Speicherung der Sonnenenergie steht im Fokus

Durch Photovoltaikanlagen gewonnene Sonnenenergie gilt es richtig zu leiten und speichern (Bild: pro motion pic - Fotolia).

In nächster Zeit gibt es in der Photovoltaik voraussichtlich keine gravierenden technologischen Neuerungen. Doch der Speicherung der durch die Sonne gewonnenen Energie kommt immer stärkere Bedeutung zu.

LANDSBERG (pd). Die Speichertechnologien erfahren in Verbindung mit der Photovoltaik (PV) immer mehr Aufmerksamkeit. Bei den sogenannten Solar Fuels handelt es sich um eine Technologie zur Langzeitspeicherung von Strom aus erneuerbaren Quellen. Dabei werden die energielosen Rohstoffe CO2 und Wasser mit Hilfe von elektrischem Strom in synthetisches Erdgas umgewandelt. Die Solar Fuels böten die Möglichkeit, eine Alternative zur E-Mobility zu sein, da man aus Sonnenstrom Treibstoffe für Verbrennungsmotoren erzeugen kann.

Dazu erklärt Professor Christoph Brabec, Zentrum für Angewandte Energieforschung Bayern, Erlangen: „Ich sehe das nicht als Konkurrenzsituation, denn alles, was wir an erneuerbaren Energien bekommen können, brauchen wir.“ Nach dem Atomausstieg in Deutschland brauche man jede Kilowattstunde. „Solar Fuels sehe ich als eine Speichertechnologie, die Sonnenstrom speichern kann. Natürlich auch mit Konversion und dann der Wiederverwertung durch Brenstoffzellenverbrennungsmotoren. Aber es ist eine Speichertechnologie und einen Ausbau des Photovoltaikstroms ohne einen dazugehörigen Speicher wird es nicht geben“, verdeutlicht Brabec.

Um die PV weiter zu festigen brauche man kurzfristige Speicher, um die Netze zu stabilisieren. „Wir brauchen einen Tagespeicher wie Batterien, um eine Erhöhung des Verbrauchs des dezentral erzeugten Solarstroms zu erreichen und wir brauchen saisonale Speicher wie Solar Fuels oder Wasserstoffspeicher“, erläutert Brabec. Diese seien ideale Speicherformen, da sie auch transportabel wären – so wie die jetzigen Treibstoffe, aber CO2-neutral.

Während es bei den Speicherformen derzeit viele Ideen und Entwicklungen gibt, sind aktuelle technologische Neuerungen bei der PV selbst eher nicht in Sicht. Bei der ersten Generation der PV sprach man noch von der kristallinen Siliziumtechnologie. Der Weg hin zum Modul war dabei durch eine lange Wertschöpfungskette geprägt. Aufgrund hoher Preise für Solarsilizium kamen unterschiedliche Dünnschichtkonzepte auf den Markt, die allerdings nicht an die Wirkungsgrade der klassischen waferbasierten Photovoltaik herankommen.

Bei der zweiten Generation handele es sich um Dünnschicht-Produktionsanlagen für die Fertigung umweltfreundlicher Solarmodule zu niedrigsten Kosten und hoher Qualität, wie es seitens Oerlikon Solar heißt. Das neue Design ermögliche eine Senkung der Investitionskosten von 23 % pro Watt Nennleistung berichtet das Unternehmen. Die zukünftige, sogenannte dritte Generation der PV basiert ebenfalls auf der Dünnschicht-Technologie, entfaltet ihr Potenzial aber erst, wenn sie durch den Einsatz von Nanotechnik zu entscheidenden Wirkungsprinzipvorteilen bei gleichzeitig sinkenden Produktionskosten kommt.

Auch wenn sich noch keine Technologie als marktführend herauskristallisiert hat, geben die Forschungsaktivitäten doch einen gewissen Fingerzeig. „Besonders stark geforscht wird in Deutschland derzeit bei den Dünnschichttechnologien, von denen man erwartet, dass das Kostenpotenzial niedriger sein kann als in einer kristallinen Siliziumtechnologie“, beschreibt Brabec. Doch auch die gedruckte und organische PV werden laut Brabec künftig in Deutschland und Europa greifbar.

Bei den zukünftigen Technologien sieht Winfried Hoffmann, Vice-President European Photovoltaic Industry Association (EPIA), aus Brüssel weiterhin die kristalline Technologie und die Dünnschichttechnologie vorne, aber „die neuen Technologien – also die organische Photovoltaik, die Farbstoffsolarzellen und die Konzentratorsolarzellen – werden alle einen wesentlichen Beitrag liefern.“

Auf die Frage, welche Rolle die PV im künftigen Energiemix einnehmen werde, antwortet Hoffmann eindeutig: „Die wird einen sehr großen Stellenwert einnehmen. Ganz langfristig rechne ich damit, dass Photovoltaikstrom 20 Prozent des benötigten Sekundärenergiebetrags liefern kann.“ Die PV habe starke Möglichkeiten, sich bei den Kosten und Preisen weiter nach unten zu entwickeln „In wenigen Jahren wird Photovoltaik kostengünstiger sein als ein Kohlekraftwerk mit CO2-Abspaltung und Speicherung – wenn dies denn überhaupt funktionieren sollte“, verdeutlicht Hoffmann.

Die Photovoltaikbranche erlebte in den letzten Jahren einen Wachstumsboom. Allein in Deutschland als dem weltgrößten Photovoltaikmarkt liegt die Leistung der über eine Million Solarstromanlagen inzwischen bei rund 24.800 Megawattpeak (MWp). Laut vorläufigen Zahlen der Bundesnetzagentur wurden 2011 rund 7.500 MWp neu installiert; ein neuer Rekord. Solarstromanlagen produzieren deutschlandweit mehr als 3 % des Stromverbrauchs, wobei ein weiterhin großes Wachstumspotenzial prognostiziert wird.

Neben Wind, Wasser und Biomasse entwickelt sich die Solarenergie zu einer wichtigen Säule der Energiewende. Dabei hatte sich die installierte Leistung schon im Jahr 2010 fast verdoppelt. Mit einem damaligen Rekordwachstum von 7.400 MWp lag die Leistung Ende 2010 schon bei mehr als 17.300 MWp. „Allerdings sinken die Vergütungssätze für Neuanlagen von Jahr zu Jahr entsprechend der im EEG fixierten Degressionssätze“, sagt Philipp Vohrer, Geschäftsführer der Agentur für Erneuerbare Energien.