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Forschung/Entwicklung

Die SMA Solar Technology AG  hat an ihrem Hauptsitz in Niestetal ein einzigartiges Testzentrum für hybride Energieversorgungssysteme errichtet. Schwerpunkt des rund fünf Megawatt großen Testzentrums sind Simulation und Analyse verschiedener Betriebsstrategien in hybriden Energieversorgungssystemen. Darüber hinaus wird im Testzentrum auch das Verhalten unterschiedlicher Komponenten wie beispielsweise Solar- und Batterie-Wechselrichter innerhalb eines hybriden Energiesystems analysiert und optimiert.

SMA

Vollständige PV-Diesel-Hybridsysteme umfassen neben Dieselgeneratoren auch regenerative Einspeisung sowie einen Batteriespeicher, um nahezu alle Systemdienstleistungen rund um die Oberbegriffe Frequenz- und Spannungsstabilität im Insel- oder im Verbundnetz abdecken zu können. Im Testzentrum von SMA wird das Verhalten der Systemkomponenten bei Unter- oder Überfrequenz, ausgelöst etwa durch Lastsprünge, der Ausgleich von Spannungsanhebungen/Spannungsabsenkungen sowie die autarke – vom öffentlichen Netz abgekoppelte – Versorgung unterschiedlicher Verbraucher untersucht.

„In unserem Testzentrum können wir den Aufbau von hybriden Energieversorgungssystemen umfassend abbilden. Auch die Konfiguration und Arbeitsweise des derzeit weltgrößten Photovoltaik-Diesel-Hybrid-Kraftwerks Cobija in Bolivien wurden hier gezielt getestet, um dort von Beginn an einen erfolgreichen Betrieb zu ermöglichen“, sagt Volker Wachenfeld, Executive Vice President der Business Unit Off-Grid and Storage bei SMA. „Betreiber solcher Systeme profitieren davon, dass wir ihre spezifische Konfiguration aufbauen, die Betriebsstabilität sicherstellen und die zu erwartenden Einsparungen etwa beim Dieselkraftstoffverbrauch nachweisen können,“ so Wachenfeld weiter.  „Wir können die Systemauslegung auf die individuellen Bedürfnisse der Betreiber hin anpassen und die Verhältnisse vor Ort (Lastflüsse, Kabellängen, Generatorleistung etc.) detailliert nachbilden. Potenzielle Fehler wie beispielsweise regelungstechnische Instabilitäten entdecken wir frühzeitig, können geeignete Maßnahmen umsetzen und dann mit gutem Gefühl in die Inbetriebnahme im Feld gehen.“

Das SMA Testzentrum ist für die Nachbildung klassischer hybrider Inselstromversorgungen, beispielsweise für Ansiedlungen mit bis zu ca. 20 000 Einwohnern in netzfernen Regionen oder Hotelressorts, ebenso geeignet wie für die Simulation umfassender, hybrider Netze zur Versorgung großer industrieller Nutzer und gewerblicher Verbraucher. Der parallele Betrieb von Solarstrom- und Dieselgeneratoren bei hohem Solarstromanteil wird durch den Einsatz der SMA Fuel Save Solution auch unter Nutzung modernster Speichertechnologien gesteuert. Dabei werden Erfahrungswerte über das Systemverhalten in verschiedenen Betriebszuständen gesammelt und geeignete Parametersätze für den SMA Fuel Save Controller ermittelt.

Quelle: SMA Solar Technology AG

Das Photovoltaik-Institut Berlin (PI-Berlin) hat ein neues Verfahren entwickelt, mit dem Solarmodule ohne Demontage automatisiert und schneller als bisher untersucht werden können. Bis zu 1.000 Module pro Nacht können mittels Elektrolumineszenz-Messung (EL) geprüft werden. Eine eigens entwickelte Software analysiert die Testbilder und gibt Aufschluss darüber, welche Maßnahmen zur Fehlerbehebung ergriffen oder welche Module ausgetauscht werden sollten. Die Experten des PI-Berlin haben das Verfahren bereits in der Praxis angewendet, das u.a. auch die Deutsche Bank als Grundlage für ihre Kraftwerksbewertungen nutzt.

„Wenn ein PV-Kraftwerk weniger Ertrag liefert als geplant, beginnt die Fehlersuche. Je schneller der Fehler gefunden wird, desto mehr Gewinn können Investoren und Betreiber mit der Anlage erzielen. Durch einen besonderen Messaufbau können wir hochaufgelöste Elektrolumineszenz-Bilder mehrerer Module gleichzeitig aufnehmen, das spart Zeit“, erklärt Dr. Juliane Berghold, Leiterin des Bereichs Modultechnologie und Forschung am PI-Berlin. „Die aufgenommenen Bilder werden im Anschluss mit unserer Software analysiert  und automatisch ausgewertet. In der Software steckt unsere langjährige Erfahrung mit der Fehleranalyse von PV-Modulen in Kraftwerken. Diese Expertise hilft uns auch, die Ergebnisse der softwaregestützten Auswertung sehr schnell zu bewerten und konkrete Handlungsempfehlungen zu geben, wie das Problem in der Anlage behoben werden kann.“

Im Prüfbericht wird jedes untersuchte Modul klassifiziert, so dass im Schadensfall die fehlerhaften Module lokalisiert und ausgetauscht werden können. Der Prüfbericht hilft Investoren und Betreibern, ihre Ansprüche an EPC, Modulhersteller oder Versicherer durchzusetzen.  

Fehleranalyse für Investoren

Das PI-Berlin hat mit dem neuen Prüfverfahren zum Beispiel ein Kraftwerk in Italien untersucht, das bereits nach der Inbetriebnahme deutlich weniger Ertrag lieferte als geplant. Ingenieure des Instituts haben über 12.000 polykristalline Module in weniger als drei Wochen untersucht. Über 80 Prozent der installierten Solarmodule erwiesen sich als fehlerhaft. Viele zeigten im Zentrum starke Zellbrüche, die den Ertrag deutlich minderten. Der Investor veranlasste auf Basis des Gutachtens des Berliner Instituts schließlich den Austausch von mehreren Tausend Solarmodulen.

„Unsere Untersuchungen zeigen, dass PV-Module häufig bereits beim Transport beschädigt werden. Ein Hinweis darauf kann beispielsweise ausgeprägter Zellbruch in der Mitte der Module sein, wenn er bei einem Großteil der Module eines Kraftwerkes relativ einheitlich auftritt. Hier kann ein Zusammenspiel von Transportart und relativ bruchempfindlichen Modulen die Ursache für den beobachteten Schaden im Kraftwerk sein“, berichtet Dr. Berghold. Häufig wird das PI-Berlin im Anschluss auch mit der Untersuchung der Ersatzmodule beauftragt, um die Modulqualität und damit die Leistung des Kraftwerks sicherzustellen.

Auf der Intersolar Europe Messe in München stellt das PI-Berlin vom 10.-12. Juni 2015 das neue Testverfahren und weitere Untersuchungsmethoden vor.

Quelle: Photovoltaik-Institut Berlin

Arzberg/Erlangen, 28. Oktober 2014, Das Bayerische Zentrum für Angewandte Energieforschung (ZAE Bayern) hat im oberfränkischen Arzberg ein Testgelände für das Projekt „Smart Grid Solar“ eröffnet und der Öffentlichkeit vorgestellt.

Das an das öffentliche Stromnetz angebundene Testgelände beherbergt neben verschiedenen Photovoltaiksystemen auch einen Redox-Flow-Speicher und einen Elektrolyseur (Wasserstoffspeicher). Auf dem Testgelände soll das intelligente Zusammenspiel von Photovoltaik-Anlagen, Speichern und dem Verteilnetz untersucht werden – also ein sogenanntes „Smart Grid“. Partner des Projekts sind neben den Städten Hof und Arzberg auch Energieversorger sowie Unternehmen aus der Industrie.

Die Wissenschaftler des ZAE Bayern, das das Projekt „Smart Grid Solar“ federführend betreut, wollen mithilfe des Testgeländes die verschiedenen Einflussgrößen untersuchen, die sich im Zusammenspiel der verschiedenen Bausteine eines intelligenten Stromnetzes ergeben. Dazu gehören die Beeinflussung von Stromerzeugungsprofilen, die Steuerung und Regelung von Teilen des Verteilnetzes durch dezentrale und zentrale Zwischenspeicher, die Nutzung von intelligenten, gesteuerten Verbrauchern und Erzeugern im betrachteten System und die Implementierung des Gesamtsystems im Marktumfeld.

Für das Testgelände ist der Arzberger Stadtteil Schlottenhof ideal geeignet, denn er besitzt bereits jetzt eine hohe Anzahl von Solarstrom-Dachanlagen. Kommen zukünftig noch weitere regenerative Energieerzeuger hinzu, müsste das öffentliche Stromverteilnetz verstärkt werden. Um Einspeisespitzen glätten zu können und zum Ausgleich der fluktuierenden Stromerzeugung durch Erneuerbare Energien ist ein intelligentes Zusammenspiel von kurzfristig nutzbaren Speichern zur Netzstabilisierung, langfristig nutzbaren Speichern zur saisonalen Verschiebung von elektrischer Energie und zuverlässigen Systemen zur Wetterprognose sowie des zu erwartenden Stromverbrauchs der umliegenden Haushalte notwendig.

Das Testfeld beherbergt eine Reihe von Komponenten, anhand derer kontrolliert erneuerbare Energien im Stromnetzgebiet bereitgestellt werden können. Basis für die Steuerung bildet der auf dem Testfeld sowie im Ortsteil erzeugte Solarstrom. Zur Zwischenspeicherung der erzeugten Energie stehen zwei Speichersysteme zur Verfügung. Eine kurzfristige Pufferung von Energie ist mit dem Redox-Flow-Speicher und mit Kleinspeichern auf Basis von Blei-Gel Batterien, die im Stadtteil Schlottenhof verteilt sind, möglich. Eine längerfristige saisonale Speicherung wird mit Wasserstoff als Trägerstoff in einer Wasserstoff-Baugruppe ermöglicht. Diese Baugruppe besteht aus einem Elektrolyseur und zukünftig auch aus einem LOHC Speicher in Verbindung mit einer Brennstoffzelle. Durch die messtechnische Anbindung des Testfeldes an das Verteilnetz Schlottenhof, ist eine bedarfsgerechte netzdienliche Einspeisung der erzeugten Energie möglich. Die dafür nötige Intelligenz für die Regelung der genannten Komponenten wird im Projekt Smart Grid Solar erforscht und im Testfeld erprobt.

Die feierliche Eröffnung des Testgeländes mit hochrangigen Vertretern aus Politik und Wirtschaft nutze das ZAE Bayern auch, um das Projekt „Smart Grid Solar“ der Öffentlichkeit vorzustellen. Anwohnerinnen und Anwohner aus Arzberg konnten das Testgelände besichtigen und sich einen Eindruck davon verschaffen, wie die Energieversorgung in Deutschland mit den heutigen Möglichkeiten der Technik intelligent gesteuert werden kann.

Das Forschungsvorhaben „Smart Grid Solar“ wird von der Europäischen Union aus dem Fonds für regionale Entwicklung und vom Freistaat Bayern mit knapp 7 Millionen Euro kofinanziert. Neben Arzberg ist auch der Ortsteil Epplas in Hof ein weiterer Projektstandort.

Quelle: Bayerische Zentrum für Angewandte Energieforschung e.V.

Photovoltaikanlage als betriebliche Umweltmaßnahme

Umweltschutz ist ein Thema, das nicht nur für Privatpersonen, sondern auch für Unternehmen immer wichtiger wird. Die sogenannte Corporate Social Responsibility soll den Betrieben ihre Verantwortung gegenüber der Gesellschaft bewusst machen und sie dazu bringen, diese auch zu übernehmen. Verschiedene Umweltmaßnahmen, die man im Unternehmen ergreifen kann, tragen darüber hinaus zu einem positiven Image gegenüber den Kunden bei.

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Ob auf dem Dach oder an der Gebäudefassade — Photovoltaikanlagen sind die beliebteste betriebliche Umweltschutzmaßnahme. (© istock.com/davidhills)

Eine Investition, die sich besonders dann lohnt, wenn Sie eine neue Gewerbeimmobilie beziehen, ist die Anschaffung einer Photovoltaikanlage. Die Installation einer solchen Anlage gehört zu den schnell und häufig umgesetzten Umweltschutzmaßnahmen. Wenn man sich dafür entscheidet, sollten die wichtigsten Punkte wie die Finanzierung und eine umfangreiche Versicherung geklärt sein. Doch es gibt noch weitere Punkte, die man nicht außer Acht lassen darf.

Abschreibung nur zusammen mit Betriebsgebäude

Laut Gesetzgebung wird eine Photovoltaikanlage nicht als eigenständige Betriebsvorrichtung angesehen. Das heißt, der Unternehmer kann die Kosten nur zeitanteilig als Abschreibung im Zusammenhang mit den Anschaffungskosten des Betriebsgebäudes steuerlich absetzen. Eine nachträglich installierte Anlage auf einem Gebäude bringt also keine steuerlichen Vorteile mehr mit sich.

Betrieb auf einer Mietimmobilie

Wenn der Unternehmer die Immobilie, auf die eine Photovoltaikanlage installiert werden soll, nicht selbst besitzt, sondern nur als Mieter auftritt, muss er einen Gestattungsvertrag mit dem Eigentümer des Gebäudes abschließen. Meistens wird dann für die Nutzung des Daches eine zusätzliche Mietzahlung vereinbart. In diesem Fall ist diese Miete für den Eigentümer eine Mieteinnahme und für den Unternehmer eine Betriebsausgabe, die er mit in die Buchführung aufnehmen muss.

Weitere betriebliche Umweltschutzmaßnahmen

Neben dem Betreiben einer Photovoltaikanlage sollten Unternehmer beim Kauf von neuen Bürogeräten immer auf eine hohe Energieeffizienz achten. Um diese zu finden, helfen verschiedene anerkannte Umweltzeichen. Außerdem ist ein verantwortungsvoller und effizienter Umgang mit den Geräten Voraussetzung für eine lange Lebensdauer und eine geringe Umweltbelastung. Dazu gehören beispielsweise doppelseitige oder verkleinerte Ausdrucke und das Vermeiden von unnötigen Ausdrucken oder Kopien.

Licht und Heizung sollten immer nur dann eingeschaltet sein, wenn sich auch wirklich jemand in den Räumen aufhält. Weiterhin sind eine begrenzte Raumtemperatur, richtiges Lüften und der Einsatz von sparsamen LED-Lampen empfehlenswert.

Die Büroausstattung sowie die Verbrauchsmaterialien sollten ebenfalls aus nachhaltiger Produktion und recycelbaren Rohstoffen bestehen. Auch hier geben wieder die Umweltzeichen eine gute Orientierung, welche Möbel und Produkte unter umweltschonenden Bedingungen hergestellt wurden.

Wiederverwendbare Materialien wie auffüllbare Tonerkartuschen, Textmarker oder Klebestifte vermeiden große Mengen Müll. Die richtige Abfalltrennung ist ebenfalls ein wichtiger Punkt im Sinne des Umweltschutzes.

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Immer mehr Unternehmen sind sich ihrer Verantwortung beim Thema Umweltschutz bewusst. (© istock.com/Rawpixel)

Ein weiterer Ansatzpunkt ist die Mobilität der eigenen Mitarbeiter. Sie sollten genauso für den Umweltschutz sensibilisiert werden. Immer mehr Arbeitgeber bieten ihren Mitarbeitern deswegen vergünstigte Tickets zur Nutzung der öffentlichen Verkehrsmittel an. Für Dienstreisen oder Wege, die während der Arbeitszeit zurückgelegt werden, kann man Car-Sharing statt eines eigenen Fuhrparks zur Verfügung stellen – und ein sicherer und überdachter Fahrradstand ermutigt die Arbeitnehmer, das Auto zu Hause zu lassen und den Weg zur Arbeit stattdessen lieber mit dem Fahrrad anzutreten.

All dies sind Maßnahmen, die ohne großen Aufwand und mit meist geringen Kosten zum Umweltschutz beitragen können.

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Niestetal, 27. Oktober 2014, Die SMA Solar Technology AG, das Institut für Hochspannungstechnik und Elektrische Energieanlagen (elenia) der Technischen Universität Braunschweig und die GEWI AG erforschen in einem gemeinsamen Projekt, in welcher Form Photovoltaiksysteme zukünftig zur Erbringung von Regelleistung für die Stabilität der Stromnetze beitragen können. Im Rahmen des Projekts PV-Regel sollen geeignete technische Lösungen für private Kleinanlagen bis hin zu großen Solarkraftwerken entwickelt und die Machbarkeit in einem Feldtest nachgewiesen werden. Projektkoordinator des bis Juli 2017 laufenden und mit einem Budget von rund 3 Mio. Euro ausgestatteten Projekts ist SMA. Die vier deutschen Übertragungsnetzbetreiber Amprion, TenneT, TransnetBW und 50Hertz begleiten die Forschungsarbeiten als assoziierte Partner. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie fördert das Forschungsvorhaben im Rahmen der Initiative „Zukunftsfähige Stromnetze“.

Mit dem wachsenden Anteil der Erneuerbaren Energien an der Stromerzeugung müssen diese zunehmend Systemverantwortung übernehmen und zur Stabilisierung der Stromnetze beitragen. Die bedarfsgerechte Bereitstellung von Regelleistung zur Haltung der Netzfrequenz ist dabei ein zentraler Aspekt. Die Partner des Verbundprojekts wollen, insbesondere auch vor internationalem Hintergrund, die Grundlagen für die Regelleistungserbringung durch die Photovoltaik erforschen und zukünftige, volkswirtschaftlich optimale Anforderungsprofile für den Beitrag der Photovoltaik zur Regelleistung erarbeiten. „Schon heute beteiligen sich Photovoltaikanlagen umfassend am Netzmanagement. Für die Zukunft besteht hier noch erhebliches zusätzliches Potenzial“, sagte Roland Grebe, SMA Vorstand Technische Innovationen, anlässlich des Kick-Off-Treffens zum Projektstart.

Darüber hinaus sollen innovative Konzepte für Photovoltaik-Kraftwerke zur Regelleistungserbringung entwickelt sowie ein momentanreservefähiger großer Batterie-Wechselrichter der Megawattklasse erprobt werden. Im Bereich der Kleinanlagen sollen praxistaugliche Systemlösungen für die Regelleistungserbringung mit hunderten, zukünftig dann tausenden, dezentral verteilten und gepoolten Photovoltaikanlagen geschaffen und evaluiert werden.

Neben dem Verbundprojekt PV-Regel forscht SMA gemeinsam mit Partnern aus Wissenschaft und Industrie in weiteren von der Bundesregierung geförderten Projekten zu weiteren wichtigen Themen in den Bereichen Netzintegration der Photovoltaik und innovative Lösungen für die Energiewende. Dazu gehören unter anderem der Beitrag von Solaranlagen zur Spannungshaltung, zum Blindleistungsmanagement und zur transienten Netzstabilität ebenso wie die Rolle der Photovoltaik beim Netzwiederaufbau, die Speichereinbindung und intelligente Energiemanagementlösungen. Ziel ist die Entwicklung einer neuen Generation von system- und kostenoptimierten Photovoltaikanlagen, die in der dezentralen und 100 Prozent erneuerbaren Energieversorgung der Zukunft Versorgungssicherheit und Systemstabilität gewährleisten.

Quelle: SMA Solar Technology AG