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Solarzentrum Hamburg

Im Rahmen des Projektes SolarZentrum Hamburg informieren und beraten die Mitarbeiter des Zentrums für Energie-, Wasser- und Umwelttechnik auf vielfältige Weise über alle Möglichkeiten der Solarenergienutzung mit dem Schwerpunkt Solarthermie.

DESERTEC - Wüstenstrom

Dieses Projekt ist vorerst nur geplant. Auf einer Veranstaltung am 13. Juli 2009 in München haben zwölf europäische Unternehmen zusammen mit der DESERTEC Foundation ein Memorandum of Understanding zur Gründung einer Desertec Industrial Initiative Planungsgesellschaft (DII) unterzeichnet. Die DII Planungsgesellschaft soll bis zum 31. Oktober 2009 als GmbH nach deutschem Recht gegründet werden. Ziel dieser Initiative ist die Analyse und Entwicklung von technischen, ökonomischen, politischen, gesellschaftlichen und ökologischen Rahmenbedingungen zur CO2-freien Energieerzeugung in den Wüsten Nordafrikas. Dieses von der TREC-Initiative des Club of Rome entwickelte DESERTEC-Konzept beschreibt die Perspektiven einer nachhaltigen Stromversorgung für alle Regionen der Welt mit Zugang zum Energiepotenzial von Wüsten. Die Gründungsunternehmen der DII, deren regionaler Fokus auf Europa, dem Nahen Osten und Nordafrika (MENA) liegt, werden sein: ABB, ABENGOA Solar, Cevital, Deutsche Bank, E.ON, HSH Nordbank, MAN Solar Millennium, Münchener Rück, M+W Zander, RWE, SCHOTT Solar, SIEMENS. Zu den wesentlichen Zielen der DII gehören auch die Erarbeitung konkreter Geschäftspläne und darauf aufbauender Finanzierungskonzepte sowie der Anstoß zu industriellen Vorbereitungen zum Bau einer Vielzahl vernetzter und über die MENA-Region verteilter solarthermischer Kraftwerke. Diese Energiequellen sollen durch ein internationales verlustarmes Hochspannungsgleichstromleitungsnetz (HGÜ) verbunden werden mit anderen regenerativen Energieerzeugern von Island bis Arabien. Es wird angestrebt, einen Anteil von rund 15 Prozent des Strombedarfs von Europa und einen erheblichen Anteil des Strombedarfs für die Erzeugerländer zu produzieren. Alle Tätigkeiten der DII sind darauf ausgerichtet, umsetzungsfähige Investitionspläne innerhalb von drei Jahren nach Gründung zu erstellen.

Sonnenenergienutzung und Niedrigenergiehäuser

Auslegung, Simulation, Optimierung und Vermessung von solaren Brauchwasseranlagen sowie voll- bzw. teilsolaren Heizungssystemen mit selbst entwickelten und erworbenen Computermodellen. Nutzung erneuerbarer Energieträger im Wohnungsbereich. Simulation von Gebäuden mit Solaranlagen und passiven Solargewinnen

Heizungs-, Kälte- und Klimatechnik

Das Arbeitsgebiet Heizungs-, Kälte- und Klimatechnik umfaßt neben den meteorologischen, energietechnischen, energiewirtschaftlichen und umweltschutztechnischen Grundlagen die Behaglichkeitskriterien, Wärme- und Kälteerzeugung und Verteilung, Systeme der Luftführung, Luftbehandlung sowie die Raumströmung, Betriebsbedingungen bei verschiedenen Nutzungs- und Einsatzarten sowie Möglichkeiten zur Reduzierung des Energieaufwandes durch Wirkungsgradverbesserung, Nutzung von Umgebungswärme und Wärmerückgewinnung aus Abluft und Abwasser. Schwerpunkte sind Wärmepumpen (zur Nutzung von Abwärme und freier Umgebungsenergie) und die Nutzung der Sonnenenergie (passiv und aktiv, zur Teil- und Vollheizung) etc.

H2Demo, Entwicklung und Bau einer neuen Hochdurchsatz Epitaxieanlage zur Entwicklung von Demonstratoren zur direkten solaren Wasserspaltung - Ergänzende Informationen zum Dachantrag für die HQ-Dielectrics GmbH

Entwicklung von standardisierten BIPV-Bauelementen mit integrierter Systemtechnik, Teilprojekt: Systemintegration

EnStadt-PFAFF: Implementierung des Reallabors Pfaff-Areal Kaiserslautern - Integrierte Konzepte, innovative Technologien und sozialwissenschaftliche Forschung im Leuchtturm für klimaneutrale Quartiere, EnergieIKT

Die Stadt Kaiserslautern plant auf dem ehemaligen Werksgelände der Nähmaschinenfabrik Pfaff ein klimaneutrales Wohn-, Gewerbe- und Technologiequartier zu errichten. Im Verbundvorhaben werden die Konzepte für eine zielgerichtete Entwicklung des Quartiers bis zum klimaneutralen Endausbau im Jahr 2029 erforscht und geschaffen. Während der Projektlaufzeit bis zum Jahr 2022 erfolgt dazu die Erforschung, Entwicklung und Demonstration innovativer Planungswerkzeuge und Technologien in den Sektoren Energie, Gebäude, Elektromobilität und IKT als wichtige Bausteine von integrierten Lösungskonzepten für klimaneutrale Quartiere mit hoher Lebens- und Aufenthaltsqualität. Strukturiert als Reallabor erfolgt die Entwicklung, Erprobung und Optimierung der Werkzeuge, Komponenten, Systeme, Services und Geschäftsmodelle in Co-Design und Co-Creation Prozessen von Forschern, Verwaltung, Planern, Unternehmen, Investoren und Nutzern des Quartiers. Der integrierte Lösungsansatz und seine systemischen Vorteile werden evaluiert durch ein umfassendes Monitoring. Das Leuchtturmprojekt informiert Fachleute und interessierte Laien über innovative Smart City Lösungsansätze und macht diese durch Simulationswerkzeuge, interaktive Ausstellungsexponate, Planspiele und Virtual Reality Animationen erfahrbar. Die Planung, Entwicklung und Umsetzung des Quartiers wird sozialwissenschaftlich erforscht, um Entwicklung nachhaltiger Quartiere weiter zu verbessern. Partizipationsprozesse zur Einbeziehung aller Akteure werden unterstützt.

H2020-EU.3.3. - Societal Challenges - Secure, clean and efficient energy - (H2020-EU.3.3. - Gesellschaftliche Herausforderungen - Sichere, saubere und effiziente Energieversorgung), SOLAR-ERA.NET Cofund

SOLAR-ERA.NET Cofund will bring together 15 national organisations owning and / or managing major solar power research and innovation programmes throughout Europe, covering photovoltaics (PV) and concentrating solar power (CSP). According to the challenges addressed in the work programme on Low Carbon Energy, SOLAR-ERA.NET Cofund has different objectives: - To implement a joint call on subjects of highest priority and European added value in line with the Solar Europe Industry Initiative within the Strategic Energy Technology (SET) Plan. - To pool resources and to provide critical mass for transnationally highly relevant and innovative projects. - To mobilise 20 MEUR of public funding (national and EC funding), and, together with the resources provided by the private industry sector, a total of 40 MEUR. - To enhance coordination, coherence and networking between national programmes. SOLAR-ERA.NET Cofund will contribute to substantial cost reductions of solar power technologies, economic development of the European solar power sector and to reinforce Europe's strong position in solar power technologies. Reducing technology cost and advancing manufacturing technologies, applications and grid / system integration are essential to increasing the deployment of solar power technologies. This way, SOLAR-ERA.NET Cofund will greatly contribute to: - Acceleration of the time to market by advancing technologies. - Affordable, cost-effective and resource-efficient technology solutions. - Decarbonisation of the energy system. - Sustainable, secure energy supply and completion of the energy internal market. - Strengthening the European industrial technology base (growth and jobs in Europe. SOLAR-ERA.NET Cofund follows on from SOLAR-ERA.NET project and network and previous PV-ERA-NET network, taking advantage of more than ten years of ERA-NET experience and expertise from all major key stakeholders in the solar research, innovation and industry sector.

Entwicklung von spektral optimierten, hocheffizienten und langzeitstabilen Perowskit/Silizium Tandem Solarzellen

Die Photovoltaik hat sich in den letzten Jahren mit der dominierenden Silizium-Technologie sehr erfolgreich entwickelt. Damit Menschen in Zukunft noch mehr Sonnenenergie nutzen können und so den Anteil der erneuerbaren Energien deutlich steigern, gilt es, die Stromgestehungskosten noch weiter zu senken. Ein möglicher Weg zur Kostensenkung ist, den Wirkungsgrad zu steigern, also beispielsweise mit Solarzellen möglichst viel elektrische Energie durch einfallendes Sonnenlicht zu erzeugen. Das Potential der reinen Silizium-Photovoltaik, den Wirkungsgrad noch weiter zu steigern, ist aber bereits weitgehend ausgeschöpft. Stapelt man in einem Bauelement aber Silizium-Solarzellen mit anderen Solarzellen zu sogenannten Tandems kann der Wirkungsgrad weiter gesteigert und auch die Kosten gesenkt werden. In solchen Tandemsolarzellen wandelt eine obere Solarzelle mit einer höheren Bandlücke Photonen mit hoher Energie (UV und blaues Licht) effizient in Elektrizität um, während eine untere Solarzelle mit einer niedrigeren Bandlücke niederenergetisches Sonnenlicht (rot bis infrarot) nutzt. Somit werden Photonen über ein breites Spektrum absorbiert und gleichzeitig wird der Energieverlust minimiert. Diesen Energieverlust zu minieren ist das Kernziel der neuen Nachwuchsgruppe am Helmholtz-Zentrum Berlin: es sollen hocheffiziente Tandemzellen, bestehend aus Perowskit- und Siliziumsolarzellen, realisiert werden. Dazu untersuchen die Forscher/innen die grundlegenden Zusammenhänge zwischen dem Einsatz neuer Materialien, experimenteller Analytik und bauteilrelevanter Simulationen. Die organisch-anorganische Halbleitermaterialien der Metall-Halid Perowskite hatten ihren Wirkungsgrund in nur acht Jahren von niedrigen 3,8 Prozent auf erstaunliche 22,1 Prozent in 2016 steigern können und gelten daher als neuer Popstar in der Photovoltaik. Dabei sind die Effizienzen der Perowskit Solarzellen nunmehr auf dem Niveau anderer Dünnschichttechnologien. Perowskite bieten dabei sogar den Vorteil der Prozessierung aus der Lösung bei niedrigen Temperaturen und könnten dementsprechend in Zukunft relativ kostengünstig hergestellt werden. Durch die Kombination von Perowskit und Silizum in einem Tandem-Bauelement könnten in Zukunft Effizienzen von über 30 Prozent erreicht werden ohne dabei erhebliche Mehrkosten bei der Herstellung zu verursachen. Zur Kommerzialisierung von Perowskit-basierten Materialien in der Photovoltaik müssen die Langzeitstabilität des Halbleiters verbessert und die Bauteiltechnologie optimiert werden. Außerdem könnte der toxische Schwermetallbestandteil des Halbleitermaterials die Umwelt belasten. Die Nachwuchsgruppe untersucht den Einsatz neuer Perowskit-Materialien und will durch gezielte experimentelle Analytik und bauteilrelevanten Simulationen ein Grundlagenverständnis generieren. Mit diesen gewonnenen Ergebnissen soll die Optimierung von hocheffizienten Tandemzellen bestehend aus Perowskit- und Silizium-Solarzellen, realisiert werden.

Duale Solarenergienutzung: Wasserstofferzeugung bei der Abwasserreinigung - Teilvorhaben: Schichtförmige Photokatalysatoren und Nanosheets für duale Solarenergienutzung, Duale Solarenergienutzung: Wasserstofferzeugung bei der Abwasserreinigung - Teilprojekt Reaktorentwicklung

In dem Teilprojekt Reaktorentwicklung werden verschiedene Konzepte für planare Solarreaktoren zur photoelektrochemischen Wasserstofferzeugung entwickelt und bewertet. Das vielversprechendste Design wird ausgearbeitet und mit der Fertigung von Testreaktoren umgesetzt. In diesen werden unterschiedliche Photoelektroden unter Verwendung künstlicher Lichtquellen und Solarstrahlung praxisnah untersucht, wobei der Fokus auf der Leistungsfähigkeit hinsichtlich Wasserstofferzeugung und Reinigung von Modell- und Realabwässern liegt. Im Rahmen der Anwendungsuntersuchungen ist der Einsatz des DLR-Konzentratorteststands SoCRatus (Solar Concentrator with a Rectangular Flat Focus) vorgesehen. Die Experimentalphase wird durch techno-ökonomische Analysen ergänzt und begleitet.

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