Mittelwert für die Zuwachsrate des jährlichen Zubaus, global, in den Jahren 2002 bis 2017: 27%.

Mittelwert für die Zuwachsrate des jährlichen Zubaus in der Schweiz, in den Jahren 2002 bis 2017: 11%.

PV-Installation Schweiz. Quelle: BFE

Bei 16% Zuwachs wäre der jährliche Zubau im Jahr 2030 schon bei 1.6 GW und mit 25 GW installierter Leistung im 2035 könnte die Abschaltung der AKW abgefedert werden. Andernfalls wird die Versorgungslücke durch Stromimporte ausgeglichen werden müssen.

Das Standardverfahren für die Metallisierung von Solarzellen - siehe Legende Textende. Bild: CSEM

Terrakotta-Module für historische Bauten, auch im CSEM entwickelt. Bild: CSEM

Oder Lightweight-Module für einen Flugzeugflügel, auch im CSEM entwickelt. Bild: CSEM

Weisse Solarmodule, die am CSEM entwickelt wurden. Bild: Solaxess

Unabhängigkeit auch in puncto Energie: Die Schweizer Photovoltaik–Forschung sollte auch hier genutzt werden!

(©AL) Global wurden bereits 0.65 TW installiert und doch trägt die Photovoltaik erst nur ca. 4% zur globalen Stromproduktion bei. Es braucht noch viel mehr Solarmodule, um den gesamten Energiebedarf für Gebäude, Verkehr und Industrie zu decken. Sehr viel mehr: Abhängig vom berechneten Energiebedarf und Energiemix sind 30 bis über 70 TW installierte Photovoltaik-Leistung erforderlich, um die CO2 - Emissionen bis 2050 auf null zu reduzieren. Also mehr als das 50 bis 100-fache der heute installierten Leistung!


Die Entwicklung der Photovoltaik in der Schweiz geht etwas langsamer voran als im globalen Durchschnitt. Im Jahre 2017 waren weltweit 194-mal mehr PV-Anlagen installiert als im Jahre 2002 (installierte PV-Leistung), in der Schweiz waren es im gleichen Zeitraum nur 94 mal so viele.

Global haben zunehmende Installationen von Grossanlagen stark zu steigenden Zubauraten in den letzten Jahren beigetragen. Diese Entwicklung hat in der Schweiz, weil Grossanlagen bei der Förderung benachteiligt waren, gefehlt. Der jährliche Zubau war in der Schweiz in den letzten Jahren rückläufig, doch der Trend wechselte im Jahre 2018 ins Positive, mit einer beträchtlichen Zubaussteigerung von 30% in 2019. Die Schweizer Energiekonzerne haben in den vergangenen Jahren Milliarden in erneuerbare Energien im Ausland investiert und es bleibt zu hoffen, dass sich die Investitionen wenigstens teilweise ins Inland verlagern.

Wer soll es sonst schaffen, wenn nicht die Schweiz!?
Auch in der Schweiz deckt die Photovoltaik heute ca. 4% des Stromverbrauchs. Um auf die für die Dekarbonisierung der Wirtschaft nötigen 50 GW, d.h. ca. das 25-fache der heute installierten Leistung, im Jahre 2050 zu kommen, bräuchte es eine Steigerung des jährlichen Zubaus um 9% (bei kontinuierlich konstantem Anstieg). Dies ist sogar weniger als der bisherige Durchschnitt. Die Politik ist gewillt, den Photovoltaikausbau zu unterstützen und günstige Rahmenbedingungen zu schaffen. Aber vielleicht braucht es nicht nur die Politik, sondern den Einsatz der ganzen Gesellschaft. Vielleicht müssen sich die Mode und die Prioritäten ändern: statt Granitplatten im Haus oder grosse Autos in der Garage müsste es als schick gelten, eine Solaranlage auf dem Dach zu haben. Auch müsste man bei privaten Anlagen vielleicht nicht auf den maximalen Profit sehen, sondern darauf, die Dachfläche vollständig zu belegen, und auch die Fassaden, um mehr von dem wertvollen Winterstrom erzeugen zu können.

Wer soll die Entwicklung zu 100% erneuerbarer Energie besser schaffen können als die Schweiz, eines der reichsten Länder der Welt, das dazu noch einem Riesenbonus an grüner Wasserkraft besitzt?

Das Virus zwingt zum Umdenken
Bereits auf der Swissolar PV Tagung in Lausanne war von Lieferschwierigkeiten und schrumpfenden Lagerbeständen von chinesischen Modulen die Rede. Ähnliches gilt auch von anderen Bereichen. So hat z.B. Deutschland eine für die Schweiz bestimmte Lieferung von Schutzmasken zurückgehalten, woraufhin der Bundesrat beschlossen hat, die Produktion von Masken in der Schweiz aufzunehmen. Der Aufbau einer Produktion braucht aber Zeit und teilweise müssen die Maschinen dafür erst aus China angeliefert werden.

Energie ist eines der elementarsten Güter einer Volkswirtschaft und Versorgungssicherheit das neue Modewort. Ausser der Installation von PV – Modulen sollte auch die Förderung von deren Produktion vor Ort erwogen werden. Dies würde den Technologiestandort Schweiz stärken und vielen Anlagenherstellern neue Märkte eröffnen. Die Produktion von Solarzellen ist inzwischen hoch automatisiert und laut einer Studie vom Fraunhofer ISE ist eine profitable Produktion von Solarmodulen in Europa wieder möglich. Ein European Solar Manufacturing Council zur Förderung der PV-Produktion in Europa wurde kürzlich gegründet.

Schweizer Forschung für die solare Zukunft
Mehrere Forschungsinstitute und Hochschulen arbeiten an zukünftigen Energietechnologien, inklusive Solarzellen und Modulen, Gebäudeintegration, Netzoptimierung und Speicherlösungen. Beim Forschungs- und Entwicklungszentrum CSEM in Neuchâtel werden neue Zell- und Modultechnologien entwickelt, wie IBC – Zellen, Perovskite, Tandems und Lightweight-Module für Flugzeuge. Ein Beispiel für industrielle Umsetzung sind weisse und farbige PV-Module, die bereits auf vielen Gebäuden in der Schweiz installiert sind.

Zukunft der Photovoltaik und CSEM Technologien >>

Für Solarzellen wird Silber benötigt
Eine aktuelle Forschungsaufgabe ist der Ersatz des für die Metallisierung der Zellen verwendeten Silbers. Bereits für die heute produzierten 100 GWp werden mehr als 2000 Tonnen Silber pro Jahr verbraucht. Dies entspricht mehr als 7% der weltweiten Silberproduktion (27000 Tonnen in 2017). Und die globale Jahresproduktion soll mindestens verzehnfacht werden, um die Klimavorgaben zu schaffen. Das bedeutet: das verfügbare Silber wird knapp!

Die Reduktion des Silberverbrauchs wird zum einen wird durch eine fortschrittliche Verschaltungstechnologie, so genannte Smart-Wire-Technologie, erreicht, die von der Firma Meyer Burger angeboten wird und mit der bereits hocheffiziente Module produziert werden. Zum anderen wurde ein zuverlässiges Verfahren für die Kupfermetallisierung von Heterojunctionzellen entwickelt, einem Zelltyp, der ebenfalls beim CSEM und EPFL erforscht wurde. Kupfer ist ein hundertmal preiswerter als Silber und in grosser Menge verfügbar. Das Verfahren befindet sich nun in der Industrialisierungsphase. Das für manche Prozess-Stufen erforderliche Equipment muss allerdings noch entwickelt werden. Auch hier kann CSEM mit neuer Technologie unterstützen. Das Interesse von Europäischen und Schweizer Firmen daran ist vorhanden und es wäre wünschenswert, dass die Forschung, die zum Teil durch staatliche Institutionen unterstützt wurde, auch hier zur Anwendung und den Schweizer Unternehmen zugutekäme.


Legende unterstes Bild
Das Standardverfahren für die Metallisierung von Solarzellen (Grid auf der Oberfläche zur Ableitung des generierten Photostroms) ist Siebdruck mit einer Paste aus Silberpartikeln.

Das Ersetzen des Silbers ist etwas schwieriger als es auf den ersten Blick aussehen mag. Die Leitfähigkeit einer Paste aus Kupferpartikeln ist nicht ausreichend und würde die Effizienz einer Solarzelle stark beeinträchtigen. Die Kupfermetallisierung wird daher galvanisch aufgebracht.


Details zur Kupfermetallisierung >>

©Text: Agata Lachowicz, R&D Engineer, CSEM PV-Center

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