Solarenergie, die innovativste Lösung zur Energiegewinnung mit dem aktuell größten Entwicklungspotential
Photovoltaik (PV) Lösungen auf Basis von Solar Modulen sind seit vielen Jahren auf dem Vormarsch. Die Leistung der PV Module und deren Wirkunsgrad steigt stetig an. War bis vor einiger Zeit ein Wirkungsgrand von 15 % bis 20 % bei PV Modulen ein Spitzenwert für polykristaline PV Module das Maß der Dinge, erreichen aktuell die Top Hersteller mit monokristalinen PV Modulen schon bis zu 22 %.
Aber es gibt in diesem Jahr interessante neue Entwicklungen, die sehr vielversprechend sind und auf dem Weg zur Serienreifen gebracht werden:
- Forscherinnen und Forschern am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE ist es gelungen, mit Hilfe einer neuen Antireflexbeschichtung die Effizienz der bisher besten Vierfachsolarzelle von 46,1 auf 47,6 Prozent bei 665-facher Sonnenkonzentration zu erhöhen.
- Forschern aus Großbritannien ist ein Durchbruch beim Wirkungsgrad von Solarzellen gelungen. Durch die Kombination von Perowskit mit Silizium nutzen ihre Zellen fast 30 Prozent der Sonnenergie. Das Werk in Brandenburg an der Havel steht bereits. Ab 2022 sollen die neuen Solarzellen dort produziert werden. Mit der Veröffentlichung in Applied Physics Letters gibt es jetzt auch die wissenschaftliche Bestätigung für die Forscherinnen und Forscher der britischen Firma Oxford PV. Ihre neuen Solarzellen erreichen einen Wirkungsgrad von 29,52 Prozent. Das bedeutet, dass rund ein Drittel des einfallenden Lichts in elektrische Energie umgewandelt wird.
- Solar 3.0 steht vor der Tür mit Multi Layer Drucktechnologien kostengünstige und lesitungsfähige Solarmodule herstellen. SwiftSolar hat sich zum Ziel gesetzt, eine neue Generation von leichten und biegsamen Solarzellen zu produzieren, die kostengünstiger und effizienter als herkömmliche Photovoltaik-Produkte sein sollen. Dabei kommt eine einzigartige und mehrfach patentierte Technologie zum Einsatz, die auf dem erst kürzlich entdeckten Wundermaterial Perowskit basiert. Wir setzen zwei Solarzellen übereinander, die unterschiedliche Bereiche des Sonnenspektrums absorbieren, um so höchstmögliche Wirkungsgrade über 30 Prozent zu erreichen – diese Kombination wird Tandem-Solarzelle genannt. Das sechsköpfige Gründungsteam setzt sich aus einigen der namhaftesten Perowskit-Forschern zusammen, die zu den Pionieren in dem Forschungsfeld zählen und unter anderem die effizienten Perowskit-Tandem-Zellen erfanden.
Wie man erkennen kann stehen Bahnbrechende Innovationen im Berech Solarenergie, bevor die den Markt nachhaltig verändern werden und vollkommen neue Möglichkeiten eröffnen.
Lassen Sie uns einen Blick auf Deutschland und Solarenergie werfen...
Eine Studie des Umweltbundesamtes geht von 670 km2 versiegelten Siedlungsflächen aus [UBA10]. Hierzu zählen baulich geprägte Siedlungsflächen, jedoch keine Gebäudeflächen oder Verkehrsflächen wie Straße oder Schiene. Ein Teil dieser Fläche lässt sich mit PVModulen als Schattenspender überdachen oder mit betretbaren PV-Modulen belegen (UPV, „Urbane PV“). Allein die über 300.000 größeren Parkplätze in Deutschland würden bei einer Überdachung mit PV-Modulen ein technisches Potenzial von 59 GWP eröffnen. (Quelle Studie Fraunhofer Institut - Link)
Das ist nur ein Teil der möglichen Flächen für die PV Nutzung. Betrachtet man die möglichen Einsatzgebiete etwas weitergegriffen und nimmt alle sinnvoll nutzbaren Flächen hinzu dann ergibt sich folgendes Bild:
Somit steht, wenn man nur die Gebäude in Deutschland aus der Solarenergie Brille betrachtet 1.000 GWp pro Jahr zur Verfügung.
Zitat Bundesamt für Statistik ( Link ):
"Die Energieversorgung der Wirtschaft und Bevölkerung erfordert einen erheblichen Einsatz von Rohstoffen. Für die Gewinnung von Energie werden bisher in Deutschland zu einem wesentlichen Teil konventionelle bzw. fossile Energiequellen wie Kohle, Erdgas und Erdöl eingesetzt. Das heißt, sie werden in Strom oder Wärme umgewandelt oder als Kraftstoff im Verkehr genutzt. Erneuerbare Energien, beispielsweise Windkraft, Photovoltaik und Biogas, sollen im Rahmen der Energiewende langfristig zum wichtigsten Energieträger werden.
Für die Stromerzeugung in Deutschland gewinnen neben den konventionellen Energieträgern zunehmend erneuerbare Energien an Bedeutung.
Im Jahr 2020 wurden in Deutschland rund 500 Milliarden Kilowattstunden Strom erzeugt und in das Stromnetz eingespeist. Der Anteil der erneuerbaren Energien an der im Inland erzeugten und eingespeisten Strommenge erreichte dabei einen neuen Höchststand. Er stieg von 42 % im Jahr 2019 auf 47 % im Jahr 2020. Mit 26 % hatte mit der Windkraft erstmals ein erneuerbarer Energieträger den höchsten Anteil an der in einem Jahr eingespeisten Strommenge und löste damit Kohle als wichtigsten Energieträger ab.
Komplettiert wird die Energieversorgung Deutschlands durch Strom, der bereits im Ausland erzeugt und nach Deutschland importiert wird. Insgesamt wird mehr Strom aus Deutschland exportiert als nach Deutschland importiert.
7. September 2022
Stromerzeugung im 1. Halbjahr 2022: 17,2 % mehr Kohlestrom als im Vorjahreszeitraum
Der im 1. Halbjahr 2022 in Deutschland erzeugte und ins Stromnetz eingespeiste Strom stammte zu knapp einem Drittel (31,4 %) aus Kohlekraftwerken. Wie das Statistische Bundesamt (Destatis) nach vorläufigen Ergebnissen mitteilt, nahm die Einspeisung von Kohlestrom im Vergleich zum 1. Halbjahr 2021 um 17,2 % zu. Damit wuchs die Bedeutung von Kohlestrom für die Energieversorgung in Deutschland weiter, wenngleich die aus konventionellen Energieträgern erzeugte Strommenge gegenüber dem Vorjahreszeitraum um 7,1 % auf einen Anteil von 51,5 % des eingespeisten Stroms zurückging (1. Halbjahr 2021: 56,2 %). Die Stromerzeugung aus erneuerbaren Quellen stieg um 12,1 % auf einen Anteil von 48,5 % (1. Halbjahr 2021: 43,8 %). Insgesamt wurden im 1. Halbjahr 2022 in Deutschland 263,2 Milliarden Kilowattstunden Strom ins Netz eingespeist. Das waren 1,3 % mehr als im 1. Halbjahr 2021."
Eine 1 kWp Photovoltaikanlage mit Standort in Deutschland kann im Durchschnitt etwa 1.000 kWh jährlich erzeugen. Das bedeutet mit der verfügbaren Gebäudefläche läßt sich mit dem aktuellen Stand der Technik für PV Module eine Leistung von 1.000 GWp (Gigawatt Peak) erzeugen, was in der Jahressumme 1.000 TWh entspricht. Umgerechnet in kWh sind dies 1.000 Mrd. kWh.
Das Bedeutet mit der Gewinnung Solarenergie auf unseren Gebäuden in Deutschland können wir jährlich soviel Strom produzieren um unseren aktuellen Strombedarf für 20,7 Monate, also 1,72 Jahre (Basis Inlandstromverbrauch 2019 - Bundesamt für Statistik).
Leider steht derzeit keine geeignete Netzwerk Infrastruktur in Deutschland zur Verfügung, um diese Kapazität auszunutzen. Zudem fehlen geeignete Kurzzeit- (z.B. Batterie Cache) und Langzeitspeicher (z.B. LOHC, H2, etc.) zur Verfügung, um die produzierte Spitzenenergie zwischen zu lagern und dann zur Verfügung zu stellen, wenn zu wenig oder keine Solarenergie produziert wird.
An diesem Punkt kommt von unserer Seite ein klares aber, denn wenn Einzelne Hausahalte oder viele Haushalte oder gar Stadteile oder ganze Komunen sogenannte Offgrid Lösungen umsetzen ist es möglich sich von den konventionellen EVU's (Energieversorgungsunternehmen) vollständig unabhägig zu machen und auch damit die eMobilität sicher zu stellen. Wenn die Gesamtlösung ausreichend konzipiert ist, besteht sogar die Möglichkeit mit selbst produziertem Wasserstoff zu Heizen und in nicht unerheblichen Maße durch den Verkauf von Strom und/oder Wasserstoff Geld zu verdienen.
Sprechen Sie mit uns und wir zeigen Ihnen die Möglichkeiten auf - egal ob als einzelner Haushalt oder als große Kommune/Community...-Sloarenergie hat Potenzial!