Presseinformationen 2021

Nach dem Bundestags-Beschluss zum Klimaschutzgesetz (KSG) vom Juni 2021 mit dem verschärften Ziel der Treibhausgasneutralität Deutschlands im Jahr 2045 hat das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE seine Studie »Wege zu einem klimaneutralen Energiesystem« mit seinem Energiesystemmodell REMod komplett neu berechnet. Das Institut arbeitet mit vier Szenarien, um die Auswirkungen gesellschaftlicher Trends auf das Erreichen der Klimaziele zu analysieren. In allen Szenarien sind die Reduktionsziele bis 2045 noch erreichbar, jedoch auf unterschiedlichen Pfaden und zu unterschiedlichen Kosten.

Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE feiert in diesem Jahr sein 40jähriges Jubiläum. Das größte Solarforschungsinstitut Europas mit mittlerweile rund 1300 Mitarbeitenden begleitete die Energiewende in Deutschland von Anfang an mit. Heute ist es weltweit einer der wichtigsten Impulsgeber und Forschungspartner für eine Energieversorgung basierend auf 100 Prozent erneuerbaren Energien.

In dem vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie BMWi geförderten Projekt »LC150 Entwicklung eines kältemittelreduzierten Wärmepumpenmoduls mit Propan« entwickelt das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme Kältekreise für Wärmepumpen, die möglichst effizient und mit geringen Mengen des klimafreundlichen Kältemittels Propan betrieben werden. In einer großangelegten automatisierten Kreuzevaluation testet ein Team des Instituts verschiedene Einzelkomponenten von Wärmepumpen in dutzenden Kombinationsvarianten und unter verschiedenen Betriebsparametern. Ziele sind die weitere Reduktion der benötigten Kältemittelmenge, das Erkennen methodischer Zusammenhänge und das Gewinnen von Daten für die simulative Auslegung von Wärmepumpen. Die Messkampagne erhebt ein Jahr lang rund um die Uhr eine Fülle an Parametervariationen und generiert damit eine einzigartige Datenbasis.

Ab sofort fährt auf Deutschlands Straßen ein 18-Tonnen-LKW, ausgestattet mit einer 3,5 Kilowatt Peak Photovoltaikanlage. Das Nutzfahrzeug mit integriertem Hochvolt-Photovoltaik-System und Einspeisung in die 800 Volt Traktionsbatterie ist nun für den Straßenverkehr zugelassen. Der direkt am Fahrzeug produzierte Solarstrom kann 5 bis 10 Prozent des LKW-Energiebedarfs decken. Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE hat gemeinsam mit Industriepartnern und dem Fraunhofer- Institut für Verkehrs- und Infrastruktursysteme IVI im Projekt »Lade-PV« Solarmodule und Leistungselektronik für die Integration in Nutzfahrzeuge entwickelt. Die technische Abnahme des ersten damit ausgestatten LKWs ist ein Meilenstein hin zu klimafreundlicherem Straßengüterverkehr.

Um Deutschland in weniger als 25 Jahren klimaneutral zu machen, muss die nächste Bundesregierung sehr schnell sehr viel auf den Weg bringen. Das zeigt der Ariadne-Szenarienreport, der Transformationspfade zur Klimaneutralität 2045 erstmals im Modellvergleich ausbuchstabiert. Die Studie von mehr als 50 Forschenden aus mehr als 10 Instituten, darunter dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE sowie weitere Fraunhofer-Institute, belegt: Die Stromerzeugung aus Wind und Sonne müsste bis 2030 etwa 50 Prozent größer sein als bislang angepeilt. Der Ausstieg aus der zunehmend unwirtschaftlichen Kohlestromerzeugung würde für die Klimaneutralität 2045 bereits um 2030 erfolgen. Erhebliche zusätzliche Kraftanstrengungen sind in den Sektoren Industrie, Gebäude und Verkehr nötig.

Die M10 Industries AG und das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE haben das Matrix-Schindelkonzept für die Verbindung von Silicium-Solarzellen und einen neuen Stringer zur Fertigung von Matrix-Schindelmodulen entwickelt. Die im Rahmen des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) geförderten »Shirkan«- Projekts gebaute Anlage ordnet die Schindel-Solarzellen versetzt zueinander an, wie Steine in einem Mauerwerk. Das Ergebnis ist eine erhöhte Effizienz, ein homogenes Erscheinungsbild der Module und eine verbesserte Verschattungstoleranz. Erste Prototypen für Matrix-Schindelmodule zeigt das Fraunhofer ISE auf der Intersolar Europe Restart 2021 (6.-8. Oktober, Messe München, Stand A6.370).

Ein kosteneffizienter Klimaschutz erfordert die Installation von insgesamt 20-80 TWp Photovoltaikleistung bis 2050 und 80-170 TWp bis 2100, also mindestens hundertmal mehr als die bis Ende 2020 installierten 707 GWp. Ein Forscherteam des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE und des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung hat nun untersucht, ob ein solches Wachstum aus Ressourcensicht machbar ist - und wenn ja, unter welchen Bedingungen. In dem Paper »Technological learning for resource efficient terawatt scale photovoltaics«, (veröffentlicht im September 2021 in Energy & Environmental Science), kommen sie zu dem Ergebnis, dass das derzeit hohe Innovationstempo beibehalten werden muss, um Ressourcenengpässe zu vermeiden.

In einer neuen Studie haben Forscherinnen und Forscher des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE errechnet, dass in der Europäische Union hergestellte Silicium-Photovoltaikmodule 40 Prozent weniger CO2 erzeugen als Module chinesischer Produktion. Mithilfe einer Lebenszyklusanalyse verglich das Forschungsteam die CO2-Fußabdrücke monokristalliner Solarmodule deutscher, europäischer und chinesischer Herstellung. Dabei fanden sie auch heraus, dass Glas-Glas-Module im Vergleich zu PV-Modulen mit Rückseitenfolien unabhängig von ihrem Produktionsstandort eine zusätzliche Emissionsreduktion von 7,5 bis 12,5 Prozent ermöglichen.

Im Forschungsprojekt »Agri-PV Obstbau« haben BayWa r.e. und das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE gemeinsam mit weiteren Forschungspartnern auf dem Bio-Obsthof Nachtwey in Gelsdorf in Rheinland-Pfalz eine Agri-PV-Forschungsanlage für Äpfel und Spalierobst errichtet. Sie ist die erste Anlage dieser Art in Deutschland. Die Gesamtversuchsfläche des Forschungsprojekts umfasst ca. 9100 Quadratmeter, die Agri-PV-Anlage mit einer Leistung von 258 kWp wurde auf circa einem Drittel der Fläche des Areals installiert. Übergeordnetes Ziel des durch das Ministerium für Klimaschutz, Umwelt, Energie, und Mobilität des Landes Rheinland-Pfalz (MKUEM) und das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) geförderten Vorhabens ist es, die Klimaresilienz im Obstbau zu steigern und eine sichere und nachhaltige Apfelproduktion mit zusätzlicher Solarstromerzeugung zu gewährleisten.

Im Auftrag von Greenpeace veröffentlicht das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE eine Kurzstudie zu Bedarf und Potenzialen der Photovoltaik und Solarthermie in Deutschland. Unter dem Titel »Solaroffensive - Wie wir mit Sonnenenergie einen Wirtschaftsboom entfesseln und das Klima schützen« werten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler unter anderem Daten zum zukünftigen Energiebedarf, zur Verfügbarkeit von Flächen sowie Preis- und Arbeitsplatzentwicklung aus.

Um die Klimaschutzziele zu erreichen, müssen die Emissionen im Verkehrssektor bis 2050 um mehr als 90 Prozent sinken, unter anderem durch einen Umstieg auf Elektromobilität. Viele Menschen scheuen derzeit noch die Anschaffung eines Elektrofahrzeugs, weil sie nicht die Möglichkeit haben, es privat zu laden. Abhilfe können hier Ladestationen beim Arbeitgeber schaffen. Im Pilotprojekt »LamA- Laden am Arbeitsplatz« errichtet die Fraunhofer-Gesellschaft gemeinsam mit Partnern an 36 Fraunhofer-Instituten bundesweit insgesamt 480 Ladepunkte. Freiburg ist mit vier teilnehmenden Instituten neben Stuttgart und Dresden einer der drei Leuchtturmstandorte, an denen auch Forschungsaktivitäten laufen. Mit einem abschließenden Praxistest haben das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE und die badenova-Tochter bnNetze nachgewiesen, dass eine intelligente Steuerung im Netzleitsystem das Verteilnetz vor einer Überlastung schützt, wenn viele Nutzer gleichzeitig ihr Fahrzeug laden möchten.

Um unser Stromnetz stabil zu halten und Solarstrom an der Börse zu vermarkten, werden präzise Hochrechnungen und Vorhersagen zur Photovoltaik-Erzeugung immer wichtiger. Um diese zu verbessern, haben das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE und der Übertragungsnetzbetreiber TransnetBW im Projekt »PV-Live« ein Netz aus Messstationen aufgebaut, mit denen die aktuellen Einstrahlungsbedingungen im Netzgebiet im Minutentakt erfasst werden. Diese Daten sind auch für die Forschung der solaren Energiemeteorologie sehr wertvoll. Die Projektpartner stellen die ersten qualitätskontrollierten Datensätze mit Messwerten seit September 2020 nun öffentlich zu Verfügung.

Seit zehn Jahren veröffentlicht das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE, unterstützt durch die PSE Projects GmbH, regelmäßig den Photovoltaics Report, kurz PV Report. Dieser stellt die wichtigsten Fakten zur Photovoltaik in Deutschland, der Europäischen Union und weltweit zusammen und dokumentiert damit insbesondere die Entwicklung des Photovoltaikmarkts, der Solarzellen- und Moduleffizienz sowie der Preise in den letzten Jahrzehnten. Die neuste Ausgabe ist seit heute auf der Internetseite des Instituts frei zugänglich.

Europas Stromnetze durchlaufen im Zuge der Energiewende eine tiefgreifende Transformation: von Großkraftwerken hin zu verteilten, intelligent vernetzten, digital gesteuerten, emissionsarmen und vielfältigen Einheiten. Millionen kleine Einspeiseanlagen und Speicher, neue Verbraucher und Akteure treten auf den Plan, die auf den unteren Netzebenen gemanagt werden müssen. Die gewohnt hohe Versorgungsqualität ist zukünftig nur mit der Digitalisierung der Netze und intelligenten Betriebsführungskonzepten erreichbar. Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE hat nun sein neues Digital Grid Lab in Betrieb genommen, in dem die dafür notwendigen Komponenten, Netzregelungskonzepte und Betriebsführungsstrategien erprobt werden.

Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE hat heute Daten zur öffentlichen Nettostromerzeugung für das erste Halbjahr 2021 vorgestellt, die aus der Datenplattform Energy-Charts hervorgehen. Mit einem Anteil von 47,9 Prozent an der Nettostromerzeugung zur öffentlichen Stromversorgung – also dem Strommix, der aus der Steckdose kommt – lag die Erzeugung aus erneuerbaren Energien deutlich unter dem Vorjahr (55,8 Prozent). Solar- und Windenergieanlagen speisten gemeinsam 87,3 Terawattstunden (TWh) in das öffentliche Netz ein, gegenüber 102,9 TWh im ersten Halbjahr 2020. Dies lag vor allem am starken Rückgang der Windkraft um 20,5 Prozent. Die Stromproduktion aus Braunkohle (+ 37,6 Prozent), Steinkohle (+ 38,9 Prozent), Gas (+18,6 Prozent), Wasserkraft (+15,9 Prozent) und Kernenergie (+7,1 Prozent) stieg dagegen an.

Schwimmende Photovoltaik-Kraftwerke – sogenannte Floating-PV-Anlagen – ermöglichen den Ausbau erneuerbarer Energien, ohne neue Landflächen in Anspruch zu nehmen. Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE, RWE Renewables und die Brandenburgische Technische Universität Cottbus-Senftenberg (BTU) wollen gemeinsam mit weiteren Partnern diese innovative Technologie weiterentwickeln. Ziel ist es, im Rahmen des Forschungsprojekts »PV2Float« mehrere Floating-PV-Anlagen mit unterschiedlichen Systemdesigns einem intensiven Praxistest zu unterziehen. Das Forschungsvorhaben ist auf insgesamt drei Jahre angelegt. Ein geeigneter Tagebausee für die Durchführung wird derzeit ausgewählt.

Die Fraunhofer Energieforschung hat einen neuen Standort in Berlin, das »ENIQ – Energy Intelligence by Fraunhofer« auf dem EUREF-Campus. Die Einrichtung versteht sich als Interaktionsraum, der dem Wissenstransfer dient. Akteurinnen und Akteure aus Wirtschaft, Politik und Gesellschaft können dort mit Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern relevante Themen diskutieren, Projekte anbahnen und Innovationen kreieren. Veranstaltungsformate für unterschiedliche Zielgruppen werden ergänzt durch einen Ausstellungsbereich mit wechselnden innovativen Demonstratoren und Exponaten der Fraunhofer Energieforschung.

Neben der klassischen Anwendung von Solarzellen auf Dächern und Freiflächen, können solche Bauelemente auch für eine effiziente Energieübertragung mit Laserlicht genutzt werden. Auf der 48. IEEE Photovoltaic Specialists Conference demonstrierten Forscherinnen und Forscher des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE, wie sie mit einer Laserleistungszelle unter monochromatischem Licht einen photovoltaischen Rekordwirkungsgrad von 68,9% erzielen. Hierfür nutzte das Forscherteam eine sehr dünne Solarzelle aus Galliumarsenid, die sie mit einem hochreflektierenden, leitfähigen Rückseitenspiegel versahen.

Forscherinnen und Forscher des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE haben heute die bereits fünfte 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 2040. »Windkraftwerke und Solarkraftwerke in Deutschland besitzen nun deutlich geringere Stromgestehungskosten als konventionelle Kraftwerke. Durch die steigenden Kosten für CO2-Zertifikate ist selbst der Betrieb von bestehenden konventionellen Anlagen, betrieben mit Kohle und Gas, in den kommenden Jahren immer weniger wettbewerbsfähig«, so Projektleiter Dr. Christoph Kost.

In einer jüngst verfassten Kurzstudie erstellten Wissenschaftler der Abteilung Energiesystemanalyse am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE eine Auswertung des Marktstammdatenregisters (MaStR) und der EEG-Anlagenstammdaten für die Photovoltaik (PV). Wichtige Erkenntnisse der Analysen waren, dass mit 38 Prozent der neuinstallierten Leistung der Leistungszubau in Deutschland zunehmend im Segment Aufdachanlagen größer 100 kW stattfindet, 22 Prozent der neugebauten PV-Anlagen in West, Ost oder Ost-West-Richtung errichtet werden und 19 Prozent dieser Anlagen Neigungswinkel kleiner 20 Grad haben.