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1 Gedruckte Solarzellen auf Papier Ein etwa 15 mal 15 Zentimeter großes Solarmodul besteht aus mehreren Streifen Solarzellen (Bild: pmtuc/bystrik Trnovec). Herkömmliche Solarzellen verwenden teure Materialien und werden aufwändig in Reinräumen hergestellt, so dass sie nur teuren Strom liefern können. Forscher der Technischen Universität Chemnitz haben nun Solarmodule vorgestellt, die auf Papier gedruckt werden. Die 3PV (printed paper photo voltaics)-technologie setzt auf herkömmliche Druckverfahren und Standardpapiere, wie sie bei Zeitschriften, Plakaten oder Verpackungen eingesetzt werden. Spezielle Druckfarben mit elektrischen Eigenschaften bilden dann die notwendigen Strukturen auf dem Papier, so dass bei Lichtbestrahlung Strom entsteht. Da die hierbei eingesetzten klassischen Druckverfahren wie Tief-, Flexo- und Offsetdruck sehr kostengünstig sind, sollen die so produzierten Solarmodule im Vergleich zur heute üblichen Technologie billigeren Strom produzieren. Prof. Dr. Arved Hübler vom Institut für Print- und Medientechnik der TU Chemnitz, der mit seinem Team seit über drei Jahren an der 3PV-Technologie arbeitet, spricht von einem Paradigmenwechsel in der Solartechnologie. Ihre Ergebnisse haben die Chemnitzer Forscher nun in der Fachzeitschrift Advanced Energy Materials veröffentlicht. Dort berichten Hübler und seine Mitarbeiter Tino Zillger, Bystrik Trnovec, Mozzam Ali und Nora Wetzold, die von Kollegen von der Universität Würzburg bei der Charakterisierung der Zellen unterstützt wurden, dass mit den in Chemnitz gedruckten Zellen ein Wirkungsgrad in der Energieumwandlung von 1,3 Prozent erreicht wurde. Dabei wird ein neuer Materialansatz verfolgt, indem man als Basiselektrode natürlich oxidiertes Zink mit einem speziellen Druckprozess aufbringt und die transparente Gegenelektrode mit PEDOT, einem leitfähigen Polymer druckt.

2 Hübler geht davon aus, dass Papiersolarzellen zukünftig aufgrund der effizienten Produktion und der niedrigen Materialkosten insgesamt einen deutlichen Vorteil gegenüber dem heutigen Stand der Technik erzielen können. Ziel der weiteren Forschungsarbeiten ist es, den Wirkungsgrad auf über fünf Prozent zu erhöhen, damit ein 3PV-Modul auch bei einer Lebensdauer von unter einem Jahr wirtschaftlich interessant werden kann. Die Forscher der TU Chemnitz haben bereits gezeigt, dass auch kleine elektrische Geräte mit diesen Papiersolarzellen gut zu betreiben sind. Damit eröffnet sich die Möglichkeit, mobile Abnehmer einfach und autark mit dem Strom aus Papier zu versorgen. Intelligente Verpackungen könnten etwa in Zukunft mit aufgedruckten Solarzellen viele Zusatzfunktionen mit Strom versorgen, vom Display bis zu Sensoren. Die Handhabung der Papier-Solarmodule kann denkbar einfach sein. Eine mögliche Lösung: Die Papierstreifen werden mit normalen Druckknöpfen zusammengeknöpft, und sofort fließt Strom. Nach der Verwendung können die Papiermodule ins Altpapier zum Recycling gegeben werden. So wird laut Hübler nicht nur erneuerbare Energie erzeugt, sondern die Solarzelle selbst besteht aus nachwachsenden Rohstoffen und ist selber erneuerbar. Schnelles Stromzapfen für Elektroautos Die Combi-Station ermöglicht die Schnellladung von Elektrofahrzeugen mit Gleich- oder Wechselstrom, Bild: RWE Mit der Combi-Station zeigt die RWE Effizienz GmbH auf der 64. Internationalen Automobil- Ausstellung (IAA) in Frankfurt auf dem Stand von BRABUS eine Ladesäule, die neben dem

3 herkömmlichen Ladevorgang mit Wechselstrom (AC) auch das extraschnelle Laden mit Gleichstrom (DC) anbietet. Damit können moderne Elektrofahrzeuge bis zu zwanzigmal schneller als mit einer haushaltsüblichen Steckdose mit Strom betankt werden. Die Doppelsäule ist zudem mit einem neuen Direktbezahlsystem ausgestattet, das die einfache Abrechnung mit der EC-Karte, Kreditkarte oder auch per SMS ermöglicht. Auf der Gleichstromseite unterstützt die Station hier den japanischen CHAdeMo-Standard. Fahrzeuge, die diese Schnellladefunktion unterstützen, können an der Säule eine Ladeleistung von bis zu 50 kw erreichen. Die Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom erfolgt dabei bereits in der Ladestation. Im Fahrzeug muss die geladene Energie nur noch auf die einzelnen Batteriezellen verteilt werden. Dadurch ist es möglich, moderne Elektroautos innerhalb von nur 20 Minuten wieder auf 80 Prozent ihrer Batteriekapazität aufzuladen. Die Station gestattet hier die Auswahl einer Ladezeit von 10, 20 oder maximal 30 Minuten. Elektrofahrzeuge, die den CHAdeMo-Standard nicht unterstützen, haben am Ladepunkt für Wechselstrom eine Ladeleistung von bis zu 22 kw. Hierfür verfügt das Produkt über einen dreiphasigen 400V-Anschluss, mit dem Fahrzeug-Akkumulatoren immer noch bis zu achtmal schneller geladen werden können als mit der Steckdose. Auf diese Weise lässt sich ein dafür ausgelegtes Fahrzeug in rund einer Stunde vollständig aufladen. RWE: Anlagen zur Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien gingen 2010 ans Netz Die Verteilnetzbetreiber der RWE Deutschland AG haben im Jahr 2010 rund Anlagen zur Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien an das Stromnetz angeschlossen. Das sind knapp 50 Prozent mehr als im Jahr zuvor. Insgesamt waren damit bis zum Ende des vergangenen Jahres annähernd Anlagen angeschlossen, die die Voraussetzungen zur Einspeisung nach dem Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) erfüllen. Wie in den Jahren zuvor nahm der Bestand an Fotovoltaikanlagen am stärksten zu: Mit knapp Einheiten entfallen annähernd 95 Prozent aller Anlagen im Verteilnetzgebiet von RWE Deutschland auf Fotovoltaik. Auch im Gesamtjahr 2011 zeichnet sich trotz der Absenkung der EEG-Vergütung für Fotovoltaik wieder ein Leistungs-

4 beziehungsweise Anlagenzuwachs in etwa gleicher Größenordnung wie 2010 ab. Für Sie gelesen Die insgesamt installierte EEG-Leistung im Verteilnetzgebiet von RWE Deutschland erhöhte sich im Jahr 2010 damit um über 20 Prozent auf rund Megawatt. Die Stromeinspeisung ins Verteilnetz nahm nur um rund sieben Prozent auf rund 18 Milliarden Kilowattstunden zu, da unter anderem die Einspeisung aus Windkraftanlagen hinter den Erwartungen zurück blieb. Die Menge entspricht dem Jahresverbrauch von rund fünf Millionen Haushalten. Mit dieser Anschluss-Bilanz leisten die Verteilnetzbetreiber der RWE Deutschland-Gruppe einen wichtigen Beitrag, um die Energiewende zu ermöglichen. Dafür notwendig ist auch mehr Intelligenz im Netz. Hier arbeitet RWE Deutschland an verschiedenen Projekten: Im Eifelkreis beispielsweise wird mit Smart Country im realen Netzbetrieb erprobt, wie der starke Zubau an dezentralen Anlagen vor allem auf dem Land effizient in den Netzbetrieb eingebunden werden kann, ohne dass die Versorgungssicherheit leidet. In Mülheim an der Ruhr hat RWE Deutschland mit Partnern aus der Wirtschaft und der Wissenschaft kürzlich den Startschuss für einen Feldtest zum intelligenten Stromverbrauch mit bis zu Haushalten gegeben. Dieser Feldtest ergänzt Mülheim zählt, das größte Smart-Meter-Projekt Deutschlands: Bis zum kommenden Jahr werden in Mülheim mehr als intelligente Stromzähler eingebaut. Insgesamt wendete RWE Deutschland im Jahr 2010 rund 2,1 Milliarden Euro für ihre Strom- und Gasverteilnetze auf, um die Versorgungsqualität auf einem hohen Niveau zu halten. Quelle: UmweltMagazin-Newsletter vom 15. September 2011

5 Forschungsprojekte nachgehakt: Wie geht es weiter beim Recycling von PV-Modulen? Photovoltaik-Anlagen halten lange, aber nicht ewig. Im aktuellen Forschungsprojekt SoMoRec arbeiten Entwickler daran, die Prozesse zum Wiederverwerten von PV-Modulen ökonomischer und ökologischer zu machen. Bereits im Verbundprojekt Somozell erprobten Forscher das sortenreine Recycling ausgedienter PV-Anlagen in einer Pilotanlage der Firma Sunicon (BINE Informationsdienst berichtete im Projektinfo 2/2010). Im Branchenverband PV CYCLE selbst gibt es derzeit strukturelle Veränderungen. Zum Aufbau eines freiwilligen EU-weiten, flächendeckenden Systems zur Wiederverwertung hat die Solarindustrie als gemeinsame Initiative im Jahr 2007 den Verband PV CYCLE gegründet. Nun ist mit Solarworld einer der größten Modulhersteller, dessen Mitarbeiter Karsten Wambach bis vor kurzem als PV-Cycle-Präsident amtierte, aus dem Branchenverband ausgetreten. Die Firma, die als einzige bisher eine funktionierende Pilotanlage zum Recycling kristalliner Siliziummodule vorweisen kann, begründete den Austritt damit, das Vertrauen in das Recyclingkonzept des Verbandes verloren zu haben. Nach dem Ausstieg fehlt dem Verband nun der Hersteller mit dem am weitesten entwickelten Recycling-Verfahren für kristalline und multikristalline Module. Knackpunkt war wohl das neue Environmental Agreement, das auf dieser Sitzung zur Abstimmung stand und zu dem nun noch bis Ende August Stellungnahmen der Mitglieder möglich sind, bevor es dann wohl am 8. September auf der Sitzung verabschiedet werden kann, bei der dann auch der Nachfolger des zurückgetretenen Vorsitzenden Karsten Wambach gewählt wird. Kommt die EU-Richtlinie? Die europaweite Vereinigung PV CYCLE begegnet drohenden Umweltauflagen der EU mit einem eigenständigen Wiederverwertungskonzept. Damit konnte die Übertragung der EU-

6 Elektronikschrott-Richtlinie auf die PV-Branche abgebogen werden. Diese WEEE-Richtlinie (Waste Electrical and Electronic Equipment) regelt die fachgerechte Sammlung und Entsorgung von Elektro-Altgeräten recht aufwendig und kompliziert. Angesichts steigender Abfallmengen und erkennbarer Anlaufschwierigkeiten der Branchenlösung steht zu erwarten, dass die EU bei der anstehenden Novellierung der WEEE-Richtlinie ein verbindliches Recyclingverfahren vorschreibt. Dann muss jeder Hersteller genau die in Verkehr gebrachte Menge sowie die fachgerechte Rücknahme nachweisen. Aufbau von Recycling-Kapazitäten Eine erste Annahmestelle eröffnete Mitte Im Laufe des ersten Betriebsjahres dort 600 t gesammelt. Um ein hochwertiges Recycling der wachsenden Abfallmengen sicherzustellen, werden Anlagen benötigt, die t Modulschrott pro Jahr bewältigen können. Experten schätzen, dass die in Europa jährlich anfallende Menge ausgedienter Module schnell anwachsen wird - von bis zu t im Jahr 2010 auf vermutlich t im Jahr Mit modernster Technologie lassen sich jetzt Produktionsabfälle, komplett ausgediente sowie gebrochene Module wiederaufbereiten und dabei Recyclingraten von über 95% erzielen. Eine Pilotanlage für ein sortenreines Recycling von Silizium-Modulen wurde in Freiberg / Sachsen von der Solarworld-Tochter Sunicon aufgebaut; dabei erwies sich die Aufarbeitung unterschiedlicher Module als arbeits- und kostenaufwendig. Die lediglich auf einige hundert Tonnen PV-Schrott ausgelegte Recyclinganlage steht seit Anfang des Jahres still, es gibt Pläne für eine Umstrukturierung und Anpassung an das erwartete Abfallaufkommen. Für die Aufarbeitung von Dünnschichtmodulen gibt es bereits mehrere Lösungen. Die Firma First Solar hat ein eigenes Recyclingverfahren aufgebaut und damit bereits mehrere tausend Tonnen Module und Produktionsabfälle wiederaufbereitet. Auch die Firma Loser trennt Glas, Kunststoff und Halbleiter. Ein anderes Unternehmen trennt die Kunststofffolien schonend ab und gewinnt die Wertstoffe:

7 Weitere Informationen zur Forschung Für Sie gelesen Das BINE-Projektinfo Recycling von Photovoltaik-Modulen aus dem Jahr 2010 können Sie online lesen oder als PDF-Datei herunterladen. Informationen zum laufenden Forschungsprojekt SoMoRec finden Sie unter Einen Überblick über laufende Forschungsprojekte gibt das Forschungsjahrbuch Erneuerbare Energien Quelle: BINE Informationsdienst