Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE stellt viele Möglichkeiten zur Nutzung von integrierter Photovoltaik vor – samt deren Potenzial für die Energiewende: www.ise.fraunhofer.de/de/leitthemen/integrierte-photovoltaik.html – und viele davon sind neu. Für die Energiewende in Deutschland rechnet das Fraunhofer ISE mit einem Bedarf von bis zu 500 Gigawatt Peak installierter Photovoltaik-Leistung – das Potenzial zur Installation dieser PV-Leistung ist in Deutschland laut dem Fraunhofer Institut vorhanden, dafür muss zukünftig jedoch weitaus mehr integrierte PV genutzt werden. Denn für die Energiewende soll der Stromanteil aus erneuerbarer Energie in Deutschland auf einen Anteil von 80% bis 2030 steigen und bereits für das Jahr 2045 ist Klimaneutralität geplant.

Die integrierte PV ist in aller Munde, doch welche Ansätze sind damit eigentlich gemeint?

Die integrierte Photovoltaik beschreibt das Integrieren von Solarmodulen auf anderweitig genutzten Flächen, zum Beispiel Gebäuden, Fahrzeugen, landwirtschaftlichen Flächen oder Straßen. Bislang befinden sich ¾ der installierten PV-Leistung auf deutschen Dächern, der Rest fast gänzlich in Freiflächen-Solarparks. Doch welche anderen Möglichkeiten außer Dachanlagen für den Ausbau von integrierter PV gibt es?

Fassaden-integrierte PV-Anlage mit grünen MorphoColor®-Gläsern am Zentrum für höchsteffiziente Solarzellen des Fraunhofer ISE. @Fraunhofer ISE

Bauwerkintegrierte PV

Bauwerkintegrierte PV umfasst multifunktionale Bauelemente, die sowohl Solarenergie generieren, als auch Funktionen für Gebäude gewährleisten, zum Beispiel als Sicht- und Schallschutz, Dämmung oder als Solarzaun. Ein bekanntes Beispiel für bauwerksintegrierte PV sind die Solar-Ziegel von Tesla, inzwischen gibt es auch einige deutsche Anbieter wie „Autarq“ www.autarq.com. Auch Gebäudefassaden bieten sich für die bauwerksintegrierte PV an, insbesondere verglaste Flächen. Das obige Foto zeigt eine fassaden-integrierte PV-Anlage. Doch es wird bereits an vielen sehr ungewöhnlichen und neuen Ansätzen geforscht, zum Beispiel verschiedenen Solarfolien und streichbaren Solarfarben.

Die auf der IAA MOBILITY ausgestellte Motorhaube verfügt über 120 PERC-Schindel-Solarzellen mit einer Gesamtleistung von 115 Watt und ist in der Farbe Grau gehalten. Quelle: @Fraunhofer ISE

Fahrzeugintegrierte PV

Als fahrzeugintegrierte Photovoltaik wird der Ersatz von Teilen eines Fahrzeugs mit PV-Modulen bezeichnet – auch der Aufsatz von PV-Modulen, beispielsweise auf LKW-Dächer und Camper, fällt darunter. Solar-Module als Dächer, der Motorhaube oder anderen Karosserieteile von Fahrzeugen erhöhen einerseits die Reichweite von Elektrofahrzeugen und verbessern andererseits deren CO2-Bilanz. Das Foto oben zeigt eine von Fraunhofer ISE auf der IAA MOBILITY ausgestellte Solar-Motorhaube und das Foto unten die Nutzung des gesamten Daches eines LKW.

Sono Motors präsentierte 2022 das Solar-Bus-Kit zum Nachrüsten als Möglichkeit für die Solar-Integration bei Nutzfahrzeugen sonomotors.com/de/solar-integration/. Der Transporter Sustaineer von Mercedes-Benz hat bereits integrierte PV-Module auf dem Fahrzeugdach sowie über der Frontscheibe und der PKW IONIQ 5 von Hyundai ist mit optionalem Solar-Dach bestellbar. Es tut sich also etwas auf diesem weiten Feld und laut Fraunhofer ISE gibt es unzählige weitere Möglichkeiten zur „Solar-Integration“ bei Straßenbahnen, Zügen, Schiffen und Flugzeugen.

Hoch aufgeständerte Agri-PV-Anlagen versprechen besondere Synergien, sind aber auch teurer in der Konstruktion. © Fraunhofer ISE

 

Agri-PV

Agri-PV sind Verfahren, Flächen sowohl für die Landwirtschaft als auch für die Gewinnung von Solarstrom zu nutzen. Das Potenzial nutzbarer Flächen ist weltweit riesig und Agri-PV wächst weltweit dynamisch, doch auch in Deutschland bieten sich viele Flächen an, das Fraunhofer ISE rechnet mit einem technischen Potenzial in Höhe von ca. 1700 GW Peak. Das BMEL www.bmel.de/DE/themen/landwirtschaft/klimaschutz/Agri-PV.html schreibt: „Landwirtschaftliche Betriebe können mit Agri-PV … ihre Resilienz steigern. Zum einen entstehen Synergieeffekte, die mit Blick auf Klimaanpassung für die Landwirtschaft künftig wichtig werden können: So schützen z.B. horizontale Agri-PV-Anlagen… durch ihren Schatten vor zu viel Sonne und Austrocknung oder vor Starkregen und Hagel; vertikale, bodennahe Systeme … beugen insbesondere der Winderosion vor. Unter den Anlagen können außerdem Tiere weiden. Zum anderen wird das Einkommen der Betriebe stärker diversifiziert und es entsteht zusätzliche Wertschöpfung im ländlichen Raum.“ Das Foto des Fraunhofer ISE zeigt eine hoch aufgeständerte Agri-PV-Anlage mit viel Schattenbildung.

@Fraunhofer ISE

Verkehrswege-PV

Verkehrswege-Photovoltaik umfasst die Installation von Photovoltaik im Straßen- und Schienenverkehr sowie zugeordneten Flächen, wie Lärmschutzwänden oder Randstreifen, aber auch Gehwegen und Radwegen. Laut Statista betrug im Jahr 2022 der Anteil der Verkehrsfläche in Deutschland 5,1% der gesamten Bodenfläche – das ergibt rein flächenmäßig ein sehr großes nutzbares Potenzial. Es gibt bereits erste solare Überdachungen, beispielsweise von Parkplätzen und durch PV-Module ersetzte Lärmschutzwände in Deutschland. Doch auch ungewöhnliche Optionen werden getestet, zum Beispiel Solar-Paneele statt Asphalt, ein deutsches Pionier-Unternehmen dieses Bereiches ist Solmove aus Potsdam: www.solmove.com., laut eigener Auskunft baut Solmove intelligente Solarstraßen, die Elektroautos mit sauberem Strom versorgen können.

@Pixabay

Schwimmende PV (engl. Floating PV)

Photovoltaik auf Gewässern wird als „schwimmende“ PV beschrieben. International wächst dieser Bereich in rasantem Tempo, national stellt die Floating PV noch eine Randerscheinung dar. In heißen und trockenen Ländern ist es ein großer Vorteil, dass die Verdunstung der Gewässer um bis zu 1/3 der bedeckten Wasseroberfläche vermindert wird – auch das Algenwachstum verringert sich.
Aufgrund möglicher Synergieeffekte mit Wasserkraftwerken oder Offshore-Windenergieparks und veränderten gesetzlichen Rahmenbedingungen könnte die „schwimmende“ PV auch in Deutschland in den nächsten Jahren wichtiger werden. Bei der PV auf Gewässern werden die Module auf schwimmenden Unterkonstruktionen befestigt, auf Schwimmkörpern montiert und am Ufer oder Grund befestigt. Durch die Kühlung der Solar-Module durch das Wasser ist eine effektivere Solarstromproduktion als an Land gewährleistet. Jedoch dürfen in Deutschland maximal 15% der Gewässerfläche von Solar-Modulen bedeckt sein.

@Stadtwerke Stuttgart

Urbane PV

Die urbane Photovoltaik ist definiert als Nutzung von PV im öffentlichen Raum auf bereits versiegelten Flächen. Die Anlagen können in Städten mit zusätzlicher Funktion als Regen- oder Sonnenschutz von Plätzen installiert werden. Bedeutender Vorteil urbaner PV sind der Schutz vor Überhitzung der Flächen sowie kurze Wege zu den Netzanschlüssen. Interessant ist eine gleichzeitige Nutzung in Form von Ladeinfrastruktur für die Elektromobilität, deren Ausbau forciert werden muss oder für die Beleuchtung von Straßen und Plätzen. Die Stadtwerke Stuttgart (Foto oben) werben mit Solarbänken für die Energiewende, die Solarzellen der Sitzflächen können Mobiltelefone mit Sonnenstrom und WLAN versorgen.

@Pixabay

Moor PV

Es klingt zunächst erstaunlich: „wiedervernässte“ Moore sollen mit mit PV-Modulen bestückt werden. Doch das Fraunhofer ISE beschreibt: „Seit Anfang 2023 fördert die Bundesregierung im Rahmen des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) die Errichtung von Solaranlagen auf ehemals für die Landwirtschaft trockengelegten Moorflächen in Deutschland, wenn diese dabei dauerhaft wiedervernässt werden. Nasse Moorböden sind hochwirksame Kohlenstoffspeicher und verhindern die Freisetzung von Treibhausgasen. Gleichzeitig bieten sie zusätzliche Flächen für den Ausbau erneuerbarer Energien. Wichtig ist, für die Doppelnutzung nur entwässerte und stark degradierte Flächen zu erschließen, die derzeit landwirtschaftlich genutzt werden. Naturschutzfachlich wertvolle Moore und Moorböden innerhalb gesetzlicher Schutzgebiete sind hingegen ausgenommen.“

In regenerative Energien und Sonnenenergie zu investieren lohnt sich immer und je besser und schneller neue und ungewöhnliche Ansätze genutzt werden können, desto weniger fossile Energieträger werden verstromt. Ideen, um direkt in die Energiewende mit Solarenergie zu investieren, finden Sie hier: marktplatz.fairzinsung.com/

Rekorde der Sonnenenergie finden Sie in unserem Beitrag Rekorde der Sonnenenergie: schwimmend, im Orbit oder als Fassadenfarbe!