Presseinformationen 2018

»Mich haben immer schon Probleme gereizt, die für unlösbar gehalten wurden« – dieses Zitat von Prof. Dr. Adolf Goetzberger steht nicht nur für seine wissenschaftliche Karriere, sondern auch für die unerschütterliche Konsequenz, mit der der Gründer des Fraunhofer ISE dieses Institut auf den Weg und zum Erfolg gebracht hat. Er hat damit nicht nur die Photovoltaik-Technologie, eine der tragenden Säulen eines künftigen nachhaltigen Energiesystems, vorangetrieben, sondern schon zur Gründungszeit auch die wesentlichen systemischen Aspekte für den Paradigmenwechsel in der Energieversorgung vorausgesehen und entsprechende Forschung von Anfang an integriert.

Im globalen Wettbewerb reicht das Kriterium Wirtschaftlichkeit alleine nicht mehr aus, um die Relevanz und Potenziale zentraler Branchen, wie Energie, Verkehr und Kommunikation zu bewerten. Vor diesem Hintergrund veröffentlicht die Fraunhofer-Allianz Energie aktuell ein Positionspapier mit dem Titel »Wettbewerbsfähigkeit als Schlüsselbaustein für ein nachhaltiges Energiesystem«. Die Experten Europas größter Energieforschungsorganisation plädieren dafür, den Eckpfeiler »Wirtschaftlichkeit« des energiepolitischen Dreiecks um die Aspekte »Technologiesouveränität« und »Innovations-kompetenz« zu ergänzen und so die Wettbewerbsfähigkeit Deutschlands und Europas als Ziel mit in den Vordergrund zu stellen.

Konzentrator-Photovoltaik (CPV) erreicht bei Weitem die höchsten Wirkungsgrade für die Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie. Grundlage hierfür sind sowohl spezielle Mehrfachsolarzellen, als auch das Zusammenspiel zwischen der Zelle und der im Modul verwendeten Optik. Wie man beide optimieren kann, um das Potenzial der Technologie noch besser zu nutzen, hat jetzt ein Konsortium aus Forschungseinrichtungen und Unternehmen im EU-geförderten Projekt CPVMatch gezeigt. Der erreichte Modulwirkungsgrad liegt bei 41,4% und ist damit der höchste jemals erzielte Wert für ein Photovoltaikmodul.

Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE und Heraeus erforschen und optimieren neuartige, selektiv beschichtete Zellverbinder in einem gemeinsamen Forschungsprojekt. Der SCR^TM-Zellverbinder (Selectively Coated Ribbon) erzielt einen Leistungsgewinn von durchschnittlich 1,9 W bei herkömmlichen Solarmodulen mit 60 Zellen. Der Verbinder lässt sich ohne Anlagenmodifikation und ohne zusätzliche Kosten in der industriellen PV-Modulfertigung einsetzen. Das Fraunhofer ISE hat Module mit dem SCR-Verbinder in seinem akkreditierten TestLab PV Modules erfolgreich geprüft. Heraeus und Ulbrich entwickelten einen Prozess für die Herstellung des effizienten Zellverbinders und stellten das neue Produkt im September 2018 auf der EU PVSEC in Brüssel dem Fachpublikum vor.

Wärmepumpen sind eine Schlüsseltechnologie für den Erfolg der Energiewende, denn sie können den Wärmebedarf effizient und nachhaltig decken. Während der Markt im Bereich der Ein- und Zweifamilienhäuser stetig wächst, ist die Nutzung von Wärmepumpen in Mehrfamilienhäusern sowie in der gewerblichen und industriellen Anwendung in Deutschland noch ausbaufähig. Auf der Chillventa, der internationalen Fachmesse für Kälte - Klima - Lüftung – Wärmepumpen, rückt das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE daher in einer Sonderpräsentation das Potenzial der Wärmepumpe und aktuelle Herausforderungen in den Fokus. Die Messe findet vom 16. bis 18. Oktober in Nürnberg statt.

Die Photovoltaik boomt weltweit. Betrachtet man die 2017 installierten PV-Kapazitäten, so hat Europa seine Vorreiterrolle verloren und steht inzwischen an vierter Stelle nach China, USA und Indien. Dass Europa aber bei Forschung und Entwicklung an der Weltspitze steht, zeigt die 35. European PV Solar Energy Conference and Exhibition, kurz EU PVSEC, die vom 24.-28.09.2018 in Brüssel stattfindet. Das Fraunhofer ISE ist als größtes europäisches Solarforschungsinstitut mit über 60 Vorträgen, Poster-Beiträgen, Session Chairs und zwei Plenarvorträgen sowie einem Stand auf der Begleitausstellung vertreten.

Die Wasserelektrolyse zur Erzeugung von Wasserstoff auf Basis von regenerativ erzeugtem Strom entwickelt sich immer mehr zu einer Kerntechnologie der Energiewende. Der steigende Anteil volatilen Wind- und Solarstroms kann in Form von Wasserstoff saisonal gespeichert, rückverstromt oder zu Kraftstoffen und chemischen Grundstoffen weiterverarbeitet werden. Allein für Deutschland wird bis 2050 eine installierte Anlagenleistung im dreistelligen Gigawattbereich prognostiziert, unter der Maßgabe, dass die Klimaschutzziele der Bundesregierung erreicht werden. Im Auftrag des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) haben das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE, das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie und Automatisierung IPA und das Beratungsunternehmen E4tech einen Fahrplan für die Etablierung der Wasserelektrolyse in Deutschland entwickelt.

Künstliche neuronale Netze sind, ähnlich dem menschlichen Gehirn, in der Lage, Handlungsstrategien selbstständig anhand von »erlebten« Beispielen (d.h. Trainingsdaten) zu entwickeln. Der Aufbau eines künstlichen neuronalen Netzes orientiert sich dabei an den Erkenntnissen der Neurobiologie über die Funktionsweise des menschlichen Gehirns. Es liegt nahe, solche Netzstrukturen auch für technische Regelungen einzusetzen. Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE hat in dem Projekt »ANNsolar - Neuronale Netzwerke für die Anwendung in der Solarthermie« selbstlernende künstliche neuronale Netze für die Regelung solarthermischer Heizungssysteme entwickelt. Sie erfassen die individuelle thermische Dynamik des Gebäudes, die Wärmebedarfsänderung durch Solarstrahlung auf die Gebäudehülle und den Ladezustand des Speichers in Abhängigkeit der Betriebsbedingungen. So können die Netze die thermischen Zustände für die Zukunft prognostizieren, ohne dass eine Simulation erforderlich ist. Die neuronalen Netze erlernen die entsprechenden Abhängigkeiten selbstständig.

Als »Forschungsfabrik für Solarzellen« vor zwölf Jahren eröffnet, leistet das Fraunhofer ISE Photovoltaik-Technologie Evaluationscenter PV-TEC einen wichtigen Beitrag zur Pilotierung von kristallinen Siliciumsolarzellen. Dieses einzigartige Dienstleistungszentrum für die gesamte Wertschöpfungskette der Photovoltaik-Industrie trägt dazu bei, die Lücke zwischen Forschung und Industrie zu schließen und ist damit ein zentraler Impulsgeber für den Innovationstransfer. Nach einem Brand im vorigen Jahr ist die Technologie-Plattform PV-TEC nun mit neuer Ausstattung erneut operativ und wird am 9. Juli 2018 eröffnet.

Die Agrophotovoltaik (APV), eine Verbindung von Solarstrom- und landwirtschaftlicher Produktion auf der gleichen Fläche, hat sich bereits in Pilotprojekten in mehreren europäischen Ländern bewährt. So hat das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE in Kooperation mit der »Innovationsgruppe APV-RESOLA« an einer 194 kWp großen Forschungsanlage am Bodensee nachgewiesen, dass APV die Landnutzungseffizienz um 60 Prozent steigert. »Im nächsten Schritt geht es nun darum, den ,Proof of Concept‘ der APV-Systemtechnik in Entwicklungs- und Schwellenländern zu etablieren, wo sie ihre Stärken aufgrund der höheren Solareinstrahlung noch besser ausspielen kann. Hier liegt ein enormes Potenzial«, erklärt Stephan Schindele, Projektleiter Agrophotovoltaik am Fraunhofer ISE. Das Institut arbeitet sowohl an einem Transfer der Technologie in andere Klimazonen als auch an neuen Anwendungen.