Solarstromtechnologien im Aufschwung - 2022 weltweit bis zu 191 GW an neuer PV-Kapazität.
Die Solarenergiebranche befindet sich im Aufschwung. Laut BloombergNEF dürften in diesem Jahr weltweit bis zu 191 GW an neuer PV-Kapazität installiert werden. Dies entspricht einem Anstieg von 32,6 % gegenüber 2020. Mehrere Länder haben ihre Solarkapazitätsziele für 2021 bereits übertroffen, da sich die Regierungen ehrgeizige Ziele für die Dekarbonisierung gesetzt haben.
Welches sind die neuesten Entwicklungen bei der Solarstrom-Produktion?
Neue Technologien und Anwendungen in der Solarindustrie.
Grüne Wasserstofftechnologie.
Im Jahr 2021 stieg das Interesse an grünem Wasserstoff stark an. Das Konzept hat das Interesse von Unternehmen in aller Welt geweckt und im Laufe des Jahres an Popularität gewonnen.
Im Vereinigten Königreich planen große Unternehmen wie Octopus Energy und RES erhebliche Investitionen in die Entwicklung von Produktionsstätten für grünen Wasserstoff im ganzen Land. Ziel dieser Standorte ist es, "die Dekarbonisierung der Industrie zu beschleunigen". Insgesamt soll dieses und ähnliche Projekte dazu beitragen, dass das Vereinigte Königreich unabhängiger wird, wenn es um seine Energieversorgung geht.
In der Schweiz und in Kanada werden innovative Wege zur Herstellung von grünem Wasserstoff beschritten. Mit ihrer Elektrolyse-Technologie können sie grünen Wasserstoff aus jeder Wasserquelle herstellen, eindrucksvoll auch aus Salzwasser. EBH2 Systems ist eine Partnerschaft mit dem Unternehmen HPQ eingegangen, das Siliziumlösungen anbietet, und sie sind dabei, grüne Siliziummaterialien herzustellen.
Mehr Informationen zu grünem Wasserstoff.
Steigerung des Wirkungsgrads von Solarzellen.
Die Entwickler von Solarzellen und -modulen suchen weiterhin nach Möglichkeiten zur Maximierung des Wirkungsgrads von PV-Modulen. Die chinesischen Hersteller JinkoSolar und LONGi haben in diesem Jahr mit ihren kristallinen Siliziumtechnologien einen Wirkungsgrad von 25 % erreicht.
Wissenschaftler in Australien haben eine bifaciale Silizium-Solarzelle mit einem Wirkungsgrad von 24,3 % auf der Vorderseite und 23,4 % auf der Rückseite entwickelt, was einer effektiven Leistung von etwa 29 % entspricht. Im Dezember 2020 stellte das britische Unternehmen Oxford PV mit 29,52 % einen neuen Wirkungsgradrekord für seine Perowskit-Solarzellen auf.
Oxford PV hat im Juli den Bau der Produktionsstätte für seine Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen abgeschlossen. Das Unternehmen rechnet nun damit, 2022 die volle kommerzielle Produktion mit einer jährlichen Produktionskapazität von 100 MW aufzunehmen. Perowskite waren eine der wichtigsten Solarentwicklungen.
Wirkungsgrad.
Dünnschichttechnologien.
Dünnschicht-PV-Paneele sind gegenüber kristallinem Silizium, das rund 90 % des Solarmarktes beherrscht, weiterhin in den Hintergrund getreten. Doch die US-Handelsbeschränkungen für Importe aus China - insbesondere die Bedenken hinsichtlich der Produktion von Polysilizium in Xinjiang - haben den Dünnschichtherstellern neue Möglichkeiten eröffnet.
Das in den USA ansässige Unternehmen First Solar, das Solarmodule und -paneele aus Cadmiumtellurid herstellt, erklärte im Juni, dass es 689 Millionen Dollar in den Bau seiner dritten Produktionsanlage in den USA investiert und damit seine inländische Produktionskapazität um 3,3 GW erweitert. Die Anlage wird die Kapazität des Unternehmens für den US-Solaranlagenmarkt auf 6 GW erhöhen. Im Juli gab das Unternehmen bekannt, dass es auch in Indien eine 3,3-GW-Anlage bauen wird, da die Nachfrage nach seiner CdTe-Technologie ein Rekordniveau erreicht hat.
Agrivoltaik.
Ein kleines, aber wachsendes Segment des Solarmarktes ist die Maximierung der Nutzung landwirtschaftlicher Flächen durch die Installation von Sonnenkollektoren über den Kulturen. Die solare Stromerzeugung kann landwirtschaftliche Betriebe in die Lage versetzen, sich selbst zu versorgen, und die Beschattung durch Sonnenkollektoren kann die Ernteerträge steigern und den Wasserverbrauch durch Verringerung der Verdunstung senken.
In diesem Jahr sind mehrere neue Projekte in Europa angelaufen, darunter: Ein Joint Venture zwischen dem Solardienstleister Greencells und dem italienischen Entwickler Renewable Consulting. Der deutsche Konzern für erneuerbare Energien BayWa r.e. erweitert sein Projekt in den Niederlanden. Enel Green Power testet Pilotanlagen in Südeuropa
Projekte von Sapiens Energía in Spanien zur Untersuchung des Wachstums von tropischen Früchten unter Solaranlagen. Außerhalb Europas gibt es auch Projekte in Japan, Südkorea und den USA.
Asien und Afrika verstärken ihre Solaranstrengungen.
Mit der raschen Zunahme der Urbanisierung und des Wirtschaftswachstums setzt Afrika verstärkt auf erneuerbare Energien. In diesem Jahr suchten die afrikanischen Regierungen nach Möglichkeiten, den Zugang zu Energie zu verbessern, und zeigten auch großes Interesse an Investitionen aus Übersee.
Im Laufe des Jahres wurden verschiedene Solaranlagen und -projekte in Betrieb genommen, vor allem in Südafrika, um mehr saubere Energie für die Haushalte zu erzeugen. Und europäische Investoren, wie das schwedische Unternehmen Trine, das es jedem ermöglicht, in Solarenergie zu investieren, gaben bekannt, dass sie genug Geld für die Finanzierung von fünf Solarprojekten gesammelt haben, darunter Standorte in Nairobi und Johannesburg.
Als drittgrößter Energieverbraucher der Welt hat Indien in diesem Jahr ein beträchtliches Wachstum zu verzeichnen, nachdem das Land mit Covid-19 eine horrende Reise hinter sich gebracht hat.
Das Land hat sich kühne Ziele gesetzt und will seine Kapazität an erneuerbaren Energien bis 2030 vervierfachen. In den ersten 9 Monaten dieses Jahres hat das Land 8,8 GW an Solarenergie zugebaut. Bis zum Jahr 2022 wird Indien aufgrund der stark zunehmenden Industrialisierung sowie der wachsenden Wirtschaft und Bevölkerung den größten Energiebedarf der Welt haben.
Wie haben sich die Top-Solartechnologien seit 2020 entwickelt?
Schwimmende PV-Anlagen haben einen Aufschwung erlebt, wobei die Projekte größere Kapazitäten als zuvor anstreben. Während die globale Gesamtkapazität schwimmender Solarparks Ende 2020 bei 2,6 GW lag, gibt es jetzt in einigen Teilen der Welt Projekte mit Kapazitäten von über 2 GW. In Südkorea plant die Regierung, zusätzlich zum 2,1-GW-Projekt Saemangeum weitere 2,1 GW auf fünf Dämmen zu errichten, während Indonesien das 2,2-GW-Projekt Duriangkang Reservoir plant.
Insolight hat mit der Anwendung seiner Technologie im Agrarbereich begonnen und im Juli eine Pilotanlage in der Schweiz in Betrieb genommen, um seine Insolagrin-Lösung zu testen, bei der die in der Landwirtschaft verwendeten Schutztunnel durch Sonnenkollektoren ersetzt werden.
Aufgrund der COVID-19-Pandemie kam es zu Verzögerungen bei einigen Entwicklungen. So hatte Oxford PV ursprünglich geplant, seine Produktionsanlage im Jahr 2021 in Betrieb zu nehmen. Durch Verzögerungen bei der Lieferung von Ausrüstungen an den Standort und Arbeitsunterbrechungen während der Schließung wurde der erwartete vollständige Hochlauf des Unternehmens jedoch auf 2022 verschoben.
Während sich die Pandemie weiterhin auf die globale Lieferkette für die Bauindustrie auswirkt, entstehen neue BIPV-Produkte, was darauf hindeutet, dass sich der Sektor auf eine Expansion vorbereitet.
Mit Perowskit-Kristallen beschichtete Platten.
Perowskit ist ein leichtes Kalzium-Titanoxid-Mineral sowie eine Gruppe von Verbindungen, die die gleiche Kristallstruktur aufweisen. Forschungen haben ergeben, dass synthetische Perowskitkristalle sowohl effizienter als auch kostengünstiger herzustellen sind als kristallines Silizium, was sie zu einer interessanten Alternative für die Solarzellentechnologie macht.
Anstatt Silizium zu verdrängen, können Perowskite es sogar verbessern.
Oxford PV, ein Unternehmen, das aus der Universität Oxford im Vereinigten Königreich hervorgegangen ist, schichtet Perowskitkristalle über Silizium, um die Umwandlung von Sonnenlicht in Energie zu verbessern. Während der Wirkungsgrad von Silizium-PV-Zellen bei maximal 22 % liegt, erreicht die Schichtzelle von Oxford PV 27,3 %. Diese Steigerung des Wirkungsgrads ist für das Wachstum der erneuerbaren Energien von entscheidender Bedeutung, da die Länder nach kosteneffizienten Möglichkeiten zur Bekämpfung des Klimawandels suchen. Oxford PV plant, 2021 mit dem Verkauf von Perowskit-Solarzellen zu beginnen, und mehrere andere Start-ups entwickeln ebenfalls Produkte.
Insolight-Panelbeschichtung.
Das Schweizer Start-up-Unternehmen Insolight hat eine Technologie entwickelt, bei der sechseckige Linsen im Schutzglas von Solarmodulen eingesetzt werden, um das Licht zu konzentrieren und mehr Energie zu erzeugen. Die Technologie hat einen Wirkungsgrad von 30 % erreicht, was für Solarentwickler 40 % mehr Gewinn bedeutet.
Insolight erhielt im Sommer eine Finanzierung, um mit der Produktion zu beginnen. Das Unternehmen plant, seine ersten Module an den Agrarsektor zu verkaufen, wo sie auf Feldern und Dächern, einschließlich Gewächshäusern, installiert werden können. Die lichtdurchlässigen Module lassen das Licht zu den darunter liegenden Pflanzen durch und schützen sie vor extremen Witterungsbedingungen, so dass keine Konkurrenz zwischen Landwirtschaft und Solarenergie bei der Flächennutzung entsteht.
Heterojunction-Technologien oder SmartWire.
Bei der Heterojunction-Technologie (HJT) werden auf beiden Seiten einer Silizium-Solarzelle Schichten aus Dünnschichtsilizium aufgebracht. Die Schichten erhöhen die Lichtumwandlung und können den Wirkungsgrad der Siliziumzelle auf bis zu 25 % steigern.
Die Technologie selbst ist nicht neu, aber das Auslaufen der Patente ermöglicht es mehr Herstellern, mit der Entwicklung dieser Technologie mit höheren Wirkungsgraden zu beginnen. Und es wird erwartet, dass der Einsatz in den kommenden Jahren zunehmen wird.
Schwimmende Solarparks.
Große schwimmende Photovoltaikanlagen erzeugen große Mengen Strom zu niedrigeren Kosten als landgestützte Solarparks. Außerdem haben sie den Vorteil, dass sie weder Land benötigen noch auf Gebäuden installiert werden müssen.
Hohe Temperaturen verringern die Umwandlungsraten von Solarmodulen, aber Untersuchungen zeigen, dass schwimmende Module durch die kühlende Wirkung des sie umgebenden Wassers bis zu 10 % mehr Strom erzeugen können und die Degradation der Module verlangsamt wird. Schwimmende PV-Systeme sind schneller zu installieren als Anlagen an Land und verringern nachweislich die Wasserverdunstung bei gleichzeitiger Verbesserung der Wasserqualität.
Eine Kombination aus sinkenden Kosten, erfolgreichen Pilotprojekten, die die Vorteile der Technologie zeigen, staatlicher Unterstützung und dem Interesse von Investoren treibt nun die Einführung von Anlagen im kommerziellen Maßstab voran. Nach Angaben der Weltbank könnten die weltweiten Installationen schwimmender Solarkapazitäten von derzeit rund 2 GW auf bis zu 400 GW ansteigen, was in etwa der gesamten bis 2017 weltweit installierten Solarkapazität entspricht.
Stoffe für Solarzellen.
Es gibt noch mehr Entwicklungen, wie z. B. hocheffiziente III-V-Materialien, die auf Autodächern verwendet werden können, und Solargewebe, die in Haushaltsmöbeln und Kleidung eingesetzt werden können.
Neue Technologien treiben die Effizienz von Solaranlagen voran, und die Kohlenstoffemissionsziele geben dem Wachstum der erneuerbaren Energien Auftrieb. RatedPower kann Ihr Unternehmen bei der Planung und Optimierung von PV-Anlagen unterstützen.
Gebäudeintegrierte Photovoltaik.
Die Richtlinie der Europäischen Union über die Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden schreibt vor, dass alle neuen Gebäude in der Region bis Ende 2020 "nahezu energiefrei" sein müssen. Außerdem soll der bestehende, energieineffiziente Gebäudebestand in den kommenden Jahrzehnten verbessert werden.
Um diese Ziele zu erreichen, setzen die Mitgliedstaaten auf Solartechnologien, um den Anteil an sauberer Energie in Gebäuden zu erhöhen. Die gebäudeintegrierte Photovoltaik (BIPV) geht über auf Dächern montierte Solarzellen hinaus und integriert photovoltaische Eigenschaften in die Baumaterialien selbst.
Das bedeutet, dass Dachziegel, Fensterglas, Fassaden und Beschattungen Strom für die Versorgung des Gebäudes erzeugen. BIPV werden zu einem Teil der Architektur, fügen sich nahtlos in das Gebäudedesign ein und machen ein separat montiertes Solarzellensystem überflüssig.
Von den verschiedenen BIPV-Typen ist Solarglas vor allem in heißen Klimazonen interessant, da es die in die Fenster eindringende Wärmemenge wirksam reduziert, was wiederum den Energieverbrauch für Klimaanlagen verringert. Die Nachfrage wird weiter steigen, da die Stadtbevölkerung weltweit zunimmt und der Klimawandel die Temperaturen ansteigen lässt.