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Ob auf dem Hausdach oder in elektronischen Geräten: Die Kraft der Sonne zu nutzen ist eine der nachhaltigsten Möglichkeiten, Energie zu gewinnen. Ein Fraunhofer-Forschungsteam arbeitet an einem innovativen Herstellungsverfahren, das neue Anwendungsgebiete erschließen soll.

Mehr als 1,8 Millionen Photovoltaik-Anlagen mit einer Gesamtleistung von 52 GW sind in Deutschland mittlerweile in Betrieb und haben 2020 bisher 11,4 Prozent der Nettostromerzeugung geliefert. Im Projekt »OptOM« entwickeln die Pohlen Solar GmbH, Centroplan GmbH, Mondas GmbH und das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE neue Methoden zur intelligenten Überwachung von PV-Kraftwerken. Ziel des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderten Vorhabens ist die frühzeitige Erkennung von Degradationserscheinungen bei PV-Anlagen mit Hilfe von künstlicher Intelligenz. Dies soll durch vorausschauende Wartung Ertragsausfälle bei älteren Anlagen vermeiden und Wartungskosten einsparen.

Die Industrialisierung von Wasserelektrolyse-Technologien (WE) gilt als kritischer Schritt für die groß angelegte Implementierung von sauberem Wasserstoff und die tiefgreifende Dekarbonisierung unserer Gesellschaft. Obwohl Europa in einer starken Position ist, um vom Marktwachstum der sauberen Wasserstoffproduktion zu profitieren, erfordert der durch die Energiewende vorgegebene Zeitplan eine stärkere Koordinierung. Mit dem »Joint Action Plan HySpeedInnovation« beschreiben eine Reihe führender europäischer Forschungs- und Technologieinstitute (RTO) die bevorstehenden Herausforderungen im Bereich der Skalierung und wie sie diese bewältigen können, um Europa zum Elektrolyse-Technologieführer zu machen. Die RTOs (TNO, Fraunhofer ISE, Fraunhofer IFAM, Forschungszentrum Jülich, SINTEF und CEA) empfehlen auch eine unterstützende Rolle für die Europäische Kommission und die nationalen Behörden. Den Aufruf unterstützen weitere Forschungsinstitutionen aus EU-Mitgliedstaaten sowie das Netzwerk Hydrogen Europe Research, das mehrere hundert Wasserstoff-Unternehmen und -Organisationen vertritt.

Während in der Automobilindustrie schon länger der Trend zu Elektrofahrzeugen zu beobachten ist, wendet sich nun auch die Schifffahrt verstärkt dem Einsatz von Batteriesystemen zu. Abgesehen von reinen Elektroschiffen können Batterien bei vielen Schiffstypen erhebliche Effizienzsteigerungen und Emissionsreduzierungen ermöglichen. Die Zuverlässigkeit und Sicherheit von hybriden und elektrischen Systemen spielen dabei eine zentrale Rolle. In dem neuen Verbundprojekt »DDD-BATMAN« entwickeln das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE und weitere Partner Analysemethoden zur Zustandsbestimmung maritimer Batterien.

Ein Team des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE ist beim IEEE 11th International Symposium On Power Electronics For Distributed Generation Systems (PEDG) mit einem Best Paper Award gewürdigt worden. In dem Paper »Determination of the Frequency Dependent Thévenin Equivalent of Inverters Using Differential Impedance Spectroscopy« stellen die Wissenschaftler das neu entwickelte Verfahren der differentiellen Impedanzspektroskopie vor. Mit diesem Verfahren können wichtige Eigenschaften von Wechselrichtern gemessen werden, die für einen stabilen Betrieb zukünftiger Stromnetze von Bedeutung sind.

Bereits im zweiten Jahr in Folge geht der Eva-Mayr-Stihl-Nachwuchspreis der Universität Freiburg an einen Nachwuchswissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE. Dr. Ing. Felix Predan erhielt die Auszeichnung für seine am Institut für Nachhaltige Technische Systeme (INATECH) der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg sowie dem Fraunhofer ISE verfasste Dissertation »Development of highly efficient four-junction solar cells based on antimonides«. Im Rahmen seiner Arbeit entwickelte Felix Predan eine neuartige Vierfachsolarzelle, die auf dem Material Galliumantimonid (GaSb) basiert. Auf Basis zahlreicher innovativer Prozesstechnologien konnte am Ende eine Solarzelleneffizienz von 43,8% unter konzentriertem Sonnenlicht demonstriert werden. Dieser Wert stellt einen der höchsten bisher publizierten Wirkungsgrade für die Konvertierung von Sonnenenergie in elektrische Energie dar. Der Preis wurde in diesem besonderen Jahr nicht im Rahmen einer Präsenz-Veranstaltung zur Eröffnung des Akademischen Jahrs, sondern online mit einem Grußwort durch Rektorin Prof. Dr. Kerstin Krieglstein verliehen.

Die Energiewende stellt neue Herausforderungen an das Stromnetz: Solar- und Windenergie speisen Strom dezentral und sehr unregelmäßig ein, während der Strombedarf vor allem in den Städten wächst. Das Verbundprojekt »AI4Grids« unter Leitung der HTWG Konstanz untersucht daher die KI-basierte Planung und Betriebsführung von Verteilnetzen und Microgrids zur optimalen Integration regenerativer Erzeuger und fluktuierender Lasten. Das Vorhaben wird vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit mit 2,5 Millionen Euro gefördert. Weitere Projektpartner sind das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE, das International Solar Energy Research Center Konstanz e.V. (ISC), die Stadtwerk am See GmbH & Co. KG sowie die Energiedienst AG.

Der Verein Technologietransfer Handwerk e.V. hat zum 31. Mal den Transferpreis Handwerk + Wissenschaft verliehen. Vier Handwerksbetriebe und Wissenschaftler, die gemeinsam ein Produkt marktreif entwickelt haben, erhielten ein Gesamtpreisgeld in Höhe von 15.500 Euro. Das Projekt »SHK4FutureEnergysystems « unter Leitung des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE gewann in diesem Jahr den Studierenden-Sonderpreis.

Patricia Schulze und Christoph Messmer vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE wurden bei der 37. European PV Solar Energy Conference and Exhibition mit den Best Student Awards ausgezeichnet. Die Preise fördern qualitativ hochwertige Arbeiten junger Forscher und würdigen ihre bemerkenswerten und herausragenden Forschungsarbeiten auf dem Gebiet der Photovoltaik. Beide Nachwuchswissenschaftler arbeiten an Perowskit-Silicium-Tandemsolarzellen, einer vielversprechenden Technologie, die die theoretische Wirkungsgradgrenze von Silicium-Solarzellen überwinden kann.

Agrar-Photovoltaik ermöglicht die gleichzeitige Nutzung von Flächen sowohl für die Landwirtschaft als auch für Solarkraftwerke. Damit bietet sie Chancen für die Herstellung von Nahrungsmitteln und Energie, und kann darüber hinaus auch wertvolle Beiträge zum Schutz von Boden und Pflanzen leisten. Der Termin für die erste internationale Konferenz zu agrar-photovoltaischen Systemen – AgriVoltaics2020 – wurde wegen der Corona-Pandemie auf den 14. bis 16. Oktober 2020 verschoben. Die Konferenz findet online statt und steht unter dem Motto »Launching Agrivoltaics World-Wide«.