Hauptsache Sonne

Zukunftsvision – Grün!

Die Energiewelt der Zukunft setzt auf Photovoltaik. Jülicher Forscher:innen wollen das Potenzial neuer Solartechnologien schneller heben – mit einem einzigartigen Innovationsnetzwerk.

Juni 2024

Zuknftsvision Grün

Rekordjahr für Solarenergie: Ein Rückblick auf 2023

Es war ein Rekordjahr: 2023 wurden in Deutschland so viele neue Solaranlagen errichtet wie nie zuvor. Laut Bundesnetzagentur gingen Systeme mit einer Spitzenleistung von rund 14 Gigawatt auf Dächern und Freiﬂächen neu in Betrieb. Zum Vergleich: Ein durchschnittliches Atomkraftwerk hat eine Leistung von 1,4 Gigawatt. Die Stromerzeugung aus Sonnenlicht boomt. Aber genügt das?

„Um die Klimaziele zu erreichen, müssen erneuerbare Energien in den nächsten Jahren massiv ausgebaut werden“, sagt Jens Hauch. „Allein in Deutschland müssen wir dafür Tausende von Quadratkilometern neuer Flächen für die Photovoltaik erschließen.“

Die Zukunft der Solarenergie: Mehr als nur Dächer und Brachland

Wenn der Forschungsmanager und seine Kolleg:innen vom Helmholtz-Institut für Erneuerbare Energien (HI ERN) sich die Zukunft der Solarenergie vorstellen, haben sie nicht nur Gebäudedächer oder ungenutztes Brachland im Blick. Sie denken an Äcker und Felder, an Hausfassaden, an Straßen und Fahrzeuge.

Nachhaltige Photovoltaik: Forschung am HI ERN

„Wir möchten Flächen für die Photovoltaik erschließen, die bereits für andere Dinge verwendet werden.“ Das Potenzial ist da. Doch um es ausschöpfen zu können, muss man Photovoltaik neu denken.

»Wir möchten neue Flächen für die Photovoltaik erschließen.«

Dr. Jens Hauch
Forschungsmanager bei Solar TAP

Revolution in der Herstellung: Solarzellen aus dem Drucker

Deshalb erforschen die Wissenschaftler:innen der Jülicher Außenstelle in Erlangen-Nürnberg neue Halbleiterfamilien. „Wir beschäftigen uns mit sogenannten organischen und Perowskit-Halbleitern“, erklärt Christoph Brabec. Der Werkstoffwissenschaftler hält eine dünne dunkle, aber durchscheinende Folie hoch.

„Der Clou: Aus diesen Materialien kann man Solarzellen drucken.“ Im Vergleich zur klassischen Photovoltaik aus Silizium ist die Herstellung der Solarzellen aus dem Drucker nicht nur deutlich kostengünstiger und umweltfreundlicher. Die Solarzellen punkten auch mit besonderen Eigenschaften: Es entstehen ﬂexible Paneele, die sich etwa auf Kunststoff, Glas oder Metall aufbringen lassen.

Schnelle und flexible Solarenergie aus dem Drucker

Flexible Solarenergie: Anpassungsfähigkeit trifft auf Effizienz

Statische Probleme sind mit diesen Leichtgewichten kein Thema. Und sogar Farbe und Transparenz der Solarzellen können vor dem Druck individuell bestimmt werden. Für die praktische Anwendung bringt das viele Vorteile. Zum Beispiel lassen sich die Paneele aus dem Drucker leichter in bestehende Strukturen integrieren, sie genügen ästhetischen Ansprüchen und lassen bei Bedarf einen bestimmten Teil des Sonnenlichts durch.

Hauptsache Sonne – Photovoltaikforschung am FZ Jülich

Agri-PV: Eine Win-Win-Situation für Landwirtschaft und Energieerzeugung

Letzteres ist etwa wichtig, damit Nutzpﬂanzen auch unter Photovoltaikmodulen optimal wachsen können – diese gemeinschaftliche Flächennutzung für Landwirtschaft und Energieerzeugung heißt Agri-PV.

Agri-PV: Strom vom Acker generieren

Vieles scheint möglich mit den neuartigen Solartechnologien, die inzwischen auch ähnlich efﬁzient wie Siliziumzellen sind. Doch wie gelingt es, sie zielgerichtet weiterzuentwickeln? Sie schnell und unkompliziert für Industrie und Endverbraucher nutzbar zu machen?

Innovationsplattform Solar TAP: Beschleunigung der Solartechnologie

Genau das soll die Innovationsplattform Solar TAP sicherstellen, die Jens Hauch und Christoph Brabec gemeinsam mit Partner:innen vom Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) und dem Karlsruher-Institut für Technologie (KIT) koordinieren. „In diesem Netzwerk bündeln wir erstens die Expertise unserer Forschungszentren. Zweitens arbeiten wir eng mit Unternehmen zusammen – vom kleinen Start-up bis hin zum Großkonzern“, erklärt Jens Hauch.

Für die dreijährige Aufbauphase fördert die Helmholtz-Gemeinschaft Solar TAP seit März 2023 mit insgesamt 15,1 Millionen Euro. „Nun können Anfragen von Firmen schneller und ﬂexibler angegangen werden, weil dafür Kapazitäten vorgehalten werden. Dank unserer Förderung können wir den Transfer aktiv vorantreiben und gemeinsam mit unseren Partner:innen aus der Wirtschaft an Lösungen für reale Anwendungsfälle arbeiten“, so der Forschungsmanager.

Offen für Zusammenarbeit: Industriekooperation mit dem Forschungszentrum Jülich

»Die Bandbreite unserer Arbeit reicht von Demonstration bis Materialforschung.«

Prof. Christoph Brabec
Koordinator bei Solar TAP

Innovation für individuelle Bereiche und Bedarfe der Industriepartner:innen

Der Bedarf ist da: Schon in der Antragsphase für die Innovationsplattform tauschte sich das Team eng mit mehr als 50 Industriepartner:innen aus. In ihrer Solarfabrik der Zukunft entwickeln und erproben die Wissenschaftler:innen Innovationen in ganz unterschiedlichen Bereichen.

Für einen Landwirt haben sie halbtransparente organische Solarmodule auf Feldern angebracht, auf denen Himbeeren und Brombeeren gedeihen. Bei einem weiteren Projekt arbeiten sie mit einem Spezialunternehmen zusammen, das Technologien für Luftschiffe entwickelt. Die Frage: Eignen sich leichte und ﬂexible Solarmodule, um die Reichweite der Gefährte zu steigern?

Kopplung von Photovoltaik und Pflanzenproduktion: Innovationslabor Agri-Food-Energy-Park

„Mit anderen Unternehmen entwickeln wir Beschichtungsanlagen für gedruckte Solarzellen oder umweltfreundlichere Druckertinten“, berichtet Christoph Brabec. „Die Bandbreite reicht von Demonstration bis Materialforschung.“

Doppelte Ernte auf dem Acker

Eines haben alle Beteiligten gemeinsam: „Sie haben das große Potenzial der Multi-Beneﬁt-Photovoltaik erkannt“, konstatiert Jens Hauch. Multi-Beneﬁt meint, dass Flächen durch die zusätzliche Nutzung aufgewertet werden. Auf dem Acker etwa kann doppelt geerntet werden: Früchte und Ökostrom. Zudem bringt die Photovoltaik weitere Vorteile. So können die Anlagen die Pﬂanzen vor zu viel Sonne und Trockenheit schützen.

„Wenn wir Technologien wie diese im Markt etablieren, dann wird der Ausbau der Solarenergie zügiger klappen“, ist Jens Hauch überzeugt. „Denn durch den Mehrfachnutzen vermeiden wir Konﬂikte und können mehr Flächen für die Photovoltaik erschließen.“

Die Vision von einer grünen Energiewelt, sie könnte also auch dank Solar TAP Realität werden. „Ein Netzwerk, das so eng in diesem Bereich zusammenarbeitet, hat es noch nicht gegeben“, sagt Hauch. „Sind wir damit erfolgreich, könnte das auch ein Modell sein, um andere Technologien voranzubringen.“ Sonnige Aussichten!

www.solar-tap.com

^{Bildnachweis: Martin Leclaire / Forschungszentrum Jülich
Redaktion: SeitenPlan}

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