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Schwarzes Silizium erhöht Wirkungsgrad von Solarzellen

Über ein Drittel der weltweit aus Solarstrom-Anlagen gewonnenen Energie wird in Deutschland produziert. Ein Kritikpunkt, den sich die Photovoltaik dabei jedoch immer wieder gefallen lassen muss, ist der Wirkungsgrad der Zellen. Ein weiterer Schritt zur Verbesserung dieses Wirkungsgrades scheint Forschern des Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institutes (HHI) gelungen zu sein: Schwarzes Silizium schafft es, auch die Wärmestrahlung der Sonne zu nutzen.

Herstellung durch Schwefel-Laserbehandlung

Bisherige Solarzellen konnten nur drei Viertel der Sonnenenergie in elektrische Energie umwandeln. Dabei ging das verbleibende Viertel, die Infrarotstrahlung, verloren. Schwarzes Silizium hingegen erweitert den Erfolg bisheriger Silizium-Zellen um genau diese Strahlung. Gewonnen wird es durch eine besondere Behandlung mit einem Laser: „Schwarzes Silizium erhält man, indem man übliches Silizium unter Schwefelatmosphäre mit einem Femtosekundenlaser bestrahlt. Die Oberfläche wird aufgeraut, einzelne Schwefelatome in das Siliziumgitter eingebaut und das Material erscheint schwarz.“, so Dr. Stefan Kontermann, Gruppenleiter der Fraunhofer-Projektgruppe Faseroptische Sensorsysteme des HHI. Solarzellen mit Schwarzem Silizium könnten so ihren Wirkungsgrad deutlich erhöhen.

Mauerbau in Miniaturform

Um den Wirkungsgrad von Solarzellen aus Schwarzem Silizum weiter zu erhöhen, wurde die Pulsform des Lasers, mit dem das Silizum bestrahlt wurde, verändert. So schwächten sie ein Problem des bisherigen Schwarzen Siliziums deutlich ab: Der Schwefel in diesem Silizium sorgt dafür, dass die gewonnen Elektronen nach oben und so zur Stromgewinnung transportiert werden können – als ob sie auf eine Mauer gehoben werden. Während bei normalem Silizium das Infrarotlicht nicht die nötige Energie besitzt, um umgesetzt zu werden, übernimmt der Schwefel im Schwarzen Silizium die Aufgabe einer Zwischenstufe. Problematisch war bisher allerdings, dass diese Zwischenstufe nicht nur die Abgabe von Elektronen, sondern auch die Wiederaufnahme selbiger erleichterte – der gewonnene Strom geht wieder verloren. Ein veränderter Laserpuls brachte laut Kontermann die Lösung: „Wir haben den eingebauten Schwefel über die Laserphotonen so verändert, dass möglichst viele Elektronen hinaufkommen können, aber möglichst wenig wieder hinuntergelangen.“

Suche nach dem optimalen Laserpuls

Um den optimalen Wirkungsgrad zu erreichen, werden die Laserpulse nun immer wieder verändert, um die Unterschiede im Material und im erreichten Wirkungsgrad zu untersuchen. In Zukunft soll dies ein Algorithmen-System übernehmen. Prototypen von Solarzellen aus Schwarzem Silizium konnten die Forscher bereits produzieren. Das Nah-Ziel definiert Kontermann so: „Wir hoffen, den Wirkungsgrad kommerzieller Solarzellen, der momentan bei etwa 17 Prozent liegt, um ein Prozent erhöhen zu können, indem wir sie mit Schwarzem Silizium kombinieren.“ In Zukunft sollen also Zellen aus bisheriger Produktion mit Schwarzem Silizium kombiniert werden. So entsteht eine Tandem-Zelle. Zudem ist geplant, die Laseranlage über eine Ausgründung zu vermarkten und Herstellern so zu ermöglichen, Schwarzes Silizium für die Eigenproduktion herzustellen und damit für die Photovoltaik-Serienproduktion zu öffnen. Das unter dem Namen „Maßgeschneiderte Lichtpulse“ laufende Projekt wird am 11. Oktober 2012 in Goslar als einer der Preisträger im Wettbewerb „365 Orte im Land der Ideen“ ausgezeichnet.

Quelle: Fraunhofer

Photovoltaik auf über sechs Prozent angewachsen

Der Anteil der Erneuerbaren Energien an der Energieerzeugung ist auch in den ersten Monaten des Jahres weiter angestiegen. Einen Zuwachs von 50 Prozent verzeichnete dabei der Solarstrom. Grund dafür ist der weiterhin starke Zubau neuer Anlagen sowie die hohe Anzahl an Sonnenstunden. Laut Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft (BDEW) erhöhte sich die Produktion von Solarstrom von 16,5 Milliarden Kilowattstunden im Vorjahreszeitraum auf 24,9 Milliarden Kilowattstunden in den ersten neun Monaten diesen Jahres.
Der Anteil der Photovoltaik stieg dadurch von 4,1 auf 6,1 Prozent an, womit die Photovoltaik nach der Windenergie (8,0 auf 8,6 Prozent) die zweit wichtigste erneuerbare Energiequelle darstellt. Damit lässt die Photovoltaik auch die Energiegewinnung aus Biomasse hinter sich, deren Anteil nur leicht von 5,4 auf 5,8 Prozent anstieg. Der Gesamtanteil der Erneuerbaren am deutschen Strombedarf belief sich auf rund 26 Prozent. Im vierten Quartal des Jahres wird dieser Wert laut BDEW jedoch voraussichtlich noch etwas sinken, da der Solarstrom-Anteil unter den prognostizierten Witterungsbedingungen geringer sein wird.

Quelle: photovoltaik.eu

Sinkende Importabhängigkeit: Energiewende vermindert Energieimporte um mehr als 6 Milliarden Euro

Erneuerbare Energien sorgen dafür, dass Deutschland zunehmend auf die Einfuhr von fossilen Energieträgern verzichten kann. Importe im Wert 6,02 Milliarden Euro konnte Deutschland so allein 2011 einsparen, 220 Millionen Euro mehr als noch 2010. Philipp Vohrer, Geschäftsführer der Agentur für Erneuerbare Energien, unterstreicht die Ergebnisse einer vom Bundesumweltministerium geförderten Studie zum Kosten-Nutzen-Verhältnis Erneuerbarer Energien: „Heute Erneuerbare Energien zu fördern bedeutet, die Abhängigkeit von Rohstoffimporten und von schwankenden Preisen zu verringern.“

Die starke Abhängigkeit Deutschlands von Brennstoffimporten wird durch die ermittelten Zahlen der Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen verdeutlicht. 2010 stammten 82 Prozent des Erdgases, 98 Prozent des Rohöls und 77 Prozent der Steinkohle aus dem Ausland. Uran wurde sogar zu 100 Prozent importiert. Konventionelle Energieressourcen wie Öl- und Gas verteilen sich auf einige wenige Regionen wie den Nahen Osten oder Russland. Da Deutschlands Energieversorgung nach wie vor größtenteils auf Brennstoffimporten aufbaut, werden so Abhängigkeiten geschaffen.

Rohölpreis weiter auf Rekordkurs

Der Durchschnittspreis für eine Tonne Rohöl belief sich im August 2012 auf 666 Euro. 14 Prozent hatte er damit laut Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (Bafa) im Vergleich zum Vorjahresmonat zugelegt. 2011 kostete eine Tonne importiertes Rohöl im Jahresdurchschnitt noch 593 Euro, der vorherige Höchstwert aus dem Jahr 2008 lag bei 484 Euro. Als sechstgrößter Erdölimporteur der Welt bezahlte die deutsche Mineralölindustrie 2011 mit 81,2 Milliarden Euro mehr Geld als je zuvor für den Import fossiler Energiequellen. Tendenz steigend.

Erneuerbare Energien verringern Importabhängigkeiten

Wissenschaftlichen Prognosen, die besagen, dass die Rohstoffpreise im Jahr 2020 geringer ausfallen sollen als 2010, sind für Vohrer nicht nachvollziehbar: „Der Blick auf die vergangenen Jahre macht deutlich: Die Kosten für fossile Energieträger kennen nur eine Richtung – nach oben. Die bisherigen Entwicklungen lassen allerdings nicht erkennen, woher eine plötzliche Trendumkehr kommen sollte.“ Wahrscheinlicher scheint eher, dass die Ausgaben für Importe fossiler Energiequellen bis zum Jahre 2020 um bis zu 40 Milliarden Euro wachsen könnten – bei gleicher Importmenge. „Um diese Entwicklung zu verhindern, ist es notwendig, die Importabhängigkeit mithilfe der Erneuerbaren Energien zu mindern“, betont Vohrer. „Denn Wind- und Sonnenergie, Biomasse, Wasserkraft und Geothermie sind unerschöpflich und stehen hierzulande zur Verfügung.“

Quellenhinweis zu oben genannter Studie

Fraunhofer-Instituts für System- und Innovationsforschung (ISI), Deutsches Institut für Wirtschaftsforschung (DIW), Gesellschaft für Wirtschaftliche Strukturforschung (GWS), Institut für Zukunfts-EnergieSysteme (IZES): Monitoring der Kosten und Nutzenwirkungen des Ausbaus erneuerbarer Energien im Strom- und Wärmebereich im Jahr 2011.Juni 2012. (Im Internet abrufbar: http://www.erneuerbare-energien.de/files/pdfs/allgemein/application/pdf/knee_update_2012_bf.pdf )

Quelle: unendlich-viel-energie.de

Europas bedeutendster Umweltpreis geht an die Photovoltaik

Die Gewinner des Deutschen Umweltpreis 2012 stehen fest: Ende des Monats werden drei Vertreter der Solarbranche ausgezeichnet. Der Preis, vergeben von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU), ist mit 500.000 Euro der höchstdotierte Umweltpreis in ganz Europa und würdigt wegweisende Leistungen auf den Gebieten Umweltschutz, Umwelttechnik und nachhaltige Entwicklung.

Die diesjährigen Preisträger werden für ihre Verdienste im weltweiten Ausbau der Photovoltaik und die Entwicklung immer effizienterer Technologien geehrt. Die eine Hälfte des Preisgeldes geht an das Forschungsteam rund um Andreas Bett vom Fraunhofer ISE und Hansjörg Lerchenmüller von der Firma Soitec Solar für ihre gemeinsamen Leistungen auf dem Gebiet der Konzentrator-Photovoltaik. Diese Technologie bündelt das Sonnenlicht mithilfe von Linsen auf kleine hocheffiziente Solarzellen und ermöglicht so die Konzentration von bis zu 500 mal mehr Sonnenlicht auf die einzelnen Zellen als bei herkömmlichen Solarmodulen. „Ihre Konzentrator-Photovoltaik gehört mit Modulwirkungsgraden von rund 30 Prozent weltweit zur Spitze der Photovoltaikindustrie und leistet einen großen Beitrag zur klimaschonenden Energieversorgung“, so Fritz Brickwedde, Generalsekretär der Deutschen Bundesstiftung Umwelt.
Die andere Hälfte des Umweltpreises erhält Günther Cramer, Mitbegründer und Aufsichtsratschef des Wechselrichterherstellers SMA Solar Technology, der sich seit mehr als 30 Jahren für eine vollständige Energieversorgung rein aus erneuerbaren Energien einsetzt und heute mit seinem Unternehmen international führend auf dem Gebiet der Wechselrichterherstellung ist.

Der Deutsche Umweltpreis wird am 28. Oktober von Bundespräsident Joachim Gauck in Leipzig verliehen. Ein großer Erfolg für die Photovoltaik!

Quelle: Deutsche Bundesstiftung Umwelt

 

Das hätte Dädalus und Ikarus gefallen: Flugzeuge mit Solarantrieb

Anlässlich der Berlin Air Show (ILA) hat PC-Aero, ein Flugzeugentwickler aus Bayern, Elektra One Solar vorgestellt. Elektra One Solar ist ein Ultraleichtflugzeug, dessen Elektromotor mit Solarstrom und einem Akku betrieben wird. Der Einsitzer hat eine Reichweite bis zu 1000 Kilometer, die er geräuscharm und völlig emissionsfrei zurücklegen kann. Elektra One Solar ist aufgrund seiner Carbonbauweise sehr leicht, ohne Batterien wiegt das Flugzeug gerade einmal 100 Kilogramm. Sechs der acht Quadratmeter Flügelfläche sind mit Solarzellen besetzt. Diese erzeugen eine Leistung von etwas über 1kW. Da das Flugzeug aber im Horizontalflug 2,5 kW benötigt, wird die restliche Energie über Lithium-Ionen-Akkus zugesteuert. Diese Akkus lassen sich wiederum über eine mobile, mit Solarzellen bestückte Ladestation aufladen. Noch vor Ende des Jahres soll Elektra One Solar für den Markt zugelassen werden.

Quelle: PC-Aero

 

Cleverer Einsatz von Photovoltaik im kommunalen Raum – Plauen setzt auf Solarstrom

Milk the Sun hat erfolgreich die Projektrechte zum Bau von Photovoltaikanlagen auf den Dachflächen von drei Schulgebäuden sowie einer Sporthalle der Kommunalen Gebäude- und Anlagenverwaltung der Stadt Plauen vermittelt.

Plauen, die größte Stadt des Vogtlandes, ist ein idealer Standort für Solaranlagen. Aufgrund des kontinentalen Klimas und der angrenzenden Mittelgebirge verzeichnet man dort sehr viele Sonnenstunden bei gleichzeitig wenig Wind und geringen Niederschlagswerten. Nachdem die Projektrechte nun erfolgreich über unseren Online-Marktplatz für Photovoltaik vermittelt wurden, steht dem Bau der Solaranlagen nichts mehr im Weg. Anstatt einer Dachpacht wurde mit der Stadt Plauen der Bezug des erzeugten Solarstroms zu einem garantierten Festpreis über 20 Jahre vereinbart.

Um den laufenden Schulbetrieb nicht zu stören, beginnt die Installation der PV-Anlagen in den kommenden Herbstferien. Die jeweiligen Erzeugerdaten, der Wirkungsgrad oder die Leistungswerte der Solaranlagen sollen anschließend so aufbereitet werden, dass sie sinnvoll im Unterricht eingesetzt werden können. Die Integration von Photovoltaik in Unterrichtsfächer schärft von Anfang an das Bewusstsein für die Vorteile der Nutzung erneuerbarer Energiequellen. Mit den geplanten Solaranlagen auf den eigenen Schuldächern hat man bald nicht nur Anschauungsmaterial vor Ort, sondern auch die Möglichkeit, experimentell z.B. den konkreten Monats- oder Jahresmittelwert „seiner“ Anlage zu ermitteln.

Eine Win-win-Situation für alle Beteiligen. Die Stadt Plauen hat sich mit der Strompreisgarantie Kostensicherheit über einen langen Zeitraum hinweg gesichert, die Anlagenbetreiber dürfen Renditen erwarten, die über die aktuellen Vergütungssätze des EEG hinausgehen. Die Investition auch in kleinere Photovoltaikprojekte lohnt sich. Ähnliche Projekte finden Sie unter MilktheSun.com.

Investieren – installieren – profitieren

Innerhalb der Photovoltaikbranche zeichnen sich neue Tendenzen ab: der Trend geht hin zur dezentralen Stromversorgung und Eigenverbrauch vor Ort. „Wer jetzt in eine Photovoltaikanlage investiert, der profitiert doppelt“, so Dr. Michel Göde, Geschäftsführer von ANTARIS SOLAR. Zum einen erhält man im Augenblick für seine PV-Anlage noch eine lohnende Einspeisevergütung gemäß EEG, zum anderen senkt man seine Stromkosten für einen langen Zeitraum erheblich.

Die staatliche Förderung für erneuerbare Energien nimmt beständig ab. Die Einspeisevergütung für Solarstrom bildet da keine Ausnahme. Sobald in Deutschland durch Photovoltaik eine Gesamtstromleistung von 52 GW erreicht ist, soll es damit komplett vorbei sein. Schätzungen zufolge könnte dies bereits 2014 der Fall sein. Erfreulicherweise ist der selbstproduzierte Solarstrom aber bereits jetzt billiger als der Strom aus dem öffentlichen Netz. Gleichzeitig werden die Speichertechnologien und einzelnen Komponenten für PV-Anlagen immer effektiver und preiswerter.

Eine aktuelle Versuchsreihe des Max-Planck- Instituts für Dynamik und Selbstorganisation in Göttingen zeigt zudem, dass ein „feinmaschigeres“ Stromnetz, das statt einiger weniger Großkraftwerke aus vielen kleinen dezentralen Kraftwerken besteht, um einiges stabiler und trotz allgemeiner Befürchtungen wesentlich unempfänglicher für Stromausfälle ist. Anhand eines simulierten Stromnetzes konnte das Max-Planck-Institut erste Belege dafür gewinnen. Dezentrale Erzeuger und Verbraucher synchronisierten sich in dem Computermodell von selbst. Allerdings zeigte sich auch, dass man beim Bau neuer Leitungen vorsichtig sein müsse, da sie paradoxerweise zu einer Abnahme der Übertragungskapazität des Gesamtnetzes führen könnten. Die Studien dazu werden weitergehen. Als nächsten Schritt ist eine praxisorientierte Zusammenarbeit mit Ingenieuren und Netzbetreibern geplant.

War bis vor kurzem die Einspeisevergütung die größte Motivation für viele PV-Anlagenbetreiber oder Investoren, so scheint im Moment vor allem die Aussicht auf Netzunabhängigkeit und eine geringe Stromrechnung zu locken. Kein Wunder angesichts der allgegenwärtigen Schlagzeilen über steigende Stromkosten. Unter MilktheSun.com finden Sie einen europaweiten Marktplatz für Photovoltaik, Angebote für PV-Investments sowie alle nötigen Informationen auf dem Weg zur eigenen Solaranlage.

Quelle: Max-Planck-Gesellschaft und oekonews.at

 

Aktuelle Studie zeigt: Die Förderung des Ausbaus erneuerbarer Energien zahlt sich aus

Laut einer gemeinschaftlichen Studie des Fraunhofer-Instituts für System- und Innovationsforschung (ISI), dem Deutschen Institut für Wirtschaftsforschung (DIW), der Gesellschaft für Wirtschaftliche Strukturforschung (GWS) und des Instituts für Zukunfts-EnergieSysteme (IZES) überwiegen die Vorteile, die sich aus der Nutzung erneuerbarer Energiequellen ergeben, die Kosten bei weitem.

„Erneuerbare Energien sind ein Gewinn für Wirtschaft und Gesellschaft, ihre Förderung ist eine Investition in eine bessere Zukunft mit langfristig günstigeren Strompreisen“, so Philipp Vohrer, Geschäftsführer der Agentur für Erneuerbare Energien (AEE). Die Studie, die vom Bundesumweltministerium unterstützt wurde, listet für das Jahr 2011 eine Fördersumme für erneuerbare Energien von ca. 13,5 Milliarden Euro auf. Der Nutzen allein im Bereich der Stromproduktion liegt dagegen bei etwa 21 Milliarden Euro. Unterm Strich: eine mehr als positive Bilanz!

Erneuerbare Energiequellen zerstören weder natürliche Ressourcen oder Landschaften, wie es z.B. beim Braunkohle-Tagebau vorkommt, noch schaden sie dem Klima (Stichwort CO2 Ausstoß). Zudem wird die Nutzung immer kostengünstiger und effektiver – gut an den stetig sinkenden Anschaffungskosten für z.B. PV-Anlagen zu erkennen. Gerade auf dem Gebiet der Photovoltaik ist man kurz davor, Wirtschaftlichkeit unabhängig von der Einspeisevergütung zu erreichen. Ja sogar Netzparität. Strom aus fossilen Quellen dagegen wird, laut Langfristszenarien des Bundesumweltministeriums, immer teurer.

Quelle: Agentur für Erneuerbare Energien

 

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