen.

Wegweisend: Die gebäudeintegrierte PV könnte sich dank neuer Solartechniken wie Nano-Solarzellen zu einem wichtigen Marktfeld entwickeln. Der Berliner Hauptbahnhof ist eines der frühen gelungenen Projekte. (Quelle: BSW)

Eine Alternative dazu könnten sogenannte „Metallization Wrap Through“-Zellen (MWT) sein. Dabei werden die für die Verschaltung im Modul nötigen Stromsammelschienen auf die Rückseite der Zellen verlegt und über 16 in den Wafer gebohrte Löcher mit den Metallkontakten auf der Frontseite verbunden. Durch dieses Durchfädeln der Metallisierung verringert sich der Schattenwurf. Damit ist MWT gewissermaßen die leichter umzusetzende Vorstufe der von Sunpower gefertigten Rückseitensammler, denn im Gegensatz dazu bleiben die Kontakte auf der Vorderseite. Nichtsdestotrotz lässt sich durch diese „einfache“ Maßnahme die Effizienz deutlich steigern. Das ECN und der norwegische PV-Konzern REC erreichten im Dezember 2009 mit Modulen aus sogenannten MWT-Zellen aus multikristallinem Silizium 17 Prozent Wirkungsgrad. Die Kooperative übertraf damit den bis dahin von den Sandia National Laboratories in den USA gehaltenen Wirkungsgradrekord für MWT-Zellen um 1,5 Prozentpunkte. Selbst mit dem Standardhalbleiter sind damit inzwischen Effizienzen möglich, die bisher nur mit teuren Hocheffizienzzellen erreicht wurden.

Welche Optimierungsmöglichkeiten die PV-Hersteller auch immer nutzen, letztendlich entscheiden innovative Produktionsverfahren über konkurrenzfähige Herstellungskosten. Hier profitiert die PV-Branche unter anderem von dem Spezialwissen der Unternehmen aus der Glasbranche mit Ihrer Erfahrung im Bedampfen, Bedrucken, Laminieren oder der Neuentwicklung von Spezialgläsern. Zur glasstec und solarpeq kommen in Düsseldorf beide Branchen erstmals in dieser Form zusammen – eine gute Basis für mehr Wirkungsgrad in der Zukunft.

Quelle: solarpeq

Ulm, 29. Juli 2010 – Für Elektroautos und andere Anwendungen stehen Lithiumressourcen in großen Mengen bereit. Trotzdem Forschungsbedarf für neue Batteriematerialien nötig.

Wird der Ausbau der Elektromobilität an zu geringen Lithiumvorkommen scheitern? Eine Metastudie des Zentrums für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung (ZSW) hat jetzt die Verfügbarkeit des Leichtmetalls untersucht. Das Fazit: Es sind genug Lithium-Quellen für Milliarden Elektroautos und andere Anwendungen vorhanden, die Produktionskapazitäten können dem künftigen Bedarf aller Voraussicht nach folgen. Um die Auswirkungen steigender Rohstoffkosten auf die Batteriekosten zu verringern und die Rohstoffversorgungssicherheit zu erhöhen, seien aber weitergehende Forschungs- und Entwicklungsanstrengungen notwendig, etwa beim Recycling und für neue Batteriematerialien. Das biete auch eine Chance für die deutsche Wirtschaft.

Bisher wird Lithium besonders für die Produktion von Glas und Keramik benötigt. Der zweitgrößte Anwendungsbereich sind Lithium-Ionen Batterien. Sie sorgen vor allem in Laptops und Mobiltelefonen für die Stromversorgung. Zukünftig könnte mit dem Lithiumbedarf für die geplanten Großbatterien in Elektroautos der Rohstoffbedarf zusätzlich um ein Vielfaches steigen.

In der Verfügbarkeitsstudie haben die ZSW-Forscher zahlreiche Quellen und Einzelstudien ausgewertet. „Es sind ausreichend identifizierte Lithium-Quellen vorhanden und neue Produktionskapazitäten für Lithium geplant“, erklärt Autor Benjamin Schott. „Zwischen 135 und 160 Millionen Tonnen Lithiumcarbonat-Äquivalenten sind weltweit bekannt. Das reicht für rund zehn Milliarden Elektrofahrzeuge. Rein rechnerisch könnte damit die weltweite jährliche Produktion von 50 Millionen Fahrzeugen 200 Jahre lang mit Lithium-Batterien ausgestattet werden.“ Auch für andere Anwendungen sei daher genug Lithium vorhanden.

Das Risiko einer Versorgungslücke besteht für das ZSW dabei vor allem durch die lange Vorlaufzeit beim Aufbau von neuen Produktionsstandorten.
Der Großteil der Lithium-Ressourcen liege außerdem in politisch weniger stabilen Ländern, etwa Bolivien und Chile. Um die Rohstoffabhängigkeit zu mindern und die Auswirkungen höherer Lithiumpreise auf die Batteriekosten zu verringern, seien deshalb weitergehende Forschungs- und Entwicklungsanstrengungen notwendig.

Im Fokus stehen für die Forscher die Entwicklung einer geeigneten Recyclingwirtschaft und die langfristige Erforschung neuer, noch leistungsfähigerer Batterietechnologien, die vorzugsweise eine bessere Rohstoffversorgungssicherheit garantieren. Für die deutsche Wirtschaft eröffnen sich hier vielfältige neue Wertschöpfungschancen – und die Möglichkeit einen Spitzenplatz in diesem Wirtschaftssektor zu erobern.

Quelle: ZWS

Bitterfeld-Wolfen, 29. Juli 2010 – Calyxo ist es im Juli gelungen, erstmals ein Solarmodul mit 10,9 % Moduleffizienz zu produzieren. Dr. Michael Bauer, CTO der Calyxo GmbH, äußerte sich wie folgt: „Mit diesem Modul ist es uns gelungen, die technologisch und strategisch wichtige 11% Effizienz-Marke anzukratzen und das Potential dieser Technologie weiter zu demonstrieren. Mit dem nun verstärkten Engagement unseres Technologiepartners Solar Fields werden wir die Steigerung der Modul- und Produktionseffizienzen noch forcierter vorantreiben können.“

Calyxo

Auch bei der Markteinführung der Calyxo Modulserie konnte mit dem 2,5 MW Liefervertrag mit SOLEN Energy GmbH ein weiterer Meilenstein erreicht werden. Dr. Florian Holzapfel, CEO der Calyxo GmbH zeigt sich hocherfreut über diese neue Partnerschaft: „ Mit der SOLEN Energy GmbH haben wir  eines der renomiertesten PV Projektierungs- und Installationshäuser für unsere Modulserie gewinnen können. Mit diesem Partner sehen wir uns auf einem guten Weg unsere Module weiter in Europäischen Märkten zu etablieren.“

Hermann Müller, Inhaber der SOLEN Energy, meint zum Rahmenvertrag: „Wir freuen uns, mit Calyxo einen weiteren deutschen Modulhersteller als Partner an unserer Seite gewonnen zu haben.“

Jan Hüring, Geschäftsführer der SOLEN Energy, fügte hinzu: „Es handelt sich hierbei um leistungsstarke Module, die in unser Portfolio passen. Wir sind von ihrer Qualität überzeugt.“

Quelle: Calyxo

Freiburg, 27. Juli 2010 – Das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) hat einen weiteren Fortschritt bei dem Bemühen erzielt, die Stromausbeute von Solarzellen zu erhöhen. Den Stuttgarter Forschern ist die Produktion von Dünnschichtsolarzellen mit einem Spitzenwirkungsgrad von 20,3 Prozent gelungen. Mit der Bestleistung übertreffen die Wissenschaftler ihren eigenen Weltrekord – und minimieren den Vorsprung der auf dem Markt dominanten multikristallinen Solarzellen auf nur noch 0,1 Prozent. Die neuen Rekordzellen aus dem ZSW bestehen aus extrem dünnen Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid-Schichten, kurz CIGS. Das spart Material und Kosten. Die neuen Ergebnisse sollen die Wirtschaftlichkeit der Dünnschichtphotovoltaik verbessern.

Die Weltrekordzelle besitzt eine Fläche von 0,5 Quadratzentimetern. Die halbleitende CIGS-Schicht und die Kontaktschichten sind insgesamt nur vier tausendstel Millimeter dick und damit um den Faktor 50 dünner als Standardsiliziumzellen. „Unsere Forscher haben die Zellen in einer Laborbeschichtungsanlage mit einem Simultanverdampfungsprozess hergestellt, der prinzipiell auch auf Produktionsprozesse übertragbar ist“, erklärt Dr. Michael Powalla, Mitglied im ZSW-Vorstand und Geschäftsbereichsleiter Photovoltaik. Das Fraunhofer ISE hat die Ergebnisse bestätigt. Die Erhöhung des Wirkungsgrades kommerziell umzusetzen werde aber noch einige Zeit dauern, so Powalla.

Innovationen der Forschung und die Professionalisierung der Produktion steigern den Wirkungsgrad von Dünnschichtsolarmodulen weiter. In den nächsten Jahren wird der Gesamtwirkungsgrad der relativ preisgünstigen CIGS-Dünnschichtsolarmodule von elf Prozent auf rund 15 Prozent steigen, schätzen Experten. Höhere Wirkungsgrade wiederum verbessern die Stromausbeute und somit die Rendite. Experten gehen davon aus, dass die CIGS-Dünnschichttechnik eine große wirtschaftliche Zukunft vor sich hat. Im Vergleich zu 2008 soll sich 2012 der Marktanteil der drei Dünnschichttechniken (amorphes Silizium, Kadmium-Tellurid und CIGS) bereits auf rund 30 Prozent verdoppeln.

Bei der Entwicklung von CIGS-Dünnschichtmodulen ist das ZSW international führend. Das Institut brachte die Technologie zusammen mit der Firma Würth Solar zur Industriereife. Würth Solar startete 2006 die damals weltweit erste Großserienproduktion von CIGS-Solarmodulen in Schwäbisch Hall.

Quelle: ZWS

Freiburg, 26. Juli 2010 – Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE forscht an kleinen und mittleren solarthermischen Kraftwerken, die kurzfristig einen wichtigen Beitrag zur nachhaltigen Energieversorgung liefern können. Konzentrierende Kollektoren erzeugen Temperaturen bis 400 Grad Celsius, mit vielfältigem Nutzen: Strom, Kälte und industrielle Prozesswärme. Weitere Infos unter http://www.mss-csp.info/.

Solarthermische Kraftwerke über 20 Megawatt elektrischer Leistung sind schon seit längerem als wirtschaftliche Möglichkeit der solaren Stromerzeugung bekannt. Doch die riesigen Anlagen erfordern langwierige Planungs- und Genehmigungsverfahren. »Klein ist schön – und vor allem schnell«, meint Dr. Werner Platzer, Abteilungsleiter am Fraunhofer ISE. »Anlagen im Bereich 20 Kilowatt bis zwei Megawatt können leichter realisiert werden und sie bieten mehr Möglichkeiten: Wärme- oder Kältebedarf vor Ort kann mit Stromerzeugung kombiniert werden. Das erhöht die Wirtschaftlichkeit und erleichtert die Finanzierung.«

Kleine und mittlere solarthermische Kraftwerke bestehen aus zwei Grundeinheiten. Ein Kollektorfeld zum Beispiel aus konzentrierenden Parabolspiegeln oder linearen Fresnelkollektoren konzentriert und sammelt die Solarenergie. Für die zweite Komponente gibt es viele Möglichkeiten: Eine Wärmekraftmaschine, zum Beispiel eine Dampfturbine, kann Strom liefern, eine Absorptionskältemaschine Kälte – oder die Wärme wird in Form von Prozessdampf direkt verwertet.

Das Fraunhofer ISE hat im Rahmen eines BMU-Projekts die Potenziale für kleine und mittlere solarthermische Kraftwerke untersucht. »Die Technik ist für regionale Anwendungen überall dort wirtschaftlich, wo ein hoher Anteil direkter Solarstrahlung vorhanden ist, also zum Beispiel im Mittelmeerraum und südlich davon«, so Platzer. »Netzfern oder bei instabilen Netzen ist der Einsatz dieser Technologie schon heute günstiger als Dieselgeneratoren.

Eine wichtige Anwendung sehen wir auch in der Klimatisierung. Über 40 Millionen Klimageräte werden jährlich weltweit neu verkauft, Tendenz stark steigend. Dieses Potenzial wird bisher noch nicht genutzt, weil marktgängige Produkte und Demonstrationsprojekte mit Vorbildfunktion fehlen.« Die Technik wird in Fachkreisen mit MSS-CSP abgekürzt: Medium and Small Scale Concentrating Solar Power

Download: Studie

Quelle: Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE

Ulm, 22. Juli 2010 – Das Zentrum für Sonnenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) errichtet in Ulm ein neues Laborgebäude für die Entwicklung von Hochleistungsbatterien. Das ZSW Labor für Batterietechnologie, kurz „eLaB“, wird auf 6.600 Quadratmetern Platz für Technikumsanlagen zur Herstellung von Lithium-Ionen Zellen und für Batteriesicherheitstests bieten. Damit entsteht ein einmaliges Dienstleistungszentrum für die im Aufbau befindliche Industrie für Fahrzeugbatterien. 2011 soll das 27 Millionen Euro teure Labor bezugsfertig sein. Am 22. Juli haben mit dem Spatenstich im Ulmer Science Park II die Baumaßnahmen begonnen. Zu den Gästen zählten hochrangige Vertreter aus den Bundes- und Landesministerien, der EU, der Industrie und der Stadt Ulm.

Lithium-Ionen-Batterien sind die Schlüsseltechnologie für Elektromobilität und auch für die dezentrale Speicherung von Strom aus erneuerbaren Energien. Derzeit sind fahrzeugtaugliche und kostengünstige Hochleistungsbatterien aber noch eine große Herausforderung. „Deutschland soll Leitmarkt für die Elektromobilität werden. Die Batterieforschung ist der Schlüssel dazu. Das ZSW in Ulm bringt allerbeste Voraussetzungen mit, unsere Ziele in die Tat umzusetzen“, sagte Bundesforschungsministerin und die Vertreterin der Bundesregierung Annette Schavan anlässlich des Spatenstichs.

„Elektrofahrzeuge müssen genauso sicher sein, wie Fahrzeuge mit herkömmlichem Antrieb“, betonte Minister Ramsauer in einem Grußwort. „Dazu brauchen wir umfassende Tests, um zum Beispiel das Unfallverhalten von Batterien zu ermitteln.“ Das Bundesverkehrsministerium fördert deshalb den Aufbau des Batterietestzentrums in Ulm.

„Mit dem ZSW e-LaB entsteht eine außergewöhnliche Technologieplattform“, erklärt ZSW-Vorstand Professor Werner Tillmetz. „Die neue Forschungs- und Entwicklungsinfrastruktur schließt eine Lücke im Bereich der Sicherheitstests und der Produktionstechnologien für Batterien der nächsten Generation.“

Für Hersteller von Aktivmaterialien etwa stellt das ZSW e-LaB ein ideales Umfeld für die Evaluierung neuer Komponenten und Mixturen in industriellen Standardzellen dar. Künftig können verschiedenste Materialkonzepte sehr schnell in Standardzellen getestet werden, ohne laufende Produktionsanlagen beim Batteriehersteller zu blockieren.

Gemeinsam mit Herstellern von Produktionsanlagen entwickelt das ZSW neue Fertigungstechnologien. Spezielle Apparaturen zur Öffnung von Lithium-Ionen Zellen und die dazugehörige Analytik sind elementarer Bestandteil von Post-Mortem Analysen und beschleunigten Lebensdaueruntersuchungen.

Ein wesentlicher Teil des ZSW e-LaB wird den Sicherheitstests gewidmet. „In unabhängigen Tests müssen die Hersteller nachweisen, dass neue Batteriesysteme nicht nur alle Sicherheitsanforderungen erfüllen, sondern auch einer Vielzahl, sehr anspruchsvoller Betriebsbedingungen im automobilen Umfeld gerecht werden“, so Werner Tillmetz. „Betriebstemperaturen von minus 30 Grad Celsius bis plus 50 Grad, 300.000 Lade/Entlade-Zyklen und mehr als zehn Jahre kalendarische Lebensdauer sind beispielsweise derartige Anforderungen.“ Auf Batterien, die gleichzeitig auch noch für das Lastmanagement der Energieversorger eingesetzt werden sollen, kommen noch weitere Anforderungen zu.

Hierfür wird ein modernes Testfeld mit mehreren Sicherheitstestkammern und 20 Testkabinen mit Klimatisierung und ausgefeilter Messtechnik errichtet. Ein weiteres Highlight ist der Aufbau umfassender Testeinrichtungen für komplette Batteriesysteme mit Fragestellungen zu Batteriemanagement, Ladezustandsbestimmung, Fehlerdiagnose und Thermalhaushalt.

Quelle: ZWS

Göttingen, 12. Juli 2010 – Das wegweisende Hightech-Flugzeug soll erstmals eine bemannte Erdumrundung allein mit Sonnenenergie ermöglichen. Um auch nachts mit Solarstrom fliegen zu können, sind besonders leistungsfähige Lithium-Polymer-Batterien mit an Bord.

„In 80 Tagen um die Welt.“ – Was früher noch eine Sensation war, ist heute gängiger Alltag. Unter zumeist hohem Energieaufwand meistern moderne Flugzeuge eine Weltumrundung in wenigen Stunden. Ein bemannter Flug mit regenerativer Energie ist hingegen auch heute noch technisch nicht möglich. Genau diesem Thema hat sich Solar Impulse angenommen, dessen Kooperationspartner die Solvay-Gruppe ist. Das internationale Chemie-Unternehmen hat Werkstoffe und Technik weiterentwickelt, um das bisher Unmöglich in greifbare Nähe zu rücken.

Das solargebetriebene Testflugzeug „HB SIA“ hat bereits zahlreiche Tagesflüge erfolgreich gemeistert. Um auch ohne direktes Sonnenlicht fliegen zu können, wird der Solar-Flieger mit Lithium-Polymer-Batterien sowie einem System zur Überwachung von Ladungszustand und Temperatur ausgerüstet. Die Hightech-Speicher auf Lithiumbasis müssen auch bei -40 °C auf 8500 Metern zuverlässig funktionieren und dem Hochleistungssegler einen Dauerflug bei Tag und Nacht ermöglichen. Damit soll die Vision „Regenerativ um die Welt zu fliegen“ im Jahre 2013 wahr werden und vielleicht übermorgen schon zum gängigen Alltag gehören.

Präsentiert wird ein Modell des Solar-Seglers am 14. September 2010 im Rahmen des Niedersächsischen Brennstoffzellen-Forums bei der SOLVAY GmbH in Hannover. In der begleitenden Fachausstellung erfahren die Teilnehmer mehr über die innovativen Eigenschaften des Flugzeugs und welche technischen Herausforderungen bisher gemeistert wurden bzw. welche Hürden zukünftig durch innovative Lösungen noch genommen werden müssen.

Darüberhinaus präsentieren auch Brennstoffzellen- und Batterieexperten neueste Erkenntnisse und Ergebnisse im Bereich mobile und stationäre Anwendungen. Abgerundet wird das diesjährige Brennstoffzellen-Forum, durch eine Fachausstellung sowie einen Schülerwettbewerb „Brennstoffzelle Junior III“ im Rahmenprogramm.

Quelle: Landesinitiative Brennstoffzelle & Elektromobilität Niedersachsen

Payerne, 08. Juli 2010 – Das Solarflugzeug HB-SIA ist nach dem Start am Mittwochmorgen heute, Donnerstag, um 9:00 Uhr in Payerne gelandet. Mit André Borschberg, CEO von Solar Impulse http://www.solarimpulse.com/, am Steuer hat erstmals in der Geschichte ein rein mit Solarenergie betriebenes Flugzeug einen erfolgreichen Nachtflug absolviert. Das ist ein wichtiger Meilenstein für das Projekt Solar Impulse, das langfristig eine Weltumrundung mit einem Solarflugzeug schaffen will.

Sinkend zum Erfolg

Dass die HB-SIA am Vorabend erst auf rund 8.500 Meter aufgestiegen war, um die Nacht mit einem Sinkflug auf etwa 1.500 Meter einzuleiten, war ein wichtiger Erfolgsfaktor für den Nachtflug. “So speichern wir Energie nicht nur in Akkus, sondern auch in Form von potenzieller Energie”, erklärt Solar-Impulse-Sprecherin Rachel Bros de Puechredon gegenüber pressetext. Damit ist das Solarflugzeug gut durch die Nacht gekommen, ehe das Team um 7:30 Uhr vermeldet hat, dass der Ladezyklus der Akkus wieder begonnen hat.

Die frühe Landung war geplanter Teil des Testflugs. “Wir mussten zunächst einmal zeigen, dass das Flugzeug auch wirklich die Nacht durchhält”, erklärt Bros de Puechredon. Doch noch in diesem Jahr soll ein zweiter Nachtflug folgen, bei dem die HB-SIA auch am nachfolgenden Tag und somit insgesamt 36 Stunden in der Luft bleibt. Lange zuwarten kann das Team dabei nicht, da die Nächte bereits wieder länger werden und somit ein Nachtflug zur einer immer größeren Herausforderung wird.

Heute die Nacht, morgen die Welt

Mit dem 36-Stunden-Flug wird die Ära des Solarflugzeugs HB-SIA zu Ende gehen. Den dann wird im Rahmen von Solar Impulse ein zweites Flugzeug gebaut, das unter anderem eine auf echte Langstreckenflüge ausgelegte Pilotenkanzel hat. Freilich wird es weitere Verbesserungen geben. “Wir haben große Fortschritte in der Akkutechnologie beobachtet”, meint Bros de Puechredon. Dementsprechend werden die Batterien des nächsten Modells eine deutlich höhere Kapazität haben, wenngleich genaue Details noch nicht feststehen.

Sicher ist dagegen, dass der HB-SIA-Nachfolger ab 2012 für die nächsten Meilensteine der Solarluftfahrt sorgen soll. Das werden mehrtägige Flüge, eine Atlantikquerung und schließlich eine Weltumrundung voraussichtlich in fünf Etappen sein. Angesichts der nötigen Entwicklungszeit und Testflüge geht das Team inzwischen eher davon aus, dass die Weltumrundung eher erst 2013 erfolgen wird.

Redakteur: Thomas Pichler
Quelle: pressetext

Ulm, 08. Juli 2010 – Als erstes europäisches Forschungsinstitut ist es dem Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) gelungen, den kompletten Herstellungsprozess von Lithium-Ionen Batterien abzubilden. Bei den gefertigten Lithium-Ionen Zellen aus dem ZSW handelt es sich um den Standardtyp 18650. Die Zellen sind belastbar und zeigen eine sehr gute Stabilität.

Die Anstrengungen von Forschung, Politik und Wirtschaft, Deutschland zum Leitmarkt für Elektromobilität zu machen, könnten mit diesem Erfolg bald erste Früchte tragen: Hersteller von Batteriematerialien können nun gemeinsam mit dem ZSW neue Rezepturen in Standardzellen erproben, Maschinenbauer die Fertigungstechnologie optimieren. Der Aufbau einer Zulieferindustrie für den gesamten Fertigungsprozess wird damit schneller realisierbar.

„Das ZSW hat eine lange Tradition in der Synthese neuer Aktivmaterialien”, sagt Dr. Margret Wohlfahrt-Mehrens, Leiterin des Fachgebiets Akkumulatoren Materialforschung. „Jetzt haben wir unsere Kompetenz über die ganze Wertschöpfungskette ausgebaut. Von der Beschichtung über Schneiden, Wickeln, Kontaktieren und Füllen bis zur Formierung konnten wir alle Prozessschritte bei der Produktion von Hochleistungsbatterien erfolgreich demonstrieren.” Die Testreihen waren erfolgreich: Die ersten Zellen aus den Labors haben schon 2.000 Zyklen mit hoher Belastung  hinter sich und zeigen bislang kaum Kapazitätsverluste. Bei den Akkus handelt es sich um die weltweit anerkannten Standardrundzellen, die derzeit auch in Elektroautos zum Einsatz kommen.

Im einem der nächsten Schritte wird das Forschungsinstitut großflächige Folien-Zellen bzw. prismatische Zellen herstellen, die für die Elektromobilität künftig bevorzugt werden. Mit dem nächstes Jahr bezugsfertigen neuen ZSW-Labor für Batterietechnologie in Ulm, kurz „eLaB“, werden die technischen Möglichkeiten für die Entwicklung von Hochleistungsbatterien nochmals deutlich ausgebaut. Die notwendige Ausstattung für die Zellfertigung konnte durch die Unterstützung der Bundesministerien für Bildung und Forschung (BMBF) und für Wirtschaft und Technologie (BMWI) auf den neuesten Stand erweitert werden. Der Spatenstich für das neue Laborzentrum erfolgt Ende Juli unter anderem mit Bundesforschungsministerin Annette Schavan.

Lithium-Ionen Batterien sind Schlüsseltechnologien für die Elektromobilität und wichtig die Speicherung von Strom aus erneuerbaren Energien. Die Hochleistungsbatterien sind seit 1991 auf dem Markt für Konsumartikel und werden heute fast ausschließlich in Asien produziert. Doch sind viele deutsche Firmen bei Schlüsselkompetenzen wie der Herstellung von Aktivmaterialien in der Chemieindustrie oder der Produktion von Fertigungsanlagen im Maschinenbau weltspitze. Das große Defizit ist bislang aber die Beherrschung der gesamten Fertigungstechnologie für Batterien. Das neue Angebot vom ZSW kann diesen Mangel ausgleichen. Eine Aufholjagd zu den führenden asiatischen Unternehmen rückt damit näher.

Quelle: ZSW

Payerne, 07. Juli 2010 – Das Schweizer Solarflugzeug Solar Impulse HB-SIA http://www.solarimpulse.com/ ist heute früh zu seinem ersten Nachtflug gestartet. Nachdem der Start in der vergangenen Woche wegen technischer Probleme verschoben werden musste, hob das Flugzeug mit André Borschberg, CEO und Mitbegründer des Projekts um exakt 06:51 Uhr vom Flugplatz Payerne ab. Borschberg will das akkubetriebene Fluggerät über 24 Stunden in der Luft halten.

Sonne tanken in 8.500 Metern

Der Plan sieht vor, dass das Flugzeug bis 19:30 langsam auf eine Höhe von 8.500 Metern aufsteigen wird und dabei seine Batterien für die Nacht auflädt. Zwei Stunden vor Sonnenuntergang, wenn die Kraft der Sonnenstrahlen nachlässt, wird Pilot Borschberg einen langsamen Sinkflug auf eine Höhe von 1.500 Meter einleiten. Ab etwa 23 Uhr muss das Flugzeug mit der in den Batterien gespeicherten Energie bis zum Sonnenaufgang weiterfliegen.

Mit dem nur 1.600 Kilogramm leichten Flugzeug, das gleichzeitig eine Spannweite eines Airbus A340 von 63,4 Metern aufweist, wollen die Initiatoren das Potenzial von Erneuerbarer Energie aufzeigen. Angetrieben wird das Fluggefährt von vier Elektromotoren mit einer Spitzenleistung von je zehn PS, die aus 400 Kilogramm schweren Lithium-Polymer-Batterien gespeist werden. Die Energieaufnahme erfolgt über 12.000 in die Flügel integrierte Solarzellen.

Weltumrundung als Ziel

Gelingt der Nachtflug, ist das rund 70-köpfige Team um den Schweizer Abenteurer Bertrand Piccard seinem ehrgeizigen Projektziel ein gutes Stück näher gerückt. Mit einem weiteren Flugzeugprototypen, der ab 2011 entwickelt werden soll, ist für spätestens 2013 die Weltumrundung angepeilt. Piccard hatte 1999 als erster Mensch der Welt dieses Kunststück bereits mit einem Heißluftballon geschafft.

“Die große Frage wird sein, ob der Pilot so sparsam mit der vorhandenen Energie umgehen kann, dass er damit die ganze Nacht durchfliegen kann”, kommentiert Solar-Impulse-Sprecherin Rachel Bros de Puechredon gegenüber pressetext. Darüber hinaus hofft das Solar-Impulse-Team auf stabile Windverhältnisse und einen gewitterfreien Flugtag. Der Flugversuch kann live im Internet mitverfolgt werden: http://www.solarimpulse.com/nightFlights/index.php?lang=de

Redakteur: Martin Jan Stepanek
Quelle: pressetext.schweiz