Integrierte Photovoltaik

Die Integration von PV-Technologie in Gebäuden, Fahrzeugen und Fahrwegen und ihre Einbindung in Agrar- und Wasserflächen sowie im urbanen Raum verspricht ein technisches Potenzial von mehreren Terawatt installierbare Leistung. Anstelle von Nutzungskonflikten treten Synergien wie die Stärkung der Klimaresilienz in der Landwirtschaft und für Gewässer, Lärmschutz an Straßen und Schienen sowie Witterungsschutz für Fahrzeuge und Verkehrswege.

Wir entwickeln Technologien, die helfen, dieses attraktive Potenzial zu erschließen. Integrierte PV erfordert individuelle Lösungen, die multifunktionalen, oft auch ästhetischen Anforderungen gerecht werden. Wir unterstützen unsere Kunden bei der Entwicklung spezieller Moduldesigns und der Auswahl geeigneter Materialien.

In unserem akkreditierten Kalibrierlabor CalLab PV Modules bestimmen wir die präzisen Leistungsdaten der Module unter verschiedenen Betriebsbedingungen und schaffen die Grundlage für Ertragssimulationen. Die Zuverlässigkeit innovativer Moduldesigns auf Basis neuer Materialien testen wir in unserem akkreditierten Prüflabor TestLab PV Modules und bereiten die Produktzertifizierung vor. Im Outdoor Performance Lab können wir die Leistungsfähigkeit von PV-Modulen und -Systemen im Betrieb untersuchen und bewerten.

Mit der Integration von Photovoltaik geht häufig eine Anpassung und Optimierung des gesamten elektrischen Systems einher. Wir entwickeln daher individuell abgestimmte, ganzheitliche Lösungen einschließlich Batteriespeichern und leistungselektronischen Wandlern, von der Systemplanung bis hin zu Softwarelösungen.

Arbeitsgebiete

Im Thema »Integrierte Photovoltaik« beschäftigen wir uns mit folgenden Arbeitsgebieten:

Bauwerkintegrierte Photovoltaik

Bauphysikalische Modellierung, Entwicklung und Bewertung von bauwerksintegrierten PV-Modulen

Photovoltaik an Verkehrswegen

Modul- und Systementwicklung für PV-Straßenüberdachung und PV-Lärmschutz

Urbane Photovoltaik

Technische Optimierung und Qualitätssicherung von PV auf versiegelten Flächen in Städten und Gemeinden

Fahrzeugintegrierte Photovoltaik

Technologieentwicklung für die mechanische und elektrische Integration von Photovoltaik in Fahrzeugen

Agri-Photovoltaik

Technische Optimierung und Qualitätssicherung von Agri-PV-Systemen für einen maximalen Strom- und Ernteertrag

Schwimmende Photovoltaik

Analyse der Wechselwirkung zwischen PV und Gewässer, technische Optimierung und Qualitätssicherung

Studien und Analysen

Wir erstellen Potenzialstudien, Ertragsprognosen, techno-ökonomische Analysen und Lebenszyklusanalysen für alle Technologien der Integrierten PV

Flächenpotenzial berechnen

Potenzialstudien des Fraunhofer ISE basieren auf der Nutzung geografischer Informationssysteme (GIS). Die Potenziale der PV-Technologien werden unter Berücksichtigung der spezifischen Randbedingungen mittels multikriterieller Entscheidungsanalysen erhoben. Hier fließt auch der aktuelle Bestand der jeweiligen PV-Technologie ein.

Am Fraunhofer ISE untersuchen wir die Potenziale für Integrierte PV auf lokaler, regionaler und nationaler Ebene auf Basis geografischer Informationssysteme (GIS). Wir berücksichtigen spezifische Randbedingungen mittels multikriterieller Entscheidungsanalysen aktuelle PV-Technologien.

Unsere Leistungen für Kommunen, Bundesländer und Industrie

  • Erfassung und Klassifizierung von Nutzungsrandbedingungen
  • Räumlich aufgelöste Solarpotenziale für verschiedene PV-Technologien
  • Standortbewertung anhand verschiedener Kriterien (zum Beispiel geographischer, rechtlicher und technischer Faktoren)
  • Lokalisierung und Einstufung von Eignungsflächen
  • Szenarien-basierte Solarpotenziale
  • Ertragssimulationen für verschiedene Modultechnologien, auch Bifaziale PV

Ertragsprognosen

Das Fraunhofer ISE greift auf aussagekräftige Strahlungs- und Wetterdaten zurück und simuliert den Aufbau der Anlage exakt. Ertragsmindernde Faktoren wie Verschmutzung und Verschattung werden präzise ermittelt.

Techno-ökonomische und Lebenszyklus-Analysen

Wir analysieren die Kosten für spezifische Komponenten, komplette Systeme und schließlich für die Stromerzeugung (€/kWh), abhängig von Materialien und Herstellungsprozessen. Im Rahmen einer Nachhaltigkeitsbewertung können wir über den gesamten Lebenszyklus CO2-Emissionen, Energie- und Materialeffizienz bestimmen.

FuE-Infrastruktur

Für unsere Forschungs- und Entwicklungstätigkeiten steht uns am Fraunhofer ISE diese Infrastruktur zur Verfügung:

 

Photovoltaik-Module

Module-TEC

Module Technology Evaluation Center

Umfassende Möglichkeiten zur Entwicklung von Modultechnologien

 

Photovoltaik-Module

CalLab PV Modules

Unser Angebot reicht von der Kalibrierung einzelner Zellen und Module bis hin zu kundenspezifischen Aufgaben, wie der Kalibrierung bifazialer Module.

 

Photovoltaik-Module

TestLab PV Modules

Das TestLab PV Modules bietet ein breites Spektrum an Qualitäts und Zuverlässigkeitsprüfungen an.

 

Outdoor Performance Lab

Präzise Bewertung von PV-Modulen

 

Gebäudeintegrierte Photovoltaik

TestLab Solar Façades

Optische und thermische Charakterisierung von Fassaden-integrierten PV-Komponenten

Ausgewählte Forschungsprojekte

 

PVwins

Entwicklung von wandintegrierten PV-Elementen für den Lärmschutz

 

Design2PV

Entwicklung von industriell herstellbaren BIPV Modulen mit hoher Effizienz, innovativem Design und großem Gestaltungsspielraum

 

PV2GO

Solarpotenziale deutscher Verkehrswege: Modellierung, Messung und Validierung mit Citizen Scientists

Infomaterialien & Flyer zum Thema Integrierte Photovoltaik

  • Schwimmende Solarkraftwerke

     

    Für das Gelingen der Energiewende wird in Deutschland – je nach Szenario – ein Photovoltaik-Ausbau von 300 bis 450 GWp benötigt. Aufgrund der begrenzten landwirtschaftlichen Nutzfläche müssen flächenneutrale Lösungen entwickelt werden. Floating PV bezeichnet Photovoltaik-Kraftwerke, die auf Schwimmkörpern auf stehenden Gewässern oder auf dem Meer angebracht sind.

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  • Solardachmodule ersetzen Dachziegel

     

    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.

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  •  

    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.

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  • Agri-Photovoltaik: Doppelt ernten

     

    Die Energiewende erfordert einen massiven Ausbau der Solarstromproduktion. Das Problem für Freiflächenanlagen: Landwirtschaftliche Flächen sind eine sehr begrenzte und wertvolle Ressource. Die Agri-Photovoltaik (Agri-PV) löst diesen Konflikt, indem sie Lebensmittel- und Stromproduktion auf derselben Fläche ermöglicht.

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Aktuelle Veröffentlichungen zum Thema Integrierte Photovoltaik

Jahr
Year
Titel/Autor:in
Title/Author
Publikationstyp
Publication Type
2023 Benefits of pairing floating solar photovoltaics with hydropower reservoirs in Europe
Kakoulaki, Georgia; Gonzalez Sanchez , Rocio; Gracia Amillo, Ana Maria; Szabo, Sandor; Felice, Matteo de; Farinosi, Fabio; Felice, Luca de; Bisselink, Berny; Seliger, Roman; Kougias, Ioannis; Jaeger-Waldau, Arnulf
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2023 Auf dem Weg in eine klimaneutrale Energieversorgung - Transformationspfade für die deutsche Energiewende
Henning, Hans-Martin
Vortrag
Presentation
2023 Photovoltaic Noise Barriers as Energy Generating Infrastructure: Functional Overview about Five Solutions
Forster, Jacob; Tsutskiridze, Giorgi; Kohlhauer, Reinhard; Huyeng, Jonas; Herr, Cornelius; Basler, Felix; Neuhaus, Dirk Holger; Heinrich, Martin; Rendler, Li Carlos
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2023 Anpassung von beschleunigten Alterungstests an die spezifischen Anforderungen und Bedingungen aufkommender Photovoltaik-Anwendungsarten
Weiß, Karl-Anders; Markert, Jochen; Hädrich, Birgit Ingrid; Gebhardt, Paul; Klimm, Elisabeth
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2023 Energiesicherheit und klimaneutrale Energiesysteme
Henning, Hans-Martin
Vortrag
Presentation
2023 F&E Entwicklungen vom Si-Material bis zum Modul: Nachhaltig und hochproduktiv
Wolf, Andreas
Vortrag
Presentation
2023 PV-Produktion in Europa - Aktueller Status
Bett, Andreas W.; Rentsch, Jochen; Preu, Ralf
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2023 Modeling of thin-film interference filters on structured substrates: Microfacet-based BSDF versus ray tracing
Wessels, Andreas; Christen, Leonard; Callies, Adrian; Kroyer, Thomas; Höhn, Oliver; Bläsi, Benedikt
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2023 MorphoColor® PV Modules: From Modeling/Design to Demo Installations
Bläsi, Benedikt; Wessels, Andreas; Christen, Leonard; Kroyer, Thomas; Höhn, Oliver; Mattenheimer, Martin; Kuhn, Tilmann; Reinwand, Dirk; Heinrich, Martin; Neuhaus, Holger
Vortrag
Presentation
2023 PV at Multi-Terawatt Scale: Waiting is not an Option
Philipps, Simon
Vortrag
Presentation
2023 Evaluation of the German agrivoltaics innovation tender 2022 and overview about the agrivoltaics development in Germany
Pump, Carl; Trommsdorff, Maximilian; Beckmann, Volker; Bretzel, Tamara; Özdemir, Özal Emre; Bieber, Lisa-Marie
Vortrag
Presentation
2023 Thermomechanische Bewertung von BIPV-Modulen mittels FEM Simulation
Beinert, Andreas; Mahfoudi, Achour; Ensslen, Frank; Erban, Christof
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2022 Smart mobile vaccination pickup for sustainable improvement of medical care and smart pandemic control in Southern Africa
Stortz, Felix; Went, Joachim; Koschikowski, Joachim; Maruf, Md Nasimul Islam; Schäfer, Lothar; Neumann, Frank; Lotz, Bryan; Beckett, Marc; Hamann, Maike
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2022 Rainwater Management in Agrivoltaic Systems - Research and Development Potential
Rößner, Johanna-Viktoria
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2022 Technical Aspects for Road Integrated Photovoltaics Towards a More Sustainable Mobility Sector
Huyeng, Jonas; Forster, Jacob; Basler, Felix; Romer, Pascal; Beinert, Andreas; Schill, Christian; Heinrich, Martin; Neuhaus, Holger; Wirth, Harry
Poster
2022 An Assessment of Light Availability and Distribution Inside of a Photovoltaic Greenhouse
Özdemir, Özal Emre; Berwind, Matthew
Vortrag
Presentation
2022 Progress and Challenges of Crop Production and Electricity Generation in Agrivoltaic Systems Using Semi-transparent Photovoltaic Technology
Gorjian, S.; Bousi, Erion; Özdemir, Özal Emre; Trommsdorff, Maximilian; Manoj Kumar, N.; Anand, A.; Kant, K.; Chopra, S.S.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2022 Softwareunabhängig-verlustfreie Projektdatenumgebung und föderal-selbstbeschreibende parametrische Modellierung multifunktionaler Bauprodukte auf Basis des Semantic Web mit Fokus auf die Gebäudehülle. Schlussbericht
Maurer, Christoph; Rist, Tim; Kuhn, Tilmann; Shi, Meiling; Huyeng, Tim-Jonathan; Hoffmann, André; Thiele, Christian-Dominik; Rüppel, Uwe; Sprenger, Wendelin
Bericht
Report
2022 Building-Integrated Photovoltaic (BIPV) products and systems: A review of energy-related behavior
Martín-Chivelet, Nuria; Kapsis, Konstantinos; Wilson, Helen Rose; Delisle, Veronique; Yang, Rebecca; Olivieri, Lorenzo; Polo, Jesús; Eisenlohr, Johannes; Roy, Benjamin; Maturi, Laura; Otnes, Gaute; Dallapiccola, Mattia; Upalakshi Wijeratne, W.M. Pabasara
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2022 Technical Aspects for Road Integrated Photovoltaics Towards a More Sustainable Mobility Sector
Huyeng, Jonas; Forster, Jacob; Basler, Felix; Romer, Pascal; Beinert, Andreas; Schill, Christian; Heinrich, Martin; Neuhaus, Holger; Wirth, Harry
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2022 Development and Analysis of an Off-grid Solar Food Processing System in Kenya
Morgenstern, Alexander; Subasi, Dilara Maria; Pfanner, Norbert; Reiners, Nils; Stortz, Felix; Wüllner, Johannes; Maruf, Md Nasimul Islam
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2022 Economic evaluation of agrivoltaics in German apple cultivation
Hopf, Michaela; Trommsdorff, Maximilian; Wydra-Dürr, Kerstin
Vortrag
Presentation
2022 Fully Black and Reliable PV Modules with a Cost-Effective Inkjet Coating of Cell Strings
Schiller, Christian; Hoffmann, Stephan; Jahn, Mike; De Rose, Angela; Heinrich, Martin
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2022 Wirtschaftlichkeitsbetrachtung der Agri-PV im Apfelanbau
Hopf, Michaela; Trommsdorff, Maximilian; Wydra, Kerstin
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2022 APV-Bot Demonstrator
Fahmy, Karim Mohamed Tamer Mahmoud
Vortrag
Presentation
2022 Building Product Ontology: Core Ontology for Linked Building Product Data
Wagner, A.; Sprenger, Wendelin; Maurer, Christoph; Kuhn, Tilmann E.; Rüppel, U.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2022 Investigation of decoupling of thermal and electrical performance of semi-transparent photovoltaic windows based on the external quantum efficiency
Zhou, Hao; Peng, Jinqing; Wilson, Helen Rose; Wang, Meng; Jonsson, Jacob; Ma, Tao; Wu, Ben; Wu, Bochao; Fu, Ganhua
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2022 Challenges for Agrivoltaics in the International Context - An Analytical Hierarchy Process Survey
Vorast, Maximilian
Vortrag
Presentation
2022 Effect of feature size on the reflective behaviour of the MorphoColorTM concept
Callies, Adrian; Wessels, Andreas; Bett, Andreas; Bläsi, Benedikt; Höhn, Oliver
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2022 PV Roofing for High Ranking Road Networks: Technical Feasibility and Yield Estimation
Ebner, Rita; Mayr, Christoph; Rennhofer, Marcus; Berger, Karl A.; Heinrich, Martin; Basler, Felix; Beinert, Andreas; Fehringer, Markus; Huyeng, Jonas; Beck, Tobias; Haider, Manfred; Prammer, Dominik; Vorwagner, Alois
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2022 Modeling the optical properties of Morpho-inspired thin-film interference filters on structured surfaces
Wessels, Andreas; Callies, Adrian; Bläsi, Benedikt; Kroyer, Thomas; Höhn, Oliver
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2021 Opening Address EU-PVSEC 2021
Bett, Andreas W.
Vortrag
Presentation
2021 Production of Photovoltaics in Europe. Opportunities and Challenges
Bett, Andreas W.
Vortrag
Presentation
2021 Evaluating BIPV Modules with Respect to Textural Appearance, Glare, Colour and Electricity Yield
Wilson, Helen Rose; Bueno Unzeta, Bruno; Eisenlohr, Johannes; Kuhn, Tilmann
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2021 Potential of Agrivoltaics to Contribute to Socio-Economic Sustainability: A Case Study in Maharashtra / India
Trommsdorff, Maximilian; Vorast, Maximilian; Durga, N.; Padwardhan, S.
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2021 PV Manufacturing in Europe. Statements
Bett, Andreas W.
Vortrag
Presentation
2021 Proposal for a Safety Qualification Program for Vehicle-Integrated PV Modules
Markert, Jochen; Kutter, Christoph; Newman, B.; Gebhardt, Paul; Heinrich, Martin
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2021 The MorphoColor Concept for Colored Photovoltaic Modules
Bläsi, Benedikt; Kroyer, Thomas; Kuhn, Tilmann E.; Höhn, Oliver
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2021 Solarstrom als Pfeiler des Energiewandels
Bett, Andreas W.
Vortrag
Presentation
2021 Aktueller Stand der Forschung/Entwicklung für Gebäudeintegrierte PV
Kuhn, Tilmann
Vortrag
Presentation
2021 Untersuchung verschattungsoptimierter Halbzellenmodule mit einlaminierter Leistungselektronik für das MPP-Tracking auf Substring-Ebene
Armbruster, Cornelius; Kutter, Christoph; Schmid, A.; Tummalieh, Ammar; Rouffaud, Gilles; Basler, Felix; Wille-Haußmann, Bernhard; Famulla, J.; Schüler, Marc Andre; Oyebanji, U.O.
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2021 Durchführbarkeitsstudie zur Ermittlung möglicher Forschung- und Demonstrationsfelder für Agri-Photovoltaik in Baden-Württemberg
Hörnle, Oliver; Riedelsheimer, Julia; Trommsdorff, Max; Keinath, Tobias; Binder, Florian; Weinmann, Ernst; Klodt, Frederik; Zikeli, Sabine; Pataczek, Lisa; Rueß, Franz; Köppler, Kirsten; Glas, Michael; Mayr, Ulrich; Frey, Michael; Kromrey, Volker; Vedel, Dimitri; Klein, Alexandra
Studie
Study
2021 BauwerkIntegrierte PV (BIPV) Stand der Forschung & Entwicklung
Kuhn, Tilmann
Vortrag
Presentation
2021 Potenziale der Integrierten Photovoltaik in Deutschland
Wirth, Harry; Eggers, Jan-Bleicke; Trommsdorff, Maximilian; Neuhaus, Dirk Holger; Heinrich, Martin; Wieland, S.; Schill, Christian
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2021 Legal Framework of Agrivoltaics in Germany
Vollprecht, Jens; Trommsdorff, Maximilian; Hermann, C.
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2021 Energy Yield Simulation of 3D Curved VIPV Modules
Neven-du Mont, Sebastian; Alharthi, Hashem; Kutter, Christoph; Neuhaus, Holger; Heinrich, Martin
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2021 Materialinnovationen für die Solarenergie
Bett, Andreas W.
Vortrag
Presentation
2021 Integrating PV: PV where People Live, Work and Farm
Wirth, Harry
Vortrag
Presentation
2021 Economic analysis of agrivoltaics in orchard farming in Germany
Hopf, Michaela; Trommsdorff, Maximilian; Wydra, Kerstin
Meeting Abstract
2021 The MorphoColor Concept for Colored Photovoltaic Modules and Solar Thermal Collectors
Bläsi, Benedikt; Wessels, Andreas; Callies, Adrian; Eisenlohr, Johannes; Ensslen, Frank; Kuhn, Tilmann; Kroyer, Thomas; Höhn, Oliver
Vortrag
Presentation
2020 Implementation of agrophotovoltaics. Techno-economic analysis of the price-performance ratio and its policy implications
Schindele, Stephan; Trommsdorff, Maximilian; Schlaak, A.; Obergfell, Tabea; Bopp, Georg; Reise, Christian; Braun, Christian; Weselek, A.; Bauerle, A.; Högy, P.; Goetzberger, Adolf; Weber, Eicke R.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2020 Bridging two Worlds - Standards for BIPV
Wilson, Helen Rose
Vortrag
Presentation
2020 Spray Pyrolysis - a Versatile Technique for Thin Film Deposition in PV
Bartsch, Jonas; Heitmann, Ulrike; Jakob, Leonie; Mahmoud Algazzar, R.; Tutsch, Leonard; Hermann, R.; Kluska, Sven; Bivour, Martin; Bläsi, Benedikt; Hauser, Hubert; Janz, Stefan; Glatthaar, Markus
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2020 GIS-basierte Potenzialanalyse für Agrophotovoltaik - Eine Fallstudie für die Region Bodensee-Oberschwaben
Hauger, Salome; Schindele, Stephan; Winkelhausen, Harald; Gimbel, Edgar; Wolf, Maritta; Jung, Martina; Beuerle, Rainer
Poster
2020 Colored Modules for Integrated PV: From the MorphoColor-Concept to High Efficiency Prototypes
Bläsi, Benedikt
Vortrag
Presentation
Diese Liste ist ein Auszug aus der Publikationsplattform Fraunhofer-Publica

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