Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Integrierte Energielösungen für das „Gebäude der Zukunft“

16.05.2014

Der anhaltende Preisverfall für Solarmodule macht neue Technologiekonzepte für das „Gebäude der Zukunft“ zunehmend attraktiv.

Die Aufmerksamkeit richtet sich dabei zunehmend auf die Gebäudeintegrierte Photovoltaik (BIPV), bei der Solarzellen direkt in Baumaterialien wie Fenster oder Carportdächer integriert werden. Wie sich die BIPV in Kombination mit Speichertechnologien und einem intelligenten Gebäude-Energiemanagement zu einem Eckpfeiler der zukünftigen Energieversorgung von Gebäuden entwickeln lässt, erläutert das EWE-Forschungszentrum NEXT ENERGY vom 4. bis zum 6. Juni 2014 auf der Intersolar Europe in München in Halle A2 an Messestand 550.


Die „klassische“ Solarzelle war gestern. NEXT ENERGY fokussiert sich in der PV-Forschung unter anderem auf die Entwicklung farbiger und semitransparenter Solarzellen.

Angesichts der aktuellen Marktsituation sehen die Oldenburger Energieforscher bei der Entwicklung neuartiger gebäudeintegrierter PV-Anwendungen einen entscheidenden Vorteil der Kenngrößen „Preis pro Fläche“ und „Haltbarkeit“ gegenüber Aspekten wie „Modulwirkungsgrad“ oder „installierte Gesamtleistung“.

Vergleicht man die mittlerweile erreichten Quadratmeter-Preise bei Solarmodulen mit denen von Dachziegeln oder Fassaden, so lässt sich erkennen, dass insbesondere die Silizium-Dünnschichttechnologie ein hohes Potenzial besitzt, BIPV-Lösungen zu realisieren, die konkurrenzfähig zu konventionellen Elementen der Gebäudehülle sind. Entsprechend rücken Anwendungen wie In-Dach-Konstruktionen oder flexible Solarmodule für die Gebäudehülle auf Basis der Silizium-Dünnschichtphotovoltaik in den Fokus der Forscher.

„Vor diesem Hintergrund befassen wir uns vor allem mit materialwissenschaftlichen Fragestellungen. So entwickeln wir beispielsweise halbtransparente Solarzellen, die sich für Fenster und Oberlichter eignen“, sagt Dr. Martin Vehse, Leiter des Themenfeldes „Alternative Substrate und Lichtmanagement“ bei NEXT ENERGY.

Wesentliche Zielsetzung der Integration von BIPV, Batteriespeichersystemen und einem intelligenten Gebäude-Energiemanagement ist es, für den vor Ort produzierten Strom möglichst hohe Autarkie- und Eigenverbrauchsgrade zu erzielen. Um mögliche Energie-Überschüsse auch mit zeitlicher Verzögerung noch nutzen zu können, liegt die Kombination mit einem elektrischen Energiespeicher auf der Hand.

Ein Problem stellt hier jedoch die Lebensdauer von Lithium-Ionen-Batterien dar: „Sie hängt auch von der Endladetiefe ab“, erläutert Frank Schuldt, Themenfeldleiter „Batteriespeichersysteme“ bei NEXT ENERGY. „Nutzen wir die volle Kapazität aus, verringert sich die Lebensdauer deutlich. Die Optimierung der Betriebsstrategien von Energiespeichern ist daher ein zentraler Gegenstand unserer Arbeit.“

Derzeit erstellen die Wissenschaftler ein Alterungsmodell, das Batterieherstellern Optionen für die Entwicklung wirtschaftlicher und kostengünstiger Systeme aufzeigt. Zudem haben die NEXT ENERGY-Forscher einen Batteriesimulator entwickelt, mit dem sich das Verhalten einer beschädigten Batteriezelle detailliert nachstellen lässt. Batteriemanagementsysteme, die Energiespeicher überwachen und sie in gefährlichen Situationen vom Verbraucher oder dem Ladegerät trennen, können damit auf ihre Funktionalität überprüft werden.

Während die Kombination aus PV-Anlagen und Energiespeichern vorrangig für einzelne Wohnhäuser konzipiert wird, entwickeln die Forscher bei NEXT ENERGY Modelle, mit denen sich dieses Konzept auf ganze Wohnsiedlungen übertragen lassen könnte. In diesem Modell wären alle Erzeuger- und Speicherkomponenten sowie die steuerbaren Verbraucher eines Quartiers miteinander vernetzt. Entsprechend ließen sich Kapazitäten bündeln und Kosten reduzieren. Darüber hinaus könnten Wohnsiedlungen als „gebündelte Akteure“ gegenüber dem vorgelagerten Verteilnetz agieren und somit einen entsprechenden Beitrag für die Netzintegration dezentraler und regenerativer Energieversorgungsstrukturen liefern.

Für die Versorgung netzferner Regionen arbeiten die NEXT ENERGY-Wissenschaftler zudem an der Optimierung sogenannter PV-Inselsysteme. Um sie als preiswertere und umweltfreundlichere Alternative zum Dieselgenerator durchzusetzen, muss es vor allem gelingen, die Komponenten der PV-Anlagen an die regionalen Gegebenheiten – insbesondere die klimatischen Bedingungen – anzupassen. Nur so lassen sich hohe Jahresenergieerträge, ein störungsfreier Betrieb und eine lange Lebensdauer realisieren.

„Bei der Entwicklung von PV-Inselsystemen für Gegenden mit hohen Umgebungstemperaturen arbeiten wir unter anderem an ertragsoptimierten Silizium-Dünnschichtsolarmodulen mit Triple-Junction-Technologie“, sagt Thilo Kilper, Themenfeldleiter „Photovoltaische Systeme“ bei NEXT ENERGY. „Wenn beim PV-Anlagenbetrieb häufig hohe Zelltemperaturen auftreten, lassen sich mit diesem Modultyp aufgrund des geringen Temperaturkoeffizienten die höchsten spezifischen Jahresenergieerträge aller PV-Technologien erzielen“.

Im Vortragsprogramm der Intersolar Europe wird NEXT ENERGY beim Forum „Regenerative Wärme“ vertreten sein. Marco Zobel, Themenfeldleiter „Mikro-KWK-Anlagen“, wird am Donnerstag, 5. Juni, ab 11.40 Uhr über die Planung und Auslegung effizienter Mikro-KWK-Anlagen referieren.

Weitere Informationen:

http://www.next-energy.de

Heinke Meinen | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Neue Sensortechnik für E-Auto-Batterien
08.12.2016 | Ruhr-Universität Bochum

nachricht Siliziumsolarzelle des ISFH erzielt 25% Wirkungsgrad mit passivierenden POLO Kontakten
08.12.2016 | Institut für Solarenergieforschung GmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Elektronenautobahn im Kristall

Physiker der Universität Würzburg haben an einer bestimmten Form topologischer Isolatoren eine überraschende Entdeckung gemacht. Die Erklärung für den Effekt findet sich in der Struktur der verwendeten Materialien. Ihre Arbeit haben die Forscher jetzt in Science veröffentlicht.

Sie sind das derzeit „heißeste Eisen“ der Physik, wie die Neue Zürcher Zeitung schreibt: topologische Isolatoren. Ihre Bedeutung wurde erst vor wenigen Wochen...

Im Focus: Electron highway inside crystal

Physicists of the University of Würzburg have made an astonishing discovery in a specific type of topological insulators. The effect is due to the structure of the materials used. The researchers have now published their work in the journal Science.

Topological insulators are currently the hot topic in physics according to the newspaper Neue Zürcher Zeitung. Only a few weeks ago, their importance was...

Im Focus: Rätsel um Mott-Isolatoren gelöst

Universelles Verhalten am Mott-Metall-Isolator-Übergang aufgedeckt

Die Ursache für den 1937 von Sir Nevill Francis Mott vorhergesagten Metall-Isolator-Übergang basiert auf der gegenseitigen Abstoßung der gleichnamig geladenen...

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Firmen- und Forschungsnetzwerk Munitect tagt am IOW

08.12.2016 | Veranstaltungen

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Hochgenaue Versuchsstände für dynamisch belastete Komponenten – Workshop zeigt Potenzial auf

09.12.2016 | Seminare Workshops

Ein Nano-Kreisverkehr für Licht

09.12.2016 | Physik Astronomie

Pflanzlicher Wirkstoff lässt Wimpern wachsen

09.12.2016 | Biowissenschaften Chemie