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Forschung/Entwicklung

Das Photovoltaik-Institut Berlin (PI-Berlin) hat ein neues Verfahren entwickelt, mit dem Solarmodule ohne Demontage automatisiert und schneller als bisher untersucht werden können. Bis zu 1.000 Module pro Nacht können mittels Elektrolumineszenz-Messung (EL) geprüft werden. Eine eigens entwickelte Software analysiert die Testbilder und gibt Aufschluss darüber, welche Maßnahmen zur Fehlerbehebung ergriffen oder welche Module ausgetauscht werden sollten. Die Experten des PI-Berlin haben das Verfahren bereits in der Praxis angewendet, das u.a. auch die Deutsche Bank als Grundlage für ihre Kraftwerksbewertungen nutzt.

„Wenn ein PV-Kraftwerk weniger Ertrag liefert als geplant, beginnt die Fehlersuche. Je schneller der Fehler gefunden wird, desto mehr Gewinn können Investoren und Betreiber mit der Anlage erzielen. Durch einen besonderen Messaufbau können wir hochaufgelöste Elektrolumineszenz-Bilder mehrerer Module gleichzeitig aufnehmen, das spart Zeit“, erklärt Dr. Juliane Berghold, Leiterin des Bereichs Modultechnologie und Forschung am PI-Berlin. „Die aufgenommenen Bilder werden im Anschluss mit unserer Software analysiert  und automatisch ausgewertet. In der Software steckt unsere langjährige Erfahrung mit der Fehleranalyse von PV-Modulen in Kraftwerken. Diese Expertise hilft uns auch, die Ergebnisse der softwaregestützten Auswertung sehr schnell zu bewerten und konkrete Handlungsempfehlungen zu geben, wie das Problem in der Anlage behoben werden kann.“

Im Prüfbericht wird jedes untersuchte Modul klassifiziert, so dass im Schadensfall die fehlerhaften Module lokalisiert und ausgetauscht werden können. Der Prüfbericht hilft Investoren und Betreibern, ihre Ansprüche an EPC, Modulhersteller oder Versicherer durchzusetzen.  

Fehleranalyse für Investoren

Das PI-Berlin hat mit dem neuen Prüfverfahren zum Beispiel ein Kraftwerk in Italien untersucht, das bereits nach der Inbetriebnahme deutlich weniger Ertrag lieferte als geplant. Ingenieure des Instituts haben über 12.000 polykristalline Module in weniger als drei Wochen untersucht. Über 80 Prozent der installierten Solarmodule erwiesen sich als fehlerhaft. Viele zeigten im Zentrum starke Zellbrüche, die den Ertrag deutlich minderten. Der Investor veranlasste auf Basis des Gutachtens des Berliner Instituts schließlich den Austausch von mehreren Tausend Solarmodulen.

„Unsere Untersuchungen zeigen, dass PV-Module häufig bereits beim Transport beschädigt werden. Ein Hinweis darauf kann beispielsweise ausgeprägter Zellbruch in der Mitte der Module sein, wenn er bei einem Großteil der Module eines Kraftwerkes relativ einheitlich auftritt. Hier kann ein Zusammenspiel von Transportart und relativ bruchempfindlichen Modulen die Ursache für den beobachteten Schaden im Kraftwerk sein“, berichtet Dr. Berghold. Häufig wird das PI-Berlin im Anschluss auch mit der Untersuchung der Ersatzmodule beauftragt, um die Modulqualität und damit die Leistung des Kraftwerks sicherzustellen.

Auf der Intersolar Europe Messe in München stellt das PI-Berlin vom 10.-12. Juni 2015 das neue Testverfahren und weitere Untersuchungsmethoden vor.

Quelle: Photovoltaik-Institut Berlin

Photovoltaikanlage als betriebliche Umweltmaßnahme

Umweltschutz ist ein Thema, das nicht nur für Privatpersonen, sondern auch für Unternehmen immer wichtiger wird. Die sogenannte Corporate Social Responsibility soll den Betrieben ihre Verantwortung gegenüber der Gesellschaft bewusst machen und sie dazu bringen, diese auch zu übernehmen. Verschiedene Umweltmaßnahmen, die man im Unternehmen ergreifen kann, tragen darüber hinaus zu einem positiven Image gegenüber den Kunden bei.

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Ob auf dem Dach oder an der Gebäudefassade — Photovoltaikanlagen sind die beliebteste betriebliche Umweltschutzmaßnahme. (© istock.com/davidhills)

Eine Investition, die sich besonders dann lohnt, wenn Sie eine neue Gewerbeimmobilie beziehen, ist die Anschaffung einer Photovoltaikanlage. Die Installation einer solchen Anlage gehört zu den schnell und häufig umgesetzten Umweltschutzmaßnahmen. Wenn man sich dafür entscheidet, sollten die wichtigsten Punkte wie die Finanzierung und eine umfangreiche Versicherung geklärt sein. Doch es gibt noch weitere Punkte, die man nicht außer Acht lassen darf.

Abschreibung nur zusammen mit Betriebsgebäude

Laut Gesetzgebung wird eine Photovoltaikanlage nicht als eigenständige Betriebsvorrichtung angesehen. Das heißt, der Unternehmer kann die Kosten nur zeitanteilig als Abschreibung im Zusammenhang mit den Anschaffungskosten des Betriebsgebäudes steuerlich absetzen. Eine nachträglich installierte Anlage auf einem Gebäude bringt also keine steuerlichen Vorteile mehr mit sich.

Betrieb auf einer Mietimmobilie

Wenn der Unternehmer die Immobilie, auf die eine Photovoltaikanlage installiert werden soll, nicht selbst besitzt, sondern nur als Mieter auftritt, muss er einen Gestattungsvertrag mit dem Eigentümer des Gebäudes abschließen. Meistens wird dann für die Nutzung des Daches eine zusätzliche Mietzahlung vereinbart. In diesem Fall ist diese Miete für den Eigentümer eine Mieteinnahme und für den Unternehmer eine Betriebsausgabe, die er mit in die Buchführung aufnehmen muss.

Weitere betriebliche Umweltschutzmaßnahmen

Neben dem Betreiben einer Photovoltaikanlage sollten Unternehmer beim Kauf von neuen Bürogeräten immer auf eine hohe Energieeffizienz achten. Um diese zu finden, helfen verschiedene anerkannte Umweltzeichen. Außerdem ist ein verantwortungsvoller und effizienter Umgang mit den Geräten Voraussetzung für eine lange Lebensdauer und eine geringe Umweltbelastung. Dazu gehören beispielsweise doppelseitige oder verkleinerte Ausdrucke und das Vermeiden von unnötigen Ausdrucken oder Kopien.

Licht und Heizung sollten immer nur dann eingeschaltet sein, wenn sich auch wirklich jemand in den Räumen aufhält. Weiterhin sind eine begrenzte Raumtemperatur, richtiges Lüften und der Einsatz von sparsamen LED-Lampen empfehlenswert.

Die Büroausstattung sowie die Verbrauchsmaterialien sollten ebenfalls aus nachhaltiger Produktion und recycelbaren Rohstoffen bestehen. Auch hier geben wieder die Umweltzeichen eine gute Orientierung, welche Möbel und Produkte unter umweltschonenden Bedingungen hergestellt wurden.

Wiederverwendbare Materialien wie auffüllbare Tonerkartuschen, Textmarker oder Klebestifte vermeiden große Mengen Müll. Die richtige Abfalltrennung ist ebenfalls ein wichtiger Punkt im Sinne des Umweltschutzes.

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Immer mehr Unternehmen sind sich ihrer Verantwortung beim Thema Umweltschutz bewusst. (© istock.com/Rawpixel)

Ein weiterer Ansatzpunkt ist die Mobilität der eigenen Mitarbeiter. Sie sollten genauso für den Umweltschutz sensibilisiert werden. Immer mehr Arbeitgeber bieten ihren Mitarbeitern deswegen vergünstigte Tickets zur Nutzung der öffentlichen Verkehrsmittel an. Für Dienstreisen oder Wege, die während der Arbeitszeit zurückgelegt werden, kann man Car-Sharing statt eines eigenen Fuhrparks zur Verfügung stellen – und ein sicherer und überdachter Fahrradstand ermutigt die Arbeitnehmer, das Auto zu Hause zu lassen und den Weg zur Arbeit stattdessen lieber mit dem Fahrrad anzutreten.

All dies sind Maßnahmen, die ohne großen Aufwand und mit meist geringen Kosten zum Umweltschutz beitragen können.

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Niestetal, 27. Oktober 2014, Die SMA Solar Technology AG, das Institut für Hochspannungstechnik und Elektrische Energieanlagen (elenia) der Technischen Universität Braunschweig und die GEWI AG erforschen in einem gemeinsamen Projekt, in welcher Form Photovoltaiksysteme zukünftig zur Erbringung von Regelleistung für die Stabilität der Stromnetze beitragen können. Im Rahmen des Projekts PV-Regel sollen geeignete technische Lösungen für private Kleinanlagen bis hin zu großen Solarkraftwerken entwickelt und die Machbarkeit in einem Feldtest nachgewiesen werden. Projektkoordinator des bis Juli 2017 laufenden und mit einem Budget von rund 3 Mio. Euro ausgestatteten Projekts ist SMA. Die vier deutschen Übertragungsnetzbetreiber Amprion, TenneT, TransnetBW und 50Hertz begleiten die Forschungsarbeiten als assoziierte Partner. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie fördert das Forschungsvorhaben im Rahmen der Initiative „Zukunftsfähige Stromnetze“.

Mit dem wachsenden Anteil der Erneuerbaren Energien an der Stromerzeugung müssen diese zunehmend Systemverantwortung übernehmen und zur Stabilisierung der Stromnetze beitragen. Die bedarfsgerechte Bereitstellung von Regelleistung zur Haltung der Netzfrequenz ist dabei ein zentraler Aspekt. Die Partner des Verbundprojekts wollen, insbesondere auch vor internationalem Hintergrund, die Grundlagen für die Regelleistungserbringung durch die Photovoltaik erforschen und zukünftige, volkswirtschaftlich optimale Anforderungsprofile für den Beitrag der Photovoltaik zur Regelleistung erarbeiten. „Schon heute beteiligen sich Photovoltaikanlagen umfassend am Netzmanagement. Für die Zukunft besteht hier noch erhebliches zusätzliches Potenzial“, sagte Roland Grebe, SMA Vorstand Technische Innovationen, anlässlich des Kick-Off-Treffens zum Projektstart.

Darüber hinaus sollen innovative Konzepte für Photovoltaik-Kraftwerke zur Regelleistungserbringung entwickelt sowie ein momentanreservefähiger großer Batterie-Wechselrichter der Megawattklasse erprobt werden. Im Bereich der Kleinanlagen sollen praxistaugliche Systemlösungen für die Regelleistungserbringung mit hunderten, zukünftig dann tausenden, dezentral verteilten und gepoolten Photovoltaikanlagen geschaffen und evaluiert werden.

Neben dem Verbundprojekt PV-Regel forscht SMA gemeinsam mit Partnern aus Wissenschaft und Industrie in weiteren von der Bundesregierung geförderten Projekten zu weiteren wichtigen Themen in den Bereichen Netzintegration der Photovoltaik und innovative Lösungen für die Energiewende. Dazu gehören unter anderem der Beitrag von Solaranlagen zur Spannungshaltung, zum Blindleistungsmanagement und zur transienten Netzstabilität ebenso wie die Rolle der Photovoltaik beim Netzwiederaufbau, die Speichereinbindung und intelligente Energiemanagementlösungen. Ziel ist die Entwicklung einer neuen Generation von system- und kostenoptimierten Photovoltaikanlagen, die in der dezentralen und 100 Prozent erneuerbaren Energieversorgung der Zukunft Versorgungssicherheit und Systemstabilität gewährleisten.

Quelle: SMA Solar Technology AG

Arzberg/Erlangen, 28. Oktober 2014, Das Bayerische Zentrum für Angewandte Energieforschung (ZAE Bayern) hat im oberfränkischen Arzberg ein Testgelände für das Projekt „Smart Grid Solar“ eröffnet und der Öffentlichkeit vorgestellt.

Das an das öffentliche Stromnetz angebundene Testgelände beherbergt neben verschiedenen Photovoltaiksystemen auch einen Redox-Flow-Speicher und einen Elektrolyseur (Wasserstoffspeicher). Auf dem Testgelände soll das intelligente Zusammenspiel von Photovoltaik-Anlagen, Speichern und dem Verteilnetz untersucht werden – also ein sogenanntes „Smart Grid“. Partner des Projekts sind neben den Städten Hof und Arzberg auch Energieversorger sowie Unternehmen aus der Industrie.

Die Wissenschaftler des ZAE Bayern, das das Projekt „Smart Grid Solar“ federführend betreut, wollen mithilfe des Testgeländes die verschiedenen Einflussgrößen untersuchen, die sich im Zusammenspiel der verschiedenen Bausteine eines intelligenten Stromnetzes ergeben. Dazu gehören die Beeinflussung von Stromerzeugungsprofilen, die Steuerung und Regelung von Teilen des Verteilnetzes durch dezentrale und zentrale Zwischenspeicher, die Nutzung von intelligenten, gesteuerten Verbrauchern und Erzeugern im betrachteten System und die Implementierung des Gesamtsystems im Marktumfeld.

Für das Testgelände ist der Arzberger Stadtteil Schlottenhof ideal geeignet, denn er besitzt bereits jetzt eine hohe Anzahl von Solarstrom-Dachanlagen. Kommen zukünftig noch weitere regenerative Energieerzeuger hinzu, müsste das öffentliche Stromverteilnetz verstärkt werden. Um Einspeisespitzen glätten zu können und zum Ausgleich der fluktuierenden Stromerzeugung durch Erneuerbare Energien ist ein intelligentes Zusammenspiel von kurzfristig nutzbaren Speichern zur Netzstabilisierung, langfristig nutzbaren Speichern zur saisonalen Verschiebung von elektrischer Energie und zuverlässigen Systemen zur Wetterprognose sowie des zu erwartenden Stromverbrauchs der umliegenden Haushalte notwendig.

Das Testfeld beherbergt eine Reihe von Komponenten, anhand derer kontrolliert erneuerbare Energien im Stromnetzgebiet bereitgestellt werden können. Basis für die Steuerung bildet der auf dem Testfeld sowie im Ortsteil erzeugte Solarstrom. Zur Zwischenspeicherung der erzeugten Energie stehen zwei Speichersysteme zur Verfügung. Eine kurzfristige Pufferung von Energie ist mit dem Redox-Flow-Speicher und mit Kleinspeichern auf Basis von Blei-Gel Batterien, die im Stadtteil Schlottenhof verteilt sind, möglich. Eine längerfristige saisonale Speicherung wird mit Wasserstoff als Trägerstoff in einer Wasserstoff-Baugruppe ermöglicht. Diese Baugruppe besteht aus einem Elektrolyseur und zukünftig auch aus einem LOHC Speicher in Verbindung mit einer Brennstoffzelle. Durch die messtechnische Anbindung des Testfeldes an das Verteilnetz Schlottenhof, ist eine bedarfsgerechte netzdienliche Einspeisung der erzeugten Energie möglich. Die dafür nötige Intelligenz für die Regelung der genannten Komponenten wird im Projekt Smart Grid Solar erforscht und im Testfeld erprobt.

Die feierliche Eröffnung des Testgeländes mit hochrangigen Vertretern aus Politik und Wirtschaft nutze das ZAE Bayern auch, um das Projekt „Smart Grid Solar“ der Öffentlichkeit vorzustellen. Anwohnerinnen und Anwohner aus Arzberg konnten das Testgelände besichtigen und sich einen Eindruck davon verschaffen, wie die Energieversorgung in Deutschland mit den heutigen Möglichkeiten der Technik intelligent gesteuert werden kann.

Das Forschungsvorhaben „Smart Grid Solar“ wird von der Europäischen Union aus dem Fonds für regionale Entwicklung und vom Freistaat Bayern mit knapp 7 Millionen Euro kofinanziert. Neben Arzberg ist auch der Ortsteil Epplas in Hof ein weiterer Projektstandort.

Quelle: Bayerische Zentrum für Angewandte Energieforschung e.V.

Deggendorf/Shenzhen 24. Oktober 2014, Das chinesische Unternehmen BYD hat den derzeit größten kommerziell genutzten Energiespeicher der Welt ans Netz gebracht: 20 Megawatt (MW) Wechselrichterleistung bei 40 MWh Kapazität stehen auf dem Werksgelände von BYD bei Hongkong zur Nutzung bereit.
 
Der neue BYD-Großspeicher an der Unternehmenszentrale in Shenzhen dient vor allem dazu, Lastspitzen in der Energienachfrage abzufedern: Insbesondere nachts, wenn der Energiebedarf geringer ist, lädt die Riesenbatterie überschüssigen Strom aus dem Netz; tagsüber entnehmen die Verbraucher den Strom wieder aus den 32 einzelnen Speichereinheiten mit je 1.250 kWh, aus denen das große Energy-Storage-System (ESS) besteht. Neben diesem „Peak Shaving“ kann das System auch zur Frequenzstabilisierung im Netz beitragen. Insgesamt knapp 60.000 einzelne Lithium-Eisenphosphat-Zellen mit je 230 Amperestunden Kapazität bilden den Verbund, der in seinem Speicherumfang etwa einer halben Million Laptop-Batterien oder 2.000 Elektroautos entspricht.
 
„Die Dimensionen und Kennzahlen dieses Systems sind beeindruckend. Hier ist in einem Gebäude etwa so viel Batteriekapazität installiert, wie wohl alle bisher in diesem Jahr in Deutschland vereinten Heimspeicher zusammen haben“, rechnet FENECON-Geschäftsführer Franz-Josef Feilmeier hoch, der eng mit BYD zusammenarbeitet. Er vertreibt mit seinem Team in Europa die Heimspeicher des chinesischen Anbieters. Gemeinsam planen beide Partnerunternehmen ähnliche Projekte. „In China gibt es keine alteingesessene Energielobby, die sich Stromspeicher mit der Behauptung vom Leib halten will, man brauche diese erst in 20 Jahren. Im Gegenteil, dort werden die relevanten Geschäftsfelder der Zukunft erkannt und die Weichen entsprechend gestellt. Entscheidend ist es, die Funktionsvielfalt von Speichern zu erkennen und zu nutzen. Mit kombinierten Anwendungen für Regelleistung, Dienstleistungen im Verteilnetz und den Anwendungsfunktionen bei dezentralen Stromverbrauchern erzielen Speicher bereits jetzt auch in Deutschland eine hohe Wirtschaftlichkeit bei optimierter Versorgungssicherheit“.
 
Von der Idee ans Netz in zehn Monaten

Der Startschuss für das Projekt in China fiel im Oktober 2013, Betriebsbeginn war im Juni 2014. Die Hälfte der insgesamt zehn Monate dauernden Zeit von Planungsbeginn bis Inbetriebnahme war für den Aufbau der Gebäude erforderlich. Die eigentliche Installation des Speichers nahm drei Monate in Anspruch. Der Kraftwerksleitstand ist im Gebäude aufgebaut und stammt wie alle weiteren Komponenten vom Unternehmen selbst. Ein redundantes und von der Zelle über das Batteriemodul bis zum System durchgehendes Sicherheitskonzept gewährleistet einen gefahrlosen Betrieb der Lithium-Eisenphosphat-Akkus.
 
Der Großteil der Gelder stammt von BYD, zu einem kleinen Anteil sind auch Investoren beteiligt; die Nutzung von Preisunterschieden zwischen Beladen und Entladen durch Tag- und Nachtstrom, ein vermiedener Netzausbau für Spitzenlasten und Einnahmen für Netzdienlichkeit ermöglichen einen wirtschaftlichen Betrieb ohne Förderung oder Subventionen.
 
Der Rekordspeicher löst den bisherigen Spitzenreiter ab, ein 2011 installiertes 6 MW / 36 MWh Regelspeicherkraftwerk in der Nähe Pekings, das ebenfalls von BYD realisiert wurde. Derweil gehen die Planungen für die nächste Generation von netzdienlichen Speichern bereits weiter: aktuell werden 3 Standorte für ein 1000 MW / 200 MWh Speicherkraftwerk geprüft.
 
Die Speicherexpertise und überlegene Batterietechnik des Unternehmens hat auch Daimler erkannt: Das Unternehmen fertigt für den chinesischen Markt gemeinsam mit BYD in einem Joint Venture das Elektrofahrzeug DENZA.
 
Quelle: FENECON/BYD