Solarenergie

In Österreich liegt die jährliche mittlere Sonneneinstrahlung bei rund 1.000 kWh/m2. Mit diesem Potential könnte Solarenergie zu einer tragenden Säule der österreichischen Energieversorgung werden. Bei einer Lebensdauer von ca. 25 Jahren können Solaranlagen in diesem Zeitraum Energie emissionsfrei liefern und die Integration in bestehende Versorgungsnetze ist mit vertretbarem Aufwand technisch möglich. Einige richtungweisende Aktivitäten des Programms dazu sollen hier kurz vorgestellt werden.

Solarthermie

Vor allem die thermische Nutzung der Solarenergie stellt ein österreichisches Stärkefeld dar. Die Nutzung in Gebäuden hat einen hohen Standard und bereits eine beachtliche Marktdurchdringung erreicht. Die Einspeisung und optimale Integration von Solaranlagen in gebäudeübergreifende Wärmenetze stellt hier eine wichtige Option aber auch eine große Herausforderung für zukunftsfähige Energiesysteme dar. Gewerbe und Industrie bieten dieser Technologie einen weiteren interessanten Einsatzbereich was unter anderem zum Gegenstand von folgendem Projekt geworden ist:

Entwicklung eines innovativen Businessmodells für Großsolaranlagen für Gewerbe- und Industriebetriebe

Ziel dieses Projektes war die Entwicklung eines innovativen Businessmodells für Großsolaranlagen (Anlagen mit mehr als 500 m² Kollektorfläche) bei Gewerbe- und Industriebetrieben. Durch den neuen Ansatz mit einer so genannten "mobilen und flexiblen Solaranlage" wurde ein großer Anreiz für den Einsatz von Solarenergie bei Gewerbe- und Industriebetrieben geschaffen. Dabei wurde zuerst die Ist-Situation durch eine Marktrecherche und Interviews mit Industriepartnern ermittelt. Basierend auf den Daten der Interviews wurden grobe Solarkonzepte (Fallstudien) entwickelt, die zu einer ersten Kostenschätzung für die mobile Solaranlage führten.

Die Fallstudien und Informationen der Interviews dienten zur Entwicklung des Businessmodells. Das resultierende Businessmodell für Großsolaranlagen bietet dem Energiekunden eine vertragliche Bindung in den Zeithorizonten eines Industriebetriebes (ca. drei bis fünf Jahre) zusammen mit dem Vorteil geringerer Energiebezugskosten gegenüber konventionellen Energieträgern.

Neben Anwendungen bei Gewerbe und Industrie stellt die netzgebundenen Wärmeversorgung in dicht besiedelten Gebieten in Österreich einen weiteren Schwerpunkt dar. Neben bereits existierenden Nah- und Fernwärmenetzen gelten vor allem Mikronetze als besonders erfolgversprechend. Trotz des großen Potenzials ist es in der Vergangenheit aber nicht gelungen, Mikronetze in Verbindung mit erneuerbaren Energieträgern in Österreich als Standardwärmeversorgung zu etablieren, was auf technologische, organisatorische und wirtschaftliche Hemmnisse zurückzuführen ist. Ein Hauptproblem dabei ist das Neubausiedlungsgebiete zumeist in Bauabschnitten errichtet werden, was zur Folge hat, dass die Wärmeversorgung modular aufgebaut sein muss bzw. im Falle von Solarwärmenutzung auch dezentrale Einspeisepunkte umfassen muss. Einen innovativen Lösungsansatz dazu wird im nun folgenden Projekt beschrieben.

Wärmeversorgung von Neubaugebieten über solarunterstützte Nahwärmenetze

Im Zuge des Projekt wurde anhand einer Recherche die Anzahl der neuen Siedlungsgebieten in österreichischen Gemeinden festgestellt und ermittelt welche Eckdaten (Größe, Anzahl der Bauabschnitte, Bebauungsdichte, etc.) diese Gebiete besitzen.

Aufbauend auf den Ergebnissen dieser Potenzialabschätzung wurden drei für Österreich typische Neubausiedlungsgebiete mit jeweils drei Bauabschnitten definiert (Einfamilienhaussiedlung – 100 kW, Geschoßwohnbausiedlung – 150 kW, kombinierte Wohnsiedlung – 600 kW).

Ausgehend von üblichen Konzepten zur netzgebundenen Wärmeversorgung wurden spezielle, modular erweiterbare Hydraulikkonzepte definiert, die sowohl einen modularen Aufbau erlauben (dezentrale Lastausgleichsspeicher, dezentrale Einspeisemöglichkeiten für Solarwärme, flexible Heizzentralen) als auch hinsichtlich Netzbetriebstemperaturen und Wärmeverlusten höchste Effizienz ermöglichen. Die Basis der Wärmeversorgung beruht auf einer zentralen Biomasseanlage (nach Bedarf auch flexibel in Containerform) und zentralen bzw. dezentralen Kollektorflächen in Verbindung mit einem Zwei-Leiter-Netz, dezentralen Lastausgleichsspeichern, Wohnungsstationen bzw. Frischwassermodulen für die Warmwasserbereitung sowie einem entsprechend angepassten Wärmeabgabesystem.

Rund 100 Teilnehmer bei der vom Projektteam organisierten Fachtagung zeigen deutlich das Interesse an der Technologie und an den erzielten Ergebnissen.

Weiterführende Informationen zum Thema Solarthermie

Photovoltaik

Die photovoltaische Stromerzeugung stellt neben der solarthermischen Sonnenenergienutzung eine Möglichkeit zur direkten Nutzung der solaren Strahlungsenergie dar. Seit den Anfangsstunden dieser Technologie um das Jahr 1950 wird verstärkt an der Entwicklung der technologischen Komponenten gearbeitet.

Die Einsatzbereiche der Photovoltaik reichen dabei von Insel-Stromversorgungsanlagen und netzgekoppelte Kleinanlagen bis zu photovoltaischen Kraftwerken. Kurz- bis mittelfristige Forschungsbereiche sind beispielsweise in der Gebäudeintegration von Photovoltaik zu sehen.

Wie kaum einer anderen Technologie im Energiebereich werden der Photovoltaik langfristig (30-50 Jahren) eindrucksvolle Perspektiven zugewiesen. Grund dafür sind die enormen Steigerungspotentiale in den Wirkungsgraden, die Verfügbarkeit des Rohmaterials, (derzeit überwiegend Silizium) sowie die universelle Einsetzbarkeit auf nahezu allen Flächen die zumindest teilweise oder zeitweise Sonneneinstrahlung aufweisen. Als globale Vorreiter auf diesem Gebiet konnten sich Deutschland, Japan, USA und teilweise Spanien etablieren. Damit Österreich aus dieser weltweiten Entwicklung der Photovoltaik Technologie profitieren kann hat sich das Projektteam bestehend aus dem Forschungszentrum Arsenal Research und der Technischen Universität Wien (Energy Economics Group) im nun folgenden Projekt mit österreichischen Potentialen in diesem Bereich befasst.

Photovoltaik Roadmap für Österreich

Die Roadmap versucht Möglichkeiten aufzuzeigen, wie die PV Technologie in Österreich Fuß fassen kann. Die Zielgruppe für diese Studie waren in erster Linie Stakeholder im Bereich der Energiepolitik und Energietechnologiepolitik, aber auch Wirtschaftsunternehmen und Forschungseinrichtungen, sowie Architekten, Bauträger, Energieplaner und innovative Elektro-Installationsunternehmen, die an einem wachsenden PV Markt Interesse zeigen.

Bei dem in der Erstellung dieser Roadmap wurden die internationalen Mengenziele für Photovoltaik als Vision für Österreich diskutiert und ein Versuch unternommen entsprechende Werte abzuschätzen. Eine Annäherung an die schon umgesetzten deutschen oder japanischen Rahmenbedingungen lässt den Experten das Erreichen eines Anteils von 20% PV am Stromverbrauch in Österreich im Jahr 2050 möglich erscheinen und wurde daher für Österreich als Zielwert definiert. Die dafür notwendigen kurz-, mittel- und langfristigen Rahmenbedingungen werden aufgezeigt.

PV Marketing

Vorrangiges Ziel des Projektes "PV-Marketing" war es dazu beizutragen, dass sich Photovoltaik durch die Qualität der Komponenten, die Qualität der Systeme, die Umweltfreundlichkeit und die hohe Qualifizierung der Fachfirmen auszeichnet. Die erforderlichen Hilfsmittel wurden im Projekt geschaffen und werden durch die Ausbildung wirksam verbreitet.

Photovoltaiksysteme - Kooperation im Rahmen der IEA

Das "Photovoltaic Power Systems Programme" der internationalen Energieagentur (IEA) ist die weltweit größte Forschungsplattform am Photovoltaikgebiet. Koordiniert im Rahmen der IEA als eines der "Implementing Agreements" bietet es eine Plattform für angewandte Forschungsaktivitäten und Markteinführungsstrategien am Gebiet der Photovoltaik.

Die österreichische Mitarbeit stellt eine wichtige Anbindung der heimischen PV-Tätigkeiten zur internationalen Photovoltaik-F&E Szene dar.

Das weltweite Wachstum der PV Branche und die Aussichten, dass sich Photovoltaik von Nischenanwendungen mittelfristig zu einer wichtigen Säule der globalen Stromversorgung entwickeln könnte, geben der Anbindung des Technologielandes Österreich an die weltweit führenden Photovoltaik-Nationen eine hohe Bedeutung.

Know-how Transfer aus diesem weltweit größten Expertenpool im Photovoltaikbereich gibt der heimischen PV-Szene wertvolle Impulse.

Österreichs PV Experten arbeiten engagiert und intensiv in diesen Forschungs-Programmen mit und sind dadurch international hervorragend positioniert.

Die Umsetzung in die heimische Wirtschaft wird durch ein Maßnahmenpaket von Informationstransfer sichergestellt, allen voran die jährlichen Photovoltaik-Tagungen, diverse Newsletter und durch die Kooperation mit dem österreichischen PV-Verband PV-Austria.

Die Plastiksolarzelle

Nicht nur durch die Diskussionen zum Thema erneuerbare Energien ist die organische Photovoltaik in den letzten Jahren immer mehr in den Blickpunkt der internationalen Forschungen gerückt. Neben der Neuheit des Konzepts versprechen organische Solarzellen interessante Eigenschaften, die von herkömmlichen Solarzellen nicht bereitgestellt werden können. Organische Halbleitern zeichnen sich vor allem durch Flexibilität, einfache Integration, einen kontinuierlichen Beschichtungsprozess und ökologische sowie ökonomische Vorteile aus.

Der kostenintensivste Faktor bei der Herstellung "klassischer" Zellen sind teure Halbleitertechnologien auf Basis von Silizium. Photovoltaikelemente, die basierend auf dünnen Kunststoffträgern durch Aufdruck und Beschichtung vom Band gefertigt und dann übereinander geschichtet werden können, sind daher vom Kostenstandpunkt aus gesehen sehr attraktiv. Um diese Anforderungen zu erfüllen, müssten Anlagen für die Beschichtung von großen Mengen mit kostengünstigem Ausgangsmaterial errichtet werden. Mit dispergierbaren organischen und anorganischen Halbleitern kann dies erreicht werden.

Die ersten wissenschaftlichen Arbeiten zielten auf die Verbesserung des Wirkungsgrades ab. Es konnte gezeigt werden, dass Wirkungsgrade zwischen 5 und 10 % realistisch sind. Das macht die organische Photovoltaik zu fast allen bekannten Solarzellentechnologien konkurrenzfähig.

Weiterführende Information zum Thema Photovoltaik

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