Fraunhofer ISE zeigt, wo sich Photovoltaik überall integrieren lässt

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500 Gigawatt Photovoltaik braucht Deutschland bis 2050, wenn es die Klimaziele erreichen will. Derzeit ist noch nicht einmal ein Fünftel dieser Menge installiert, dennoch gibt es mancherorts schon Diskussionen, wo und ob überhaupt Photovoltaik installiert werden soll. Damit ein weiterer massiver Ausbau der Photovoltaik nicht zu Nutzungskonflikten und Akzeptanzproblemen führt, präsentieren die Wissenschaftler des Freiburger Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE auf der diese Woche stattfindenden EU PVSEC in Marseille clevere Photovoltaik-Lösungen für Doppelnutzungen.

Die Photovoltaik-Technologielasse sich etwa in Gebäudefassaden, Fahrzeugen oder an Fahrwegen integrieren oder in Agrar- und Wasserflächen. Allein mit gebäudeintegrierte und Agro-Photovoltaik biete ein technisches Potenzial, um mehrere 100 Gigawatt zu installieren, heißt es vom Fraunhofer ISE. Zudem sorge sie auf den Dächern von Elektrofahrzeugen für Reichweitengewinne ohne Zwischenstopp an der Ladesäule. An Straßen und Schienenwegen könne Photovoltaik für einen zusätzlichen Lärmschutz sorgen.

Wir sehen in der integrierten Photovoltaik auch eine Chance für die deutsche und europäische Photovoltaik-Industrie und das Handwerk, da sie ein hohes Maß an individuellen Lösungen und eine enge Verflechtung mit vorgelagerten Bauprozessen verlangt«, erklärt Andreas Bett, Institutsleiter des Fraunhofer ISE. Als eigenen Beitrag haben die Freiburger Wissenschaftler Solarmodule mit frei wählbaren Formaten und Farben entwickelt und zugleich besondere Anforderungen wie reduziertes Flächengewicht, hohe Ästhetik oder extreme mechanische Belastbarkeit erfüllen.

Auf der EU PVSEC stellt das Fraunhofer ISE unter anderem seine farbigen „Morpho Color“-Module für gebäudeintegrierte Photovoltaik-Anwendungen aus. Durch eine spezielle Glasbeschichtung lassen sie sich in allen Spektralfarben mit hoher Farbsättigung und Winkelstabilität herstellen, bei einem um nur sieben Prozent relativ verringerten Wirkungsgrad, wie es dazu heißt. Die Bauelemente würden zusätzlich zur Stromgewinnung weitere Funktionen wie Wärmedämmung, Wind-, Lärm- und Wetterschutz übernehmen.

Zudem berichten die Fraunhofer-ISE-Wissenschaftler über ihre Erkenntnisse mit Agro-Photovoltaik-Anlagen. Dabei werden Module über Ackerflächen installiert, was zu einer Landnutzungseffizienz von 60 bis 84 Prozent führt. Zugleich sei auch bereits eine Steigerung der Resilienz in der Landwirtschaft bei Trockenperioden nachgewiesen. Somit werde nicht nur Solarstrom auf den Äckern erzeugt. Die Solarmodule bieten gleichzeitig Schutz vor Hagel-, Dürre sowie Frostschäden und verringern den Bewässerungsbedarf.

Führ die Fahrzeugintegrierten Photovoltaik (VIPV) haben die Freiburger Forscher eigne Module entwickelt, das die Ansprüche an die ästhetische Integration und die Moduleffizienz besonders hoch seien. Das Fraunhofer ISE habe ein sphärisch gewölbtes PKW-Solardach entwickelt, dessen hocheffiziente Solarzellen eine Leistung von etwa 210 Watt pro Quadratmeter liefern. Durch die überlappende Verschaltung in Schindeltechnik lässt sich die Modulfläche maximal für die Stromerzeugung nutzen und bietet ein homogenes, ästhetisches Gesamtbild, wie die Wissenschaftler berichten. Zudem prüften sie glasfreie Aufbauten für Leichtbauanwendungen in Nutzfahrzeugen.

Großes Potenzial für die Photovoltaik sehen die Forscher auch an den Schienenwegen und Straßen, die etwa fünf Prozent der Fläche Deutschlands bedecken. Bei der Integration der Solarmodule in Lärmschutzwänden seien besonders langlebige und strukturierte Moduloberflächen gefragt. Gerade immer mehr im Kommen sind schwimmende Photovoltaik-Anlagen. Deutschland steht eher noch am Anfang bei Floating Photovoltaik-Projekten, hat aber dem Fraunhofer ISE zufolge viel Potenzial, etwa in gefluteten Tagebauflächen, Kiesgruben oder Stauseen. Die Vorteile dieser Anlagen sehen die Forscher in der kostengünstigen Umsetzung in großem Maßstab, dem Anstieg der Moduleffizienz durch Kühleffekte des Gewässers und der Reduktion der Verdunstungsrate, wodurch der Wasserverlust eingedämmt werden kann.