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Innovationen

Welche EVA-Folie in einem Solarmodul verbaut wird, spielt eine wichtige Rolle für die Fehleranfälligkeit und Lebensdauer des Moduls – und damit letztlich auch für den Ertrag eines PV-Kraftwerks. Nicht selten führt der Preisdruck auf dem internationalen Solarmarkt dazu, dass minderwertige EVA-Folien eingesetzt werden. Das Photovoltaik-Institut Berlin (PI Berlin) hat erstmals ein Polymer-Analyseverfahren entwickelt, mit dem die Qualität von EVA-Folien untersucht werden kann. Auf der Intersolar Europe stellt das PI Berlin den neuen EVA-Test vor.

„Seit einigen Jahren finden wir immer häufiger Fehler in PV-Kraftwerken, die mit minderwertigen EVA-Folien zusammenhängen. Schlechte Folien sind nicht nur bei niederpreisigen No-Name-Herstellern zu finden. Auch Markenherstellern kann beispielsweise falsch etikettierte Ware oder Folie mit stark schwankender Qualität geliefert werden. Oder die Folien-Lieferanten selbst erhalten bereits von ihren Zulieferern schlechtes Material. Sich davor zu schützen, ist also gar nicht so einfach“, erklärt Dr. Juliane Berghold, Leiterin des Bereichs Modultechnologie und Forschung am PI Berlin.

EVA-Analyse: Prüfung der Folienchemie

Deshalb hat das PI Berlin zusammen mit seinem japanischen Partner Mitsui Chemicals ein EVA-Testverfahren entwickelt: Zum einen wird qualitativ untersucht, ob in der Folie alle chemischen Komponenten enthalten sind, die eine Qualitätsfolie ausmachen. Zum Beispiel wird die Existenz bestimmter Additive wie UV-Absorber und Antioxidantien überprüft. Anschließend wird getestet, ob die Folie diese Additive in der jeweils richtigen Konzentration aufweist. Das Ergebnis wird in einem Prüfbericht festgehalten.

Minderwertige Folie verringert Modul-Lebensdauer  

Die Schäden, die minderwertige Folien bewirken können, sind vielfältig. Im Zusammenhang mit einer schlechten Folienqualität steht zum Beispiel häufig die potentialinduzierte Degradation (PID), die die Leistung und Lebensdauer des Solarmoduls senken und den Ertrag eines PV-Parks deutlich mindern kann. Aber auch kritische Delaminationen im Solarmodul und Korrosionsschäden jeglicher Art – zum Beispiel korrodierte Solarzellenmetallisierung und sogenannte Schneckenspuren, die Mikrohaarrisse und Zellbrüche sichtbar machen – hängen häufig mit der Folienqualität zusammen.  

Modulhersteller und Anlagenbetreiber sichern sich ab

„Auf uns kommen immer häufiger Modulhersteller und Anlagenbetreiber zu, die sich von Anfang an gegen mögliche Folgeschäden absichern wollen. Wir prüfen dann, ob die verwendeten Folien den Kriterien entsprechen, die sie mit ihren Lieferanten in der sogenannten Bill of Material, also der Materialaufstellung, vereinbart haben“, berichtet Berghold weiter. „Aber auch bei der Fehleranalyse im PV-Kraftwerk liefert der Test einen wichtigen Beitrag zur Ursachenforschung. Manchmal ergibt die Untersuchung, dass es sich bei der Folie um eine Art Billigimitat handelt, in dem zwar alle Additive vorhanden sind, aber in einer viel zu geringen Konzentration.“

Quelle: PI Berlin

Die Labore der Solarindustrie sind eigentlich streng gesicherte Bereiche. Ab sofort kann sich trotzdem jeder ein Bild von den Forschungsaktivitäten der Photovoltaik-Industrie in Deutschland machen. Denn die Wissenschaftler und Ingenieure haben die Forschungsabteilungen für ein Filmteam geöffnet, das beispielhaft an drei Projekten der Initiative „F&E für Photovoltaik“ die solare Spitzenforschung aus Deutschland vorstellt und erklärt. Die Bundesregierung unterstützt mit der Initiative die Forschungsanstrengungen der Solarbranche in Deutschland.

„Der nach journalistischen Kriterien produzierte Film dokumentiert anschaulich die Innovationskraft der Solarwirtschaft. Drei aktuelle Forschungsprojekte zeigen eindrucksvoll besondere Stärken der deutschen Solarindustrie: Die Kompetenz, in der Zell- und Modultechnologie ambitionierte Ansprüche an Effizienz, Kosten und Qualität zu erfüllen sowie mithilfe von Photovoltaik-Anlagen und der dazugehörigen Hard- und Software komplexe Energiesysteme zu optimieren“, sagt Carsten Körnig, Hauptgeschäftsführer des Bundesverbandes Solarwirtschaft e.V.  

Mit beeindruckenden Aufnahmen von der schottischen Insel Isle of Eigg wird das Projekt PV-Diesel dargestellt. Das von der SMA Solar Technology AG geführte Konsortium arbeitet im Bereich netzunabhängige Elektrizitätsversorgung (Off-Grid). In diesem Markt dominiert bislang die Dieselverstromung. Der Verbund hat sich das Ziel gesteckt, das Zusammenspiel von Photovoltaik mit Dieselgeneratoren in Kombination mit Batteriespeichern zu optimieren und den Solarstromanteil deutlich zu erhöhen. Je mehr Solarstrom in diesen Inselsystemen genutzt werden kann, desto weniger Dieselstrom muss erzeugt werden und desto größer sind die Einsparungen durch vermiedene Brennstoffkosten. Körnig: „Der weltweite Markt für solche Systeme ist riesig. Photovoltaik kann in diesen Weltregionen für die Elektrizitätsversorgung das sein, was das Mobiltelefon in der Telekommunikation war.“

Die technologische Spitzenposition der deutschen Photovoltaik-Branche im Zell- und Modulbereich wird anhand der Forschungsprojekte HELENE und LAURA geschildert. Insgesamt zwölf Verbundpartner aus der Industrie und Forschung arbeiten gemeinsam unter Führung der SolarWorld AG an diesen beiden Vorhaben. Mithilfe der nächsten Zellgeneration wird der Wirkungsgrad spürbar erhöht. Zugleich werden dank der verwendeten PERC-Technologie neue Modulkonzepte möglich, die die Stromausbeute nochmals erhöhen und die Stromgestehungskosten weiter senken. „Ein klarer Vorteil dieses Films sind die anschaulichen 3D-Animationen, die die komplexen Forschungsansätze der vorgestellten Projekte verständlich darstellen. So werden die Chancen, die zum Beispiel die PERC-Technologie bietet, so einfach nachvollziehbar“, so Körnig.

Der Film ist ab sofort auf der Internetseite der Forschungsinitiative – www.solarstromforschung.de – zugänglich.

Quelle: Solarstromforschung

Das Unternehmen Ampard AG rüstet Solarstromspeicher mit der intelligenten Steuerungssoftware AMPARD aus. Ab sofort werden diese in der Schweiz in Partnerschaft mit der BKW und inoPower AG vertrieben. Alle AMPARD-Solarstromspeicher stabilisieren gemeinsam das Stromnetz. Der damit erzielte Erlös ermöglicht es, die auf Einfamilienhäuser ausgerichteten Stromspeicher besonders günstig anzubieten. Ein innovativer und finanziell lohnenswerter Beitrag zur Energiewende.

Strom aus der eigenen Solaranlage lohnt sich dann am meisten, wenn ihn der Erzeuger selbst verbraucht. Dazu benötigt er eine günstige und intelligente Speichermöglichkeit. Ampard AG senkt die Kosten dank folgender Innovation: Mehrere Speicher werden zu einem virtuellen Kraftwerk zusammengefasst und stellen für das Stromnetz Stabilisierungshilfe bereit, auch Regelleistung genannt. Das wird vom Netzbetreiber entsprechend vergütet und Speicherbesitzer können über einen reduzierten Speicherpreis beteiligt werden. Gleichzeitig maximiert das Energie-Management-System AMPARD den Eigenverbrauchsanteil an der hauseigenen Stromproduktion. Bei 10 kWh Batteriekapazität kann mit intelligenter Steuerung rund zwei Drittel des Jahresstromverbrauchs eines durchschnittlichen Einfamilienhauses mit selbst produziertem Strom abgedeckt werden.

Kleinspeicher unterstützen die Energiewende

Grosskraftwerke waren in der Vergangenheit die klassischen Lieferanten von Regelleistung. Aufgrund des europaweiten Trends zu mehr Wind- und Solarstrom weisen diese immer tiefere Auslastungen aus. Der ökonomische Betrieb solcher Grosskraftwerke ist zunehmend gefährdet. Aus diesem Grund sind dezentrale Lösungen zur Netzstabilisierung gefragt. Kleinspeicher von Privatbesitzern erweisen sich als besonders geeignet dazu. Dass die Bereitstellung von Regelleistung sich für den Speicherbesitzer zudem finanziell lohnt, macht die Anwendung umso interessanter: «Mit dem Modell, das Ampard AG anbietet, kann die heutige Subventionswirtschaft im Solarbereich in Zukunft durch marktfähige Lösungen ersetzt werden», erklärt Philipp Eisenring, Executive Chairman von Ampard AG.

Solarstromspeicher intelligent steuern

AMPARD ist ein komplettes Energie-Management-System für Solarstromspeicher: Es steuert sämtliche Elemente der Fotovoltaikanalage und optimiert den Eigenverbrauch. Aus der eigenen Stromgewinnung wird so das Maximum herausgeholt. Parallel werden nicht benutzte Speicherkapazitäten für die Bereitstellung von Regelleistung eingesetzt. Die AMPARD-Solarstromspeicher liefern dem Netzbetreiber SwissGrid Primärregelleistung: Ist ein die Stabilität gefährdendes Überangebot an Strom im Netz vorhanden, reagiert ein Speicher innerhalb weniger als 30 Sekunden und entzieht dem Netz eine kleine Menge Strom. Kurze Zeit später wird die gleiche Menge an Strom wieder ins Netz entladen. Der Batterieladezustand variiert dabei selten um mehr als 1% und die private Speichernutzung bleibt dabei unbeeinträchtigt. Ladungen und Entladungen in dieser Größenordnung haben keinen Einfluss auf die Lebensdauer der Batterie.

Vertrieb in der Schweiz erfolgreich gestartet

Die inoPower AG aus Bern-Münsingen importiert Heimspeicher der Marke BYD und rüstet diese mit AMPARD aus. In Zusammenarbeit mit der BKW, einer strategischen Partnerin der Ampard AG, wurden im Juli erste Kunden angesprochen. Das Angebot umfasst den mit AMPARD ausgerüsteten Solarstromspeicher Pro Hybrid mit 10 kWh Speicherkapazität, die Lieferung sowie die Installation zu einem Preis von CHF 15'900. In diesem Preis enthalten ist eine Vergünstigung des Speichers von CHF 3'000.-, mit der Speicherbesitzer an der Regelleistungsvermarktung beteiligt werden. Das limitierte Angebot verzeichnet bereits hohe Nachfrage.

Quelle: Ampard AG

Der IBC-Fachpartner ch-Solar AG aus der Schweiz hat für die Erdgas Obersee AG ein Photovoltaiksystem für eine Power-to-Gas-Pilotanlage installiert. Mithilfe des Solarstroms wird erneuerbares Methan als Treib- oder Brennstoff produziert.
 
Die Grundidee ist ebenso genial wie einfach: Aus Strom wird Gas produziert. Dazu werden mittels Elektrolyse Wassermoleküle in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten. Der Wasserstoff wird zusammen mit klimaneutral erzeugtem Kohlendioxid in einen Reaktor geleitet, in dem die beiden Gase miteinander reagieren. Das Ergebnis dieser Reaktion sind Methangas und Wasser. Eine Photovoltaikanlage liefert regenerativ erzeugten Solarstrom für dieses Power-to-Gas genannte Verfahren. Die Power-to-Gas-Anlage produziert in 20 Stunden eine Tankfüllung für ein Gas-Fahrzeug, das damit 400 Kilometer weit fahren kann.
 
Das Photovoltaik-System mit langlebigen, monokristallinen Solarmodulen des Typs IBC MonoSol 270 CS mit zusammen gut 7,4 Kilowattpeak Leistung wurde von der ch-Solar AG projektiert, installiert und nahm im Januar 2015 den Betrieb auf. Um den spezifischen Anforderungen des Projekts gerecht zu werden, setzte das Schweizer Solarunternehmen auf Komponenten des deutschen Systemhauses IBC SOLAR. So sollten auf der kleinen Dachfläche so viele Module wie möglich Platz finden. ch-Solar wählte dafür das platzsparende Flachdachmontagesystem IBC AeroFix. Es erlaubt, Flächen bis an die Dachkante mit Modulen zu belegen und nutzt so auch kleine Dächer optimal aus.
 
Darüber hinaus entschieden sich die Planer für eine Ost-West-Ausrichtung der Module. Im Vergleich zur klassischen Süd-Ausrichtung verzichtet man hierbei auf einen maximalen Ertrag pro Modul, kann aber die Stromproduktion zeitlich in die Morgen- und Abendstunden ausdehnen. Zudem können mehr Module auf das Flachdach montiert werden, so dass schlussendlich mehr Energie produziert werden kann.
 
Doch warum der Umweg über die Methanproduktion statt ein Elektrofahrzeug direkt mit dem Sonnenstrom zu betanken? Die Wissenschaftler wollen die Vorteile des Power-to-Gas-Prinzips gezielt nutzen. Zum einen ist Methangas deutlich länger speicherbar als sein Vorprodukt Strom. Zum anderen kann das Fahrzeug deutlich schneller betankt werden und weitere Strecken zurücklegen.  
 
Initiatoren der Pilot- und Demonstrationsanlage Power-to-Methane an der HSR sind die Erdgas Obersee AG und das IET Institut für Energietechnik der HSR Hochschule Rapperswil, die den Langzeitversuch auch wissenschaftlich begleitet. Die Vision wird auch von den involvierten Projektpartnern geteilt. Die Pilot- und Demonstrationsanlage Power-to-Methane der HSR ist eine Kooperation von Erdgas Obersee, Audi, Erdgas Regio, Elektrizitätswerk Jona-Rapperswil, Climeworks, Etogas und dem Forschungsfonds der Schweizerischen Gasindustrie (FOGA).
 
Quelle: IBC SOLAR AG

Die Forschungsinitiative „F&E für Photovoltaik“ kann eine erste Bestmarke vermelden. Im Forschungsprojekt HELENE ist es gelungen, mit einem Solarzellen-Wirkungsgrad von 21,7 Prozent einen neuen Weltrekord für industriell gefertigte, monokristalline p-Typ PERC-Solarzellen aufzustellen. Die Solarzellen wurden im Technikum der SolarWorld Innovations GmbH hergestellt. „Wir haben jetzt ein wichtiges Zwischenziel erreicht, vor uns steht aber noch ein gutes Stück Arbeit. Wir wollen die Marke von 22,5 Prozent bis Ende 2017 knacken“, sagt Dr. Phedon Palinginis, Koordinator des Forschungsverbundes HELENE und Leiter der Solarzellen-Entwicklungsgruppe bei SolarWorld.

Bei der PERC-Technologie (Passivated Emitter and Rear Cell) handelt es sich um die nächste Generation der heute dominierenden kristallinen Silizium-Solarzellen. Erste Hersteller haben bereits damit begonnen, ihre Fertigung auf die effizienteren PERC-Zellen umzustellen. Seit Jahresbeginn gibt es eine deutlich verstärkte Nachfrage vonseiten weiterer Hersteller.

Bei den PERC-Zellen wird durch eine spezielle Behandlung der Zellrückseite die Stromausbeute sowie die Spannung am Arbeitspunkt der Zelle erhöht. Bislang ist es aber noch nicht gelungen, mit industriell gefertigten p-Type Zellen solch einen hohen Wirkungsgrad  zu erzielen. Palinginis: „Der Erfolg beruht auf der Teamleistung aller Verbundpartner.“ Zum Konsortium zählen neben SolarWorld die Universität Konstanz, das Institut für Solarenergieforschung (ISFH), die Fraunhofer Institute ISE und CSP sowie die Industriepartner Centrotherm Photovoltaics und Heraeus.

Die Ergebnisse des Forschungsprojekts sollen schon bald in die industrielle Produktion überführt und damit die Wettbewerbsfähigkeit der Solarbranche in Deutschland erhöht werden. „Der tolle Erfolg des Verbundprojekts HELENE belegt, wie leistungsstark das Solar-Cluster in Deutschland ist. Die Photovoltaik-Industrie in Deutschland zählt nicht zuletzt wegen der wissenschaftlichen Exzellenz der Hochschulen und Institute, der führenden Anlagenbauer und der hochspezialisierten Materialhersteller technologisch zur Weltspitze“, konstatiert Carsten Körnig, Hauptgeschäftsführer des Bundesverbandes Solarwirtschaft (BSW-Solar). „Die gezeigte Leistung der Verbundpartner belegt zudem, dass die Forschungsstrategie der Bundesregierung in die richtige Richtung führt: So werden hochwertige Arbeitsplätze in Deutschland geschaffen und die Wettbewerbsfähigkeit der Photovoltaik-Industrie gesichert“, sagt Körnig. Zugleich werde die Energiewende vorangetrieben, weil Solarstrom weiter günstiger wird und selbsttragende Energieversorgungssysteme für einen wirtschaftlichen Photovoltaik-Betrieb auf den Markt kommen.

Quelle: Solarstromforschung