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.

Neue Drucktechnologien für die ressourcenschonende Metallisierung von Solarwafern, neue Beispiele für bauwerkintegrierte Photovoltaik, hochkompakte und hocheffiziente Wechselrichter sowie ein Spektrum an Qualitätssicherungsinstrumenten und Prüfleistungen und nicht zuletzt einen neuartigen Batteriespeicher für stationäre Anwendungen zeigt das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE auf der Intersolar Europe 2018 in München. In Halle A1.540 stellen die Freiburger Solarforscherinnen und -forscher den Fachbesuchern ihre jüngsten Entwicklungen vor.

Forscher des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE haben einen Wechselrichter zur direkten Einspeisung in das 10 kV-Mittelspannungsnetz entwickelt und erfolgreich in Betrieb genommen. Durch den Einsatz von Hochvolttransistoren aus Siliciumkarbid (SiC) kann die Kopplung mit dem Mittelspannungsnetz ohne zusätzlichen Transformator erfolgen. Der dreiphasige Wechselrichter kann sowohl zur Blindleistungsregelung als auch zur aktiven Filterung von unerwünschten Oberschwingungen im Stromnetz eingesetzt werden und somit zur Stabilität zukünftiger Stromnetze mit einem hohen Anteil an erneuerbaren Energien beitragen.

Über 30 international tätige Unternehmen und Forschungseinrichtungen fordern in einem offenen Brief an die Bundesregierung eine industriepolitische Strategie für die Solarindustrie in Deutschland. Es bedürfe »einer gemeinsamen Anstrengung von Politik, Wirtschaft und Forschung, um Investitionen in Forschung und Entwicklung zu unterstützen und gleichzeitig die Nachfrage nach besonders nachhaltigen Solarprodukten zu fördern«, so die Unterzeichner des an das Bundeswirtschaftsministerium gerichteten Schreibens.

Die Photovoltaik (PV) ist eine der Hauptsäulen einer nachhaltigen Energieversorgung auf Basis erneuerbarer Energien. Neben der momentan dominierenden Silicium-basierten PV bieten auch alternative Materialien wie Perowskite ein großes Potenzial. Für solch neue Solarzellentypen prüfen Wissenschaftler gänzlich neue Konzepte auf ihre Machbarkeit. Ein sehr innovativer Ansatz, um Solarzellen noch ressourcenschonender herstellen zu können, besteht darin, die Anzahl an Produktionsschritten durch Umkehrung des Herstellungsablaufes drastisch zu reduzieren. Dafür entwickelte das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE das »in-situ«-Konzept für gedruckte Perowskitsolarzellen. Mit einem Rekord-Wirkungsgrad von 12,6 % haben die Forscher hiermit jetzt einen wichtigen Meilenstein für gedruckte Photovoltaik erreicht.

Das Kleben der Zellverbinder von Hocheffizienz-Solarzellen im industriellen Maßstab ist laut dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE und dem Anlagenhersteller teamtechnik marktreif. Als Ergebnis des gemeinsamen Forschungsprojekts »KleVer« ist die Klebetechnologie inzwischen so weit ausgereift, dass sie als alternative Verschaltungstechnologie zum weit verbreiteten Weichlöten angewendet werden kann. Durch die im Vergleich zum Löten wesentlich niedrigeren Prozesstemperaturen können vor allem temperatursensitive Hocheffizienzzellen schonend und materialsparend verschaltet werden. Dabei ist der Durchsatz in der industriellen Produktion nur geringfügig niedriger als beim Verlöten der Zellen. Die Zuverlässigkeit der Klebeverbindung wurde durch Klimakammerprüfungen bestätigt.

Das Zusammenspiel von Automatisierungs- und Energietechnik, Intralogistik, IT-Plattformen und künstlicher Intelligenz steht im Mittelpunkt der HANNOVER MESSE 2018 vom 23. bis 27. April 2018. Auf dem Gemeinschaftsstand Hydrogen + Fuel Cells + Batteries (Halle 27, Stand C58) präsentiert das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE Innovationen im Bereich Wasserstofftechnologien. Am 24.04., 14 Uhr, wird auf dem Stand außerdem der Gewinner der GreenTec Awards 2018 in der Kategorie »Energie« gekürt.

Der Sieger der GreenTec Awards 2018 in der Kategorie »Energie« wird im Rahmen der Hannover Messe am 24. April 14:00 Uhr auf dem Gemeinschaftsstand Hydrogen + Fuel Cells + Batteries (Halle 27, Stand C58) gekürt. Für den weltweit wichtigsten Umweltpreis haben Menschen aus 130 Ländern online für ihre Favoriten unter 100 nominierten Projekten in neun Kategorien abgestimmt. Parallel dazu hat die 75-köpfige Experten-Jury aus Wirtschaft, Wissenschaft, Verbänden und Medien ihre Wahl getroffen – das Ergebnis sind je drei Finalisten pro Kategorie. GreenTec Awards-Geschäftsführer Sven Krüger und der Leiter der Jurysitzungen, Dr. Christopher Hebling vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE werden das Geheimnis um den Gewinner in der Kategorie »Energie« lüften. Im Finale stehen sonnenCommunity, MWK Bionik GmbH und das Fraunhofer ISE.

Bauwerkintegrierte Photovoltaik (BIPV) stellt hohe Anforderungen an das Design von Solarmodulen: ästhetische Ansprüche und Gestaltungsspielraum sind hier ebenso wichtig wie eine hohe Moduleffizienz. Aktuell besteht in der Herstellung häufig noch ein Zielkonflikt zwischen individuellem anspruchsvollem Design, hoher Modulleistung und niedrigen Modulkosten. Im Projekt »BIPV-Fab« analysierten der Anlagenhersteller SCHMID und das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE daher die Möglichkeiten, individuell angepasste Module in Serienfertigung herzustellen. Mit den entwickelten Produktionskonzepten können die Kosten für bauwerkintegrierte Photovoltaik um 35% gesenkt werden.

Die gleiche Technologie, mit der seit vielen Jahrzehnten abends die Straßenlaternen angeschaltet werden, kann Stromkunden in Zukunft beim Sparen helfen: Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE hat gemeinsam mit Partnern im vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) geförderten Projekt »CheapFlex« eine dynamische Stromtarifierung auf Basis der Rundsteuertechnik entwickelt. Dabei werden über das regionale Stromnetz Börsenstrompreise mittels Tarifschaltzeiten an Endverbraucher und dezentrale Erzeuger gesendet und somit ein systemdienliches Verhalten angeregt.

Forscher des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE haben gemeinsam mit der Firma EVG eine neue Mehrfachsolarzelle auf Silicium entwickelt, mit der genau ein Drittel der im Sonnenlicht enthaltenen Energie in elektrische Energie gewandelt werden kann. Das Ergebnis wurde jetzt in der renommierten Fachzeitschrift Nature Energy veröffentlicht.

Marktnahe Forschung und Entwicklung sowie Prüfung und Zertifizierung von Batterien und Energiespeichersystemen unterstützen die globale Energiewende und den Ausbau der Elektromobilität. Mehr als 30 Millionen Euro sollen in das neue Kompetenzzentrum in Freiburg investiert werden.

Forscher des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE haben heute die vierte Auflage ihrer Studie zu den Gestehungskosten für Strom aus erneuerbaren Energien vorgelegt. Darin analysieren sie die aktuellen Kosten und prognostizieren die weitere Entwicklung auf Basis von technologiespezifischen Lernraten und Marktszenarien bis zum Jahr 2035. »Die Kostenprognosen der Vorgängerstudien haben sich bestätigt. Die Gestehungskosten für Strom aus erneuerbaren Energien sinken kontinuierlich und sind kein Hindernis für eine CO₂-freie Stromerzeugung mehr. Neu errichtete Photovoltaik-Anlagen und Onshore-Windenergieanlagen an günstigen Standorten sind bereits heute günstiger als fossile Kraftwerke, und dieser Trend wird sich bis 2035 deutlich verstärken«, so Projektleiter Dr. Christoph Kost.

Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE zeigt auf der Energy Storage in Düsseldorf vom 13. bis 15. März innovative Lösungen und Projekte rund um die Speicherung und Netzintegration von erneuerbaren Energien. Das Institut beteiligt sich dabei an einem Gemeinschaftsstand der Fraunhofer-Allianz Energie (Halle 8b, Stand B39). Parallel zur Messe finden die 7. Energy Storage Europe Conference (ESE) und die 12. International Renewable Energy Storage Conference (IRES) statt. Themenschwerpunkte der Konferenzen sind Wirtschaft und Finanzen (ESE) sowie Wissenschaft und Gesellschaftspolitik (IRES). Forscher des Fraunhofer ISE leiten Konferenz- Sessions und präsentieren ihre Forschungsergebnisse in den Themenbereichen thermische und elektrische Energiespeicher, Sektorkopplung und Power-To-Gas/X.

Mit der Umsetzung der Energiewende steigt der Stromanteil aus fluktuierenden erneuerbaren Quellen wie Wind und Sonne. Dies erfordert den Ausbau von Stromspeicherkapazitäten sowie ein flexibel reagierendes Energiemanagement. Forscher des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE haben gemeinsam mit Partnern auf der Nordseeinsel Borkum einen hybriden Energiespeicher aufgebaut, der aus einer Lithium-Ionen-Batterie und einem Superkondensator für kurzzeitige Leistungsanforderungen besteht. Der hybride Speicher wird mittels eines neuartigen modularen Wechselrichters an das Mittelspannungsnetz angekoppelt. Während eines einjährigen Feldtests prüfen und vergleichen die Forscher verschiedene Regelungsansätze im Energiemanagementsystem.

Auch bei solarthermischen Kraftwerken sinken die Kosten wie bei den anderen erneuerbaren Energien Photovoltaik und Windkraft. Dies führt zu neuen Kraftwerksplanungen gerade auch in der MENA (Middle East und North Africa) Region. Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE unterstützt im Rahmen des Weltbank-Programms »MENA CSP KIP« (Middle East & North Africa Concentrating Solar Power Knowledge & Innovation Program) die Marktentwicklung von Concentrating Solar Power (CSP) durch techno-ökonomische Analysen und Wissensbildung. Das Projekt zielt darauf ab, durch die Schaffung einer breiteren Wissensbasis und Überwindung von Markteintrittsbarrieren den Bau von weiteren CSP-Kraftwerken in der Region zu erleichtern. Das Fraunhofer ISE bringt seine langjährige Erfahrung im Bereich von CSP-Kraftwerken sowie Markt- und Energiesystemanalyse in das Projekt ein.

Wasserstoff als flexibler Energieträger ist ein wichtiges Element für die Energiewende, denn er ermöglicht im Sinne der Sektorkopplung einen Transfer von erneuerbaren Energie in jeden Sektor der Energiewirtschaft – sei es Mobilität, Industrierohstoffe, Wärme oder Gas. Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE forscht an der Weiterentwicklung der entsprechenden Schlüsseltechnologien, wie zum Beispiel der PEM-Elektrolyse zur Erzeugung von Wasserstoff und erprobt deren Anwendung in Zusammenarbeit mit der Industrie und der Energiebranche. Hierdurch sollen wichtige Grundlagen für den Einsatz dieses zukünftig zentralen Energieträgers geschaffen werden.