Photovoltaik

Erneuerbare Energieträger sollen bis zum Jahr 2025 einen Anteil von 40 bis 45 Prozent des in Deutschland verbrauchten Stroms ausmachen, wie es im Erneuerbaren-Energien-Gesetz (EEG) vorgesehen ist. Photovoltaik (PV) spielt darin eine führende Rolle. Insbesondere im urbanen Umfeld ist der Einsatz von Windkraft beschränkt, PV hingegen kann hier aufgrund der exzellenten Integrierbarkeit glänzen. Deshalb ist PV der Hauptträger erneuerbarer Energien im LLEC-Projekt. Alle PV Anlagen auf dem Campus sind in ein virtuelles LLEC Stromnetz eingebunden. So kann rechnerisch der in den PV Anlagen generierte Strom mittels Elektrolyse zu Wasserstoff als Energieträger transformiert und mit der LOHC-Technik zwischengespeichert oder aber auch direkt verbraucht werden. Die Regelung übernimmt die IKT Plattform.

Im LLEC nutzen wir ungenutzte Freiflächen auf dem ehemaligen Reaktorgelände („Jülicher Entsorgungsgesellschaft für Nuklearanlagen mbH“) zur Errichtung von größeren PV Kraft-werken mit einer Gesamtkapazität von 1,1MW.

PV Freiflächenanlage auf dem Gelände der Jülicher Entsorgungsgesellschaft für Nuklearanlagen mbH
Forschungszentrum Jülich GmbH

Darüber hinaus wurden (und werden) PV Anlagen auf geeigneten Bestandsgebäuden und Neubauten errichtet. Dies erfolgt nicht nur in Form von Dachanlagen, sondern auch in innovativeren Lösungen, wie bspw. gebäudeintegrierte Fassaden-PV (GIPV), PV in Oberlichtern von Treppenhäusern oder als PV Pergola auf der Dachterrasse des Schülerlabors JuLab. Am Ende der ersten Projektphase sollen so insgesamt 1.5 MW an Solarkapazität in unterschiedlichen PV Anlagen auf dem Jülicher Campus installiert werden. Die meisten der PV Anlagen wurden bereits realisiert.

Photovoltaik
PV-Gehweg auf dem Jülicher Campus
Forschungszentrum Jülich GmbH

Dies ist aber nicht alles: Mit zunehmendem Ausbau der erneuerbaren Energien nimmt auch die Flächenkonkurrenz zu. Duale Flächen-Nutzungskonzepte werden in Zukunft immer wichtiger, insbesondere um die Ausbauziele des Bundes zu erreichen. Im LLEC schauen wir uns deshalb auch innovative Konzepte an, die eine duale Nutzung einer Fläche durch PV erlauben. Neben fassadenintegrierter PV untersuchen wir bspw. die Synergie zwischen Gehwegen und PV in einem kurzen Stück PV-Gehweg. Hier interessiert uns vor allem die Performance und die Alterung der PV Gehwegmodule, da Gehweg-Module großen mechanischen Belastungen ausgesetzt sind. Auch Nässe und Verschmutzung können einen großen Einfluss auf die Lebensdauer der PV Module haben.

Ein weiteres Beispiel für eine duale Flächennutzung stellen Agri-PV Anlagen dar. In einer solchen Anlage können bestimmte Nutzpflanzen gewinnbringend unter PV Paneelen angebaut werden, und sind geschützt vor Sonne, zu viel Niederschlag oder Unwetter. In Kooperation mit dem Institut Bio- und Geowissenschaften (IBG-2, Pflanzenwissenschaften) und dem Institut für Energie- und Klimaforschung (IEK-5, Photovoltaik) wird auf dem Campus eine Agri-PV Demonstratoranlage von ca. 70kWp entstehen.

Im weiteren Verlauf des Projekts sollen weitere innovative PV Konzepte umgesetzt werden. Dies kann in Form von Klein-Demonstrationsanlagen geschehen, oder aber in größeren Sys-temen, um die PV Kapazitäten auf dem Campus nachhaltig zu erhöhen. So sind zurzeit eine kleine schwimmende PV Anlage auf dem Campussee in der Überlegung, ebenso wie autarke PV Parkplatzüberdachungen in Verbindung mit Ladesäulen für E-Fahrzeuge.

Aus Forschungssicht beschäftigen wir uns in erster Linie mit der Performance der PV Anlagen, aber auch die Verlässlichkeit, Alterung und Lebensdauer der unterschiedlichen Systeme stehen im Fokus der Forschungsarbeiten. Dazu bauen wir zurzeit ein Einzelmodul Kennlinien-Messsystem auf dem Büroneubau 2.6 auf. Dieses in ko-finanziert durch das Land NRW im Rahmen des PV-Reliability Projekts. In diesem Performance- und Reliability-Labor werden Module aus den LLEC PV Demonstratoren zur Ermittlung von Degradationsmodellen und Leistungsvorhersagen untersucht. Dort können dann auch Abschattungs- und weiterführende Tests wie PID (Potential Induced Degradation) durchgeführt werden. Ein wichtiges Thema sind in diesem Kontext automatisierbare, bildgebende Verfahren zur Evaluation von Modulschäden (Defekte) und Auswirkungen auf die Modulleistung bzw. hochskaliert auf die Anlagenleistung. Hierfür verwenden wir auch KI (Künstliche Intelligenz) Methoden und nutzen dabei die Expertise unserer Kolleginnen und Kollegen vom Jülich Supercomputing Centre (JSC). Die neuen Messverfahren und Analysemethoden können anschließend an den PV An-lagen des LLECs getestet werden.

Letzte Änderung: 30.05.2022