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Forschung/Entwicklung

Köln, 23. Mai 2012, Umwelt- und Klimaschutz sind wichtige Gründe, die für den Einsatz der Solarenergie sprechen. Stromerzeugung durch Photovoltaik ist klimaneutral. Das gilt allerdings nur für die Nutzung der Photovoltaik im Betrieb. Denn selbstverständlich haben Herstellung, Logistik, Installation und am Ende des Lebenswegs das Recycling von Anlagen und Modulen Auswirkungen auf die Umwelt. Um diese Auswirkungen zu messen und zu reduzieren, bietet TÜV Rheinland in einem internationalen Kompetenzteam zahlreiche Analyseverfahren. Diese Verfahren dienen der Optimierung von Produkten ebenso wie der Verbesserung des umweltorientierten und nachhaltigen Wirtschaftens ganzer Unternehmen.

TÜV Rheinland - Ökobilanzierung zeigt Potenzial für Optimierungen ökologisch und ökonomisch auf

 

Bild: TÜV Rheinland - Ökobilanzierung zeigt Potenzial für Optimierungen ökologisch und ökonomisch auf

Ralf Martin Müller, Experte für Nachhaltigkeit bei TÜV Rheinland: „Ökobilanzen durchleuchten systematisch die Umweltwirkungen in einem Unternehmen oder im gesamten Lebenslauf eines Produktes. Solche Analysen sind ein wichtiges Instrument, um ökologische und zugleich ökonomische Schwachstellen zu identifizieren und dann zu vermeiden.“

In der Praxis liefern Ökobilanzen Ansatzpunkte zur Prozessoptimierung, zur Reduzierung des Ressourceneinsatzes sowie Vermeidung von Abfällen und damit insgesamt zur Verbesserung der Umwelteigenschaften beispielsweise eines analysierten Produkts. Das Verfahren zur Ökobilanzierung von Produkten, das die Experten von TÜV Rheinland anwenden, entspricht den international gültigen Normen ISO 14040/14044. Müller: „Im Zentrum steht die Frage: Wo und wie lassen sich Ressourcen besser nutzen – und damit unmittelbar Kosten einsparen?“

Das Leistungspaket des internationalen Kompetenzteams von TÜV Rheinland zur Analyse der Nachhaltigkeit mit Experten aus China, Deutschland und den USA umfasst neben der Ökobilanz nach ISO 14040/14044 auch vergleichende Ökobilanzen oder die Erstellung von Ökoprofilen. Hinzu kommt der Product Carbon Footprint – zu Deutsch CO2-Fußabdruck – für einzelne Photovoltaik-Module.

Müller: „Trotz aller Bemühungen hat die Belastung der Atmosphäre mit Treibhausgasen in den vergangenen Jahren weiter zugenommen. Unternehmen werden daran gemessen, ob sie dieses Problem ernsthaft angehen.“ Speziell für die Solarunternehmen sei dies ein wichtiger Punkt zur Positionierung im Wettbewerb zu anderen Wegen der Energieerzeugung und auch innerhalb der Branche selbst. Ziel ist es, die Umweltauswirkungen bei der Herstellung, Nutzung und Entsorgung von Photovoltaik-Modulen weiter zu verringern. Hier sehen die Fachleute von TÜV Rheinland weiteres Potenzial zur Optimierung der Ökobilanz beispielsweise bei der Wahl des Herstellungsstandorts von Modulen sowie der Entscheidung über den richtigen Standort der Photovoltaik-Anlagen.

Darüber hinaus lässt sich anhand der Ökobilanzierung errechnen, in welchem Zeitraum die für Produktion und Installation eingesetzte Energie bei unterschiedenen Photovoltaik-Systemen zurück gewonnen werden kann und wie die Recyclingfähigkeit von Modulen und Anlagen optimiert werden kann.

Quelle: TÜV Rheinland

 

Neuss, 16. Mai 2012, Das Unternehmen 3M Deutschland GmbH und das Unternehmen Gossamer Space Frames haben im US-Bundesstaat Kalifornien den weltweit größten Solar-Parabolspiegel gestartet. Beide Unternehmen setzen mit dieser neuen Technologie Maßstäbe bei der Reduzierung von Ausrüstungs-und Installationskosten für konzentrierte solarthermische Kraftwerke.

3M Deutschland - Der weltweit größte Solar-Parabolspiegel

Das Ergebnis der Zusammenarbeit von 3M und Gossamer Space Frames mit Geschäftssitz in Huntington Beach, Kalifornien, ist ein Solarkollektoren-System, das die Gesamtkosten eines Parabolrinnen-Solarfelds um über 25 Prozent senkt.

Diese Systeme sind auch als CSP-Systeme (CSP = Concentrated Solar Power) bekannt. Die Parabolrinne mit ihrer großen Blendenöffnung beeindruckt mit einem Konzentrationsfaktor von über 100 und einer Fläche von 7,3 Metern. Sie wird als LAT 73 (LAT = Large Aperture Trough) bezeichnet.

Innovative Spiegelfolie und neue Konstruktion

Für die Entwicklung der LAT 73 arbeiteten die beiden Unternehmen eng zusammen. Die Anlage kombiniert die Gestaltungsfreiheit und das hohe Reflexionsvermögen von 3M (TM) Solar Mirror Film 1100 mit den mechanischen Konstruktionsinnovationen von Gossamer Space Frames. Wirtschaftlich effizient ist die Anlage durch die Spiegelfolie von 3M, die bis zu 50 Prozent leichter als Glas ist und über ein Reflexionsvermögen von 94,5 Prozent verfügt. Die überragenden optischen Leistung und das geringe Gewicht bilden die Basis für die großflächige Parabolrinnen- Konstruktion. Bei der Überprüfung der Systemleistung durch das National Renewable Energy Laboratory (NREL) punktete die Folie mit einer optischen Präzision von über 99 Prozent.

Neue Chancen mit LAT-Technologie

"Die LAT-Technologie ist eine hochinteressante Entwicklung für die CSP-Branche, denn sie stellt unter Beweis, welche Möglichkeiten sich durch konzentrierte Solarthermie eröffnen", sagte Dr. Dan Chen, Business Development Manager, 3M Renewable Energy. Glenn Reynolds, Präsident und Mitgründer von Gossamer Space Frames, ergänzt: "Viele in der Branche hielten eine Renaissance von CSP für unmöglich. Es freut uns, dass wir hier das Gegenteil beweisen können."

Die voll betriebsfähige Demonstrationsanlage wurde am Standort von Sunray Energy in Daggett im US-amerikanischen Bundesstaat Kalifornien installiert und eingeweiht. Sunray Energy ist die betriebsälteste CSP-Anlage in den USA und wird von Cogentrix Energy, LLC (Cogentrix) betrieben. Das Interesse an der LAT 73- Anlage seitens der weltweiten CSP-Branche ist groß. Ein zweites LAT 73-Projekt läuft derzeitig im Süden der USA. Die Inbetriebnahme ist für Juni 2012 geplant.

Quelle: 3M Deutschland GmbH

 

Bitterfeld/Wolfen, 07. Mai 2012, Einen Zellwirkungsgrad von über 16,2 Prozent, bei der CdTe-Dünnschichtechnologie, erreicht das Solarunternehmen Calyxo GmbH. Der Zellwirkungsgrad-Rekord wurde laut Unternehmen bereits durch die Prüfstelle SGS Deutschland offiziell bestätigt.

Calyxo GmbH - analytic cmp

Hergestellt werden die Photovoltaikmodule auf CdTe-Basis mit der selbst entwickelten, kostengünstigen atmosphärischen Beschichtungs-Technologie. Die Calyxo GmbH belegt damit das enorme Leistungspotenzial von CdTe-Solarmodulen.

CTO Michael Bauer von Calyxo: „Dieses Ergebnis zeigt das Potenzial von Calyxo´s heißer und schneller CdTe Beschichtung. Basierend auf diesem Erfolg sind wir zuversichtlich, noch in diesem Jahr einen Zell-Wirkungsgrad zwischen 17 und 18 Prozent und einen Top-Modul-Wirkungsgrad zwischen 14 und 15 Prozent zu erreichen“, so Michael Bauer, Calyxo CTO.

Quelle: Calyxo GmbH

 

Waldaschaff, 09. Mai 2012, Das TEC-Institut für technische Innovationen ist seit 2004 in der Qualitätsprüfung und Forschung im Photovoltaik-Bereich tätig. Unter dem gemeinsamen Dach der GÖDE-Gruppe unterstützt TEC den Solarspezialisten ANTARIS SOLAR bei der Produktoptimierung und Qualitätssicherung und hat sich mit den regelmäßigen TEC-Reports und Produkttests einen Namen gemacht. Aktuell bezieht TEC neue Laborräume um die Kapazitäten für PV-Forschung künftig noch zu erweitern.

TEC-Institut - Flasher

Forschung und Qualitätssicherung sind entscheidende Faktoren für den Erfolg in der Photovoltaik-Branche. Das TEC-Institut für technische Innovationen ist bereits seit acht Jahren erfolgreich in diesen Bereichen tätig. Aktuell erweitert das Institut seine Laborkapazitäten. Im Zuge baulicher Erweiterungen am Standort Waldaschaff hat TEC in den vergangenen Monaten rund 400 qm zusätzliche Fläche erhalten, die für Labor- und Büroräume genutzt werden. Die Umzugsarbeiten sind in vollem Gang und im TEC-Institut freut man sich auf die verbesserte räumliche Situation: „Durch die zusätzlichen Laborräume haben wir die Möglichkeit, unsere Forschungen deutlich auszuweiten. Es können dann mehr Experimente über längere Zeiträume durchgeführt werden“, so Dipl.-Ing. (FH) Eberhard Zentgraf, Leiter der Photovoltaikforschung des TEC-Instituts.

Von der physikalischen Grundlagenforschung zur Photovoltaik

Das TEC-Institut ist Teil der GÖDE-Gruppe (www.goede.com) und wurde 2004 gegründet. Seine Wurzeln reichen jedoch noch weiter zurück, denn TEC ist aus der 1998 gegründeten GÖDE-Wissenschaftsstiftung (heute GÖDE-Stiftung) entstanden, die zum Zwecke der physikalischen Grundlagenforschung ins Leben gerufen worden war. Mit der Gründung des TEC-Instituts 2004 wurde innerhalb der GÖDE-Gruppe in Abgrenzung zur Wissenschaftsstiftung eine Einrichtung zur anwendungsorientierten Forschung geschaffen. Unter der wissenschaftlichen Leitung von Dipl.-Ing. (FH) Eberhard Zentgraf wendete sich TEC schon kurz nach seiner Gründung auch dem zukunftsträchtigen Thema Photovoltaik zu.

TEC-Institut als starker Partner für PV-Qualität bei ANTARIS SOLAR

Seit die GÖDE-Gruppe 2007 mit der Gründung von ANTARIS SOLAR in das PV-Geschäft einstieg, wird auf die Kompetenz von TEC zur Produktoptimierung und Qualitätssicherung der ANTARIS-Produkte zurückgegriffen.

TEC-Institut - Solar-Testanlagen

In der eigenen Modul-Testanlage und den umfassend ausgestatteten Laborräumen – TEC verfügt u.a. über eine Klimakammer, ein Rasterelektronenmikroskop, ein Pyranometer zur Bestimmung der Globalstrahlung sowie einen eigenen Flasher-Raum – führen die Wissenschaftler des TEC-Instituts Forschung zu allgemein relevanten Photovoltaikthemen wie Fragen der Modulausrichtung, Verschattung, Hinterlüftung, Brandschutz oder Schneereinigung durch und liefern mit TEC-Reports und Vergleichstests regelmäßige und kostenlose Infos für die PV-Branche.

Quelle: TEC-Institut für technische Innovationen

Stuttgart, 02. Mai 2012, Mit einer Batterie können Hausbesitzer den lukrativen Eigenverbrauch von Solarstrom deutlich steigern. Doch gibt es bislang kaum Speichergeräte auf dem Markt. Batteriesysteme für den Endverbraucher alltagstauglich zu machen, das ist das Ziel des deutsch-französischen Forschungsprojekts „Sol-Ion“. Erfahrungen aus 6 Monaten Dauerbetrieb im Feldtest am Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) liegen jetzt vor: Ein im Rahmen des Forschungsprojekts entwickeltes Speichersystem konnte den Eigenverbrauchsanteil in einem Testgebäude im Frühling um 26 Prozentpunkte erhöhen. Die gespeicherte Energiemenge deckt den durchschnittlichen Strombedarf eines Einfamilienhaushaltes in den Abendstunden ab. Mit der Speicherung wird aus fluktuierendem, erzeugungsabhängigem Solarstrom eine abrufbare nachfrageorientierte Energiequelle.

Besitzer von neuen Photovoltaikanlagen auf dem Hausdach sparen künftig einige Cent pro Kilowattstunde, wenn sie ihren Solarstrom selbst verbrauchen und nicht in das Netz einspeisen. Der Eigenverbrauch wird seit Kurzem auch gesetzlich gefordert. Die EEG-Novelle von April 2012 sieht 20 Prozent vor. Mehr zu verbrauchen kann jedoch schwierig werden. „Die mangelnde Gleichzeitigkeit zwischen Erzeugung und Verbrauch beschränken den Eigenverbrauch ohne Batterie auf rund 30 Prozent“, erklärt Professor Michael Powalla, Mitglied des ZSW-Vorstands und Leiter des Geschäftsbereichs Photovoltaik. Das gilt jedenfalls dann, wenn die Jahresproduktion so groß wie der Strombedarf im Haus ist und man keine Last steuernden Maßnahmen wie Wäschewaschen bei Sonnenschein vornimmt. Mit Batteriespeichersystemen dagegen ist ein deutlich größerer Eigenverbrauch möglich. Teile des am Mittag anfallenden Ökostroms werden dann für Verbrauchszwecke am Abend und in der Nacht gespeichert.

Die für das Projekt entwickelte Sol-Ion-Speicheranlage ist so groß wie eine Haushaltskühltruhe und enthält den üblichen Wechselrichter für die Solaranlage, Batterien und Steuerungselektronik. Die ersten Exemplare wurden 2011 auf dem ZSW-Solartestfeld Widderstall auf der Schwäbischen Alb und bei Privatverbrauchern installiert. Die Forscher in Widderstall optimierten zusammen mit der Herstellerfirma voltwerk electronics GmbH die Gerätesteuerung und nahmen eine automatisierte Datenerfassung vor. Eine Erweiterung auf 20 Privathaushalte und weitere Forschungsinstitute findet derzeit statt. Die verwendete Lithium-Ionen-Batterie verfügt über eine genutzte Speicherkapazität von 6 Kilowattstunden. Hinzu kommen ein 5 kW Wechselrichter und ein Batterieladegleichrichter mit derselben Nennleistung.

Die Tests auf dem ZSW-Testgelände Widderstall auf der Schwäbischen Alb haben eine hohe Auslastung der Batterie nachgewiesen. Eine Anlage mit 5,1 kWp Leistung auf einem Carport liefert den Strom, Verbraucher ist ein Testfeldgebäude. „Selbst in den Monaten Februar bis Mitte April 2012 konnte der Speicher im Schnitt täglich mit 4 kWh Sonnenenergie beladen werden, oft war er auch voll“, sagt Michael Powalla. Damit deckt die gespeicherte Energiemenge schon im Frühjahr häufig den Strombedarf eines 4-Personenhaushalts in den Abendstunden ab. Im konkret gemessenen Fall hat dies eine Eigenverbrauchserhöhung um 26 Prozent bewirkt. „Wir sind gespannt auf die Ergebnisse im Sommer. Bei langer Sonnenscheindauer kann die gespeicherte Energie vom späten Abend bis zum erneuten Sonnenaufgang reichen“, schätzt der Forscher.

Durch die Absenkung der Einspeisevergütung zum 1. April auf 19,5 Cent ist der Eigenverbrauch profitabler als die Förderung. Jede Kilowattstunde, die vom Energieversorger bezogen wird, kostet zur Zeit 23 bis 25 Cent. Wer Solarstrom selbst verbraucht, statt ihn für 19,5 Cent einzuspeisen, macht also einen kleinen Gewinn. Für Neuanlagen wird die Differenz zunehmen, da die EEG-Vergütung monatlich weiter absinken wird. Derzeit werden die Zusatzkosten für das Batteriespeichersystem mit dieser Differenz noch nicht finanziert. Das wird sich aber ändern. In den nächsten Jahren wird es aufgrund fallender Preise für Batteriespeicher günstiger sein, den eigenen Strom selbst zu nutzen, als den stetig teurer werdenden Strom vom Energieversorger zu beziehen. Einen Beitrag dazu will Sol-Ion liefern.

Das Sol-Ion-Projekt wird vom BMU mit 4,3 Millionen Euro gefördert. Auf deutscher Seite sind neben dem Forschungsinstitut ZSW der Wechselrichterhersteller Voltwerk, der Stromversorger e-on, die RWTH Aachen und das Fraunhofer IWES beteiligt. Aus Frankreich sind der Batteriehersteller Saft, das Institut INES und der Energieversorger Tenesol dabei. Die in Frankreich installierten Testgeräte werden mit dem Ziel optimiert, bei Netzausfall den Betrieb zu gewährleisten. In Deutschland ist das Ziel, den Eigenverbrauch bei Netzanschluss zu erhöhen.

Quelle: ZSW