Presseinformationen

Nach Fertigstellung des »Rathaus im Stühlinger« im Jahr 2017 hat das Fraunhofer ISE das Gebäude in den ersten Betriebsjahren detailliert vermessen und analysiert. Die gute Nachricht: die Zielwerte aus der Planung und die tatsächlichen Verbrauchsdaten stimmen weitgehend überein: Gebäude und Anlagentechnik sind hocheffizient, der Energieverbrauch zur Gebäudekonditionierung (Heizung, Lüftung, Beleuchtung, Trinkwassererwärmung) bilanziell wird fast vollständig durch lokale Nutzung erneuerbarer Energien gedeckt. Das Ziel – ein »Netto-Nullenergiegebäude« - ist damit erreicht.

Mit den aktuell beschlossenen Maßnahmen zum Klimaschutz wird Deutschland weder seine bisherigen noch die verschärften europäischen Klimaschutzziele im Gebäudesektor bis 2050 erreichen. Wie dies doch möglich wäre, zeigen zwei Roadmaps von Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE, dem Öko-Institut und dem Hamburg Institut. Das Forschungsteam stellt darin Maßnahmen und politische Instrumente vor, mit denen die dezentrale Wärmeerzeugung kein CO2 mehr ausstößt, der Endenergieverbrauch gesenkt und die Wärmenetze ausgebaut werden können. Weil aus den Analysen und den Roadmaps hervorgeht, wie dringend die Politik handeln muss, sollten die meisten Instrumente vor 2025 eingeführt und umgesetzt werden. Die Forscher und Forscherinnen haben die Analyse und die Roadmaps in der vom Umweltbundesamt beauftragten Studie »Systemische Herausforderung der Wärmewende« vorgelegt.

Der Deutsche Bauernverband (DBV) und das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE fordern vor dem Hintergrund der aktuellen Diskussion um eine weitere EEG-Novelle in einem gemeinsamen Positionspapier, Agri-Photovoltaik – kurz Agri-PV – im Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) nicht auf Ackerflächen zu begrenzen. DBV und Fraunhofer ISE begrüßen zwar grundsätzlich die Einbindung der Agri-PV als »besondere Solaranlage« in das EEG, sehen aber an verschieden Punkten Nachbesserungsbedarf.

Seit vier Jahrzehnten entwickelt das Fraunhofer ISE Photovoltaik-Technologien und hat mit seiner Forschung einen wesentlichen Beitrag dazu geleistet, dass heute Solarstrom weltweit die kostengünstigste Form der Energiebereitstellung ist. Um das Niveau internationaler Spitzenforschung halten und ausbauen zu können, erhielt das Fraunhofer ISE jetzt ein neues Laborgebäude, das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF sowie dem Land Baden-Württemberg zu gleichen Teilen finanziert ist. Das Zentrum für höchsteffiziente Solarzellen wird am 27. April 2021 virtuell eingeweiht. Ministerpräsident Winfried Kretschmann sagte in seinem Grußwort anlässlich der Einweihung des neuen Laborgebäudes des Fraunhofer ISE: »In Baden-Württemberg haben wir uns für die Klimapolitik viel vorgenommen. Die Solarenergie spielt dabei eine zentrale Rolle. Und mit dem Fraunhofer ISE haben wir schon seit 40 Jahren eines der wichtigsten Solarforschungszentren der Welt im Land. Ich freue mich daher sehr, dass wir mit dem Zentrum für höchsteffiziente Solarzellen, das ich heute einweihen darf, der Photovoltaik-Spitzenforschung nochmals einen kräftigen Schub geben, um Klima-Land Nummer 1 zu werden.«

Mit dem Ziel, den Flächenbedarf und den Materialeinsatz von Solarmodulen noch weiter zu reduzieren, legt das Institut aktuell einen Fokus auf die Tandem-Photovoltaik, bei der durch die Verbindung unterschiedlicher Solarzellenmaterialien bisherige Effizienzgrenzen durchbrochen werden können. So gelang es den Freiburger Forscherinnen und Forschern jetzt, mit einer monolithischen Tandemzelle bestehend aus III-V-Halbleitern und Silicium einen neuen Weltrekord aufzustellen.

Photovoltaik ist die tragende Säule der Energiewende, zusammen mit der Windenergie. Während bei der Forschung und Entwicklung für Solarzellen und -module Deutschland und Europa nach wie vor führend sind, hatte sich die Produktion in den letzten zehn Jahren nach Asien verlagert. Die Technologiesouveränität und Unabhängigkeit drohte in Europa verloren zu gehen. Dies beginnt sich zu verändern, da Parameter wie zum Beispiel der Anteil der Transportkosten für importierte Module, aber auch nachhaltige Produktionskriterien, heute anders ins Gewicht fallen als noch vor wenigen Jahren. Regionale Produktion ist heute wirtschaftlich möglich. In Spanien macht sich jetzt das neu gegründete Unternehmen Greenland auf den Weg, eine hochautomatisierte Photovoltaik-Produktion der Größenordnung 5 Gigawatt pro Jahr und vertikal integriert, also entlang der gesamten Wertschöpfungskette vom Material über Wafer und Solarzelle zum Solarmodul aufzubauen. Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE begleitet dieses Vorhaben beratend, von der Planung der Fabrik über die technische Begleitung bis hin zur gemeinsamen Entwicklung von fortschrittlichen Zelltechnologien. Zur Sicherstellung der notwendigen internationalen Wettbewerbsfähigkeit in diesem hoch kompetitiven Marktumfeld wird modernste, voll vernetzte Produktionstechnik im Zeichen von Industrie 4.0 zum Einsatz kommen. Bei der entsprechenden Fabrikplanung und Auslegung unterstützt maßgeblich Bosch Rexroth.

Ein Forscherteam um Dr. Armin Richter vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE hat einen neuen Wirkungsgrad-Weltrekord von 26 Prozent für beidseitig kontaktierte Siliciumsolarzellen aufgestellt. Im aktuellen Nature Energy-Artikel »Design rules for high-efficiency both-sides-contacted silicon solar cell with balanced charge carrier transport and recombination losses« erläutert er den Aufbau der Rekordzelle und den Pfad zu noch höheren Wirkungsgraden. Schlüssel zum Erfolg war die Ausbildung der Rückseite als vollflächiger ladungsträgersammelnder Passivierungskontakt.

Mit der Agri-Photovoltaik (Agri-PV) können Landwirte Ackerflächen doppelt nutzen: Am Boden wachsen die Kulturpflanzen, darüber erzeugen Solarmodule erneuerbaren Strom. Der Ansatz erhöht die Flächeneffizienz und könnte künftig Konflikte um den Gebrauch von landwirtschaftlichen Böden entschärfen. Aktuelle Informationen über die Technologie, ihr Potenzial sowie den aktuellen Entwicklungsstand beleuchtet jetzt ein neuer Leitfaden. Ziel ist, Landwirten, Kommunen und Unternehmen praktische Hinweise zur Nutzung der Agri-PV an die Hand zu geben. Auch Vorschläge für eine Anpassung des rechtlichen Rahmens sind in dem Werk enthalten. Herausgeber ist das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE. Das Forschungsinstitut hat die Technologie in Deutschland erstmals umfassend erprobt. Die Publikation umfasst 56 Seiten, ist kostenfrei und steht nun online auf Deutsch und Englisch zum Download bereit.

Mit voranschreitender Energiewende wird der Ausbau der Stromnetze zunehmend wichtiger. Immer mehr regenerative Erzeugungsanlagen sowie elektrische Speicher werden an das Netz angeschlossen. Dadurch kommt der Leistungselektronik eine entscheidende Rolle zu, weil sie zur Ankopplung dieser Systeme an das Netz notwendig ist. Neben der reinen Einspeisung bzw. Rückspeisung von elektrischer Energie muss die Leistungselektronik aber noch weitere netzstützende Aufgaben übernehmen. Im Projekt »SiC-MSBat« haben Forschende des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE nun gemeinsam mit Partnern einen hochkompakten Wechselrichter zur direkten Einspeisung in das Mittelspannungsnetz entwickelt und erfolgreich in Betrieb genommen.

Die EU-Zielverschärfungen auf dem Weg zur Klimaneutralität sehen im Kontext des Green Deal eine Reduktion der CO2-Emissionen um 55% bis 2030 und 100% bis 2050 vor. Vor dem Hintergrund dieser verschärften Parameter stellt sich die Frage nach der Auswirkung auf die Energiewende in Deutschland. Das Fraunhofer ISE hat auf Basis seines Energiesystemmodells REMod die Konsequenzen der neuen EU-Ziele für den Ausbau der erneuerbaren Energien in Deutschland berechnet und stellt die Ergebnisse nun in einer Kurzstudie vor.