Solarkraftwerke und Integrierte Photovoltaik

Agri-Photovoltaik (Agri-PV) ermöglicht die gleichzeitige Produktion regenerativer Energie und landwirtschaftlicher Erzeugnisse auf derselben Fläche. Damit gilt sie als Schlüsseltechnologie, um Flächenkonkurrenzen zu verhindern und den wachsenden Bedarf an Solarstrom zu decken.

Schwimmende Photovoltaik (engl. Floating PV) ist eine innovative Technologie, die einen bedeutenden Beitrag zur Energiewende leisten kann. Die auf Schwimmkörpern in stehenden Gewässern oder auf dem Meer installierten PV-Kraftwerke können in gefluteten Tagebauflächen, Kiesgruben und Stauseen zum Einsatz kommen. Laut einer aktuellen Studie des Fraunhofer ISE liegt das technische Potenzial je nach Gewässerabdeckung und Ausrichtung der FPV-Anlage zwischen 11,8 und 44,5 GWp. Mit unseren FuE-Leistungen unterstützen wir dabei, dieses Potenzial zu heben, indem wir maßgeschneiderte Lösungen für Planung und Umsetzung anbieten, die auf die spezifischen Anforderungen abgestimmt sind.

Auf Deutschlands Dächern haben Photovoltaiksysteme laut einer Studie des Fraunhofer ISE ein technisches Potenzial von ca. 560 GWp. Bisher werden meist Aufdachanlagen auf Hausdächern errichtet. Bei einem breitflächigen Ausbau der Solar-dachanlagen besteht jedoch die Gefahr, dass die Akzeptanz der Bevölkerung für Photovoltaiksysteme schwinden könnte. Eine Lösung können integrierte Solarmodule statt Dachziegel für die Dacheindeckung sein, die sich optisch kaum von herkömmlichen Dachziegeln unterscheiden und dabei Solarstrom produzieren.

Die Integration von Photovoltaik-Kraftwerken in Gebäudehüllen, an Fahrwegen, über Parkplätzen, in Agrar- und Wasserflächen erschließt ein riesiges Flächenpotenzial. Am Fraunhofer ISE untersuchen wir die Potenziale für Integrierte PV und für PVFreiflächenanlagen auf lokaler, regionaler und nationaler Ebene.

Für die Bestimmung der Leistungsfähigkeit von PV-Modulen sind zuverlässige Messdaten unerlässlich. Die Solartestfelder des Fraunhofer ISE ermöglichen die präzise Erhebung aller relevanten Monitoringdaten. Zusammen mit klassischen Labortests geben sie wertvolle Hinweise auf die mögliche Degradation und den erwartbaren Lebenszeit-Ertrag von PV-Modulen in unterschiedlichen Klimazonen und erlauben deren vergleichende Bewertung.

Gebäude haben einen hohen Anteil am Gesamtenergiebedarf und an den Treibhausgasemissionen. Die bauwerkintegrierte PV (BIPV) kann die CO2-Bilanz eines Gebäudes wesentlich verbessern, idealerweise bis zum Nullenergie- oder Plusenergiegebäude.

Nach aktuellen Schätzungen werden in Deutschland ab 2028 über 70 % aller neu zugelassenen Fahrzeuge elektrisch angetrieben, ein Teil davon als HybridFahrzeuge. Integrierte Solarzellen erzeugen on-board Strom und erhöhen die Reichweiten von Elektro- und Wasserstofffahrzeugen spürbar.

In den vergangenen Jahren sind Photovoltaik-Module durch stark gesunkene Kosten und Technologieinnovationen für die Transportbranche immer attraktiver geworden. Besonders die großen Dachflächen von Nutzfahrzeugen eignen sich für integrierte Photovoltaikmodule in Leichtbauweise.

Die Photovoltaik gilt als eine der wichtigsten Säulen der zukünftigen Energieversorgung. Ende 2021 waren in Deutschland ca. 59 GWP Photovoltaik installiert, für die Vollendung der Energiewende wird die 6- bis 8-fache Leistung benötigt. Die Bundesregierung plant als Zwischenziel für den PV-Ausbau mit 200 GWP installierter Leistung bis Ende 2030. Das heißt, die pro Jahr installierte Leistung muss kurzfristig um den Faktor 3-4 gesteigert werden. Die Integration von PV-Technologie in Gebäuden, Fahrzeugen und Fahrwegen und ihre Einbindung in Agrar- und Wasserflächen sowie an Plätzen des öffentlichen Lebens im urbanen Raum erschließt riesige Ertragsflächen mit einem hohen wirtschaftlichen Potenzial.

Strom aus Photovoltaikanlagen ist ein unverzichtbarer Baustein für die Energiewende. Um ausreichend Energie zu erzeugen, müssen große Flächen mit Solarmodulen ausgestattet werden. Hier liefern die Verkehrswege ein großes Flächenpotenzial.