Herausforderungen Photovoltaik in technischer Hinsicht – wenn die Sonne zu stark scheint, von Jörg Trübl, CEO der MABEWO AG, Küssnacht / Rigi, Schweiz
Solare Energieerzeugung mit Indoor-Farming-Modulen testet die Schweizer MABEWO AG an verschiedenen Standorten. So auch im schwäbischen Bubesheim (Lkr. Günzburg) in Süddeutschland. Der Bau und die erste Inbetriebnahme des Prototyps in Bubesheim der MABWEO AG im Herbst 2020 waren wichtige Meilensteine in der Firmengeschichte. Der Solar-Dome ist das Herzstück der Produktionsanlage, die materialsparend und tunnelförmig ausgestaltet ist. “Für die Planung und Konstruktion der Versuchsanlage hat MABEWO das Unternehmen MSP Construction an Bord geholt. Damit ist ein wichtiger Schritt für den Start der Serienfertigung der Green-Dome-Module mit der Nutzung der Produkte der MSP Construction AG gesichert”, erläutert Jörg Trübl. Windsicherheit, eine wartungsarme Konstruktion und der modulare Aufbau haben zudem den Vorteil, dass die Solar-Dome-Anlagen beliebig verbunden und mit unterschiedlichen Produktions-Modulen zusammengestellt werden können. Die MABEWO Solar-Dome-Anlagen können weltweit auf- und wieder abgebaut werden.
Herausforderungen der Photovoltaik weltweit
Solarenergie sollte zweckmäßigerweise dort gewonnen werden, wo die Sonne scheint, also in Gegenden, wo der Jahresgang solarer Stromerzeugung ausgeglichener ist. Überdies kann die dort vorwiegend direkte Strahlung fokussiert werden, was bei Photovoltaik Vorteile bringt. 
Solarstrom aus südlichen Regionen Europas oder Nordafrikas ist wesentlich günstiger als der deutsche oder Schweizer Solarstrom. Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE ist Teamplayer führender internationaler Photovoltaik-Forscher in der “Global Alliance for Solar Energy Research Institute”, die sich mit den Fragen des Photovoltaik-Einsatzes und der Realisierung der weltweiten Klimaziele befassen. Die Weiterentwicklung der Photovoltaik-Technologie und Kostensenkungen beschleunigen den Ausbau der Produktionskapazitäten: 2018 betrug die weltweit installierte Leistung der Photovoltaik-Anlagen 500 Gigawatt, und 2030 wird mit 10 Terawatt gerechnet, wobei die Forschung für 2050 eine Steigerung von 30 bis 70 Terawatt voraussagt. Wissenschaftliche Daten bestätigen, dass anhand der “Lernkurve” der Photovoltaik damit zu rechnen ist, dass durch den technologischen Fortschritt die Wirkungsgrade weiterhin ansteigen und gleichzeitig eine Senkung der Modulkosten erreicht wird. Zu den großen Herausforderungen und Entwicklungsaufgaben rücken die Fragen der Materialversorgung, des Recyclings und damit der Nachhaltigkeit weltweit in den Vordergrund.
Problem der Stromspeicherung
Energiespeicherung von fossilen oder Biobrennstoffen ist üblicherweise ohne Schwierigkeiten möglich – ein Problem stellt sich nur beim Strom. Dennoch kann mit erneuerbaren Energiequellen eine zuverlässige Stromversorgung gewährleistet werden: Speicherung und Transport – das MABEWO AG Energieversorgungssystem ist flexibel. Die Speicherung am Nutzungsort ergibt eine hohe Verfügbarkeit, und Energiespeichersysteme kommen zum Einsatz. Überschüssige Energie wird dann für eine spätere Nutzung gespeichert, nämlich für den Fall, wenn der Bedarf die aktuelle Produktion übersteigt. Hierzu ist die aktuelle Lithium-Ionen-Akku-Technologie ausreichend, weil das MABEWO System den Strom vor Ort lagert und nicht über weite Strecken transportieren muss.
Technische Herausforderungen lösen – Forschung läuft – Effekte von Hitze und Wasserdampf
“Die Gesamtleistung einer installierten Photovoltaik-Anlage erreicht ihr Maximum nicht an besonders heißen Tagen. Der mit zunehmender Temperatur der Module abnehmende Wirkungsgrad ist ein Grund dafür, denn der Wirkungsgrad von Solarmodulen nimmt mit zunehmender Temperatur ab. In Bezug auf die heiße Umgebungstemperatur ist dieses für das Indoor-Farming aufgrund der Kühl- und Regelungstechnik darzustellen. Für die am häufigsten verwendeten Module auf Siliziumbasis sinkt der Wirkungsgrad pro Grad Temperaturanstieg typischerweise um 0,35 bis 0,45 Prozent. Der genaue Wert hängt vom Modelltyp ab und wird Temperaturkoeffizient genannt. Eine zu warme Umgebungstemperatur kann also schädlich sein. Entscheidend ist die Temperatur der Module selbst, nicht die der Umgebungsluft. Der niedrigere Wirkungsgrad aufgrund von extrem hoher Temperatur ist daher ein Gegenstand unserer Forschungen zum Leistungsverlust. Dazu haben wir die Neigungswinkel der Photovoltaik-Module der Erdkrümmung optimal angepasst”, sagt Jörg Trübl, CEO der MABEWO AG. Die MABEWO Anlagen sind weltweit modular auf- und abbaubar. Pflanzen benötigen optimale Wachstumsbedingungen, zu denen das skalierbare LED-Licht, Wärme und Luftfeuchtigkeit gehören.
Technikum Bubesheim: Prototyp liefert Daten und Wissen – Entwicklung und Forschung mit Durchbruch für die Praxistauglichkeit
Der Solar-Dome der MABEWO AG in Bubesheim/Landkreis Günzburg wurde im Inneren in den Varianten Green-Dome, Agrar-Dome und Life-Dome ausgebaut. In den Modulen wurden jeweils verschiedene Pflanz- und Bewässerungssysteme umgesetzt. In Bubesheim werden vor Ort neuste Anbautechniken für ein optimiertes Wachstum von Gemüse und Superfoods getestet. Die Solar-Dome-Anlagen sind in sich geschlossene, digital kontrollierte Produktionsmodule. “Wir forschen zusammen mit den Experten an Technologien, welche die Umgebungstemperatur der Photovoltaik-Anlagen besser tolerieren. Mit der Technik vor Ort kann getestet und schnell reagiert werden, denn das Ziel ist unseren Kundinnen und Kunden die bestmögliche Lösung für ihre Anforderungen anzubieten – je nach Standort, Pflanze und Betriebsmodell. Bau, Abnahme, Transport, Aufbau und Betrieb werden dem Modulgedanken folgen und in dieser Hinsicht weit über den Stand des Prototyps hinausgehen”, sagt Jörg Trübl, CEO und selbst Umwelt-Ingenieur. Die Herausforderung für die nächste Etappe besteht darin, die Erkenntnisse aus Bau und Inbetriebnahme in eine geregelte Serienproduktion zu überzuführen. Dieser Schritt wird von Ingenieuren der MABEWO-Gruppe mit Rücksicht auf die Umsetzung des konsequenten Modulgedankens umgesetzt.
V.i.S.d.P.:
Catrin Soldo
Pressesprecherin
MABEWO AG
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Schweiz
T +41 41 817 72 00
info@mabewo.com
Vertreten durch Herrn Jörg Trübl
Die MABEWO AG steht für Nachhaltigkeit. „Make a better world“ investiert in die Zukunft und schafft Lebensgrundlagen, in denen grundlegende Bedürfnisse abgedeckt werden: MABEWO nutzt Photovoltaikanlagen zur Wasser- und Stromproduktion. MABEWO ist ein verlässlicher lokaler Dienstleister, der die Lebenssituation der Menschen verbessert und Arbeitsplätze schafft. Herr Jörg Trübl ist ausgebildeter Umweltingenieur und verfügt über 20 Jahre praktische wirtschaftliche Erfahrung in der Unternehmensführung als Berater, Coach und CEO von KMUs in Europa. Weitere Informationen unter: https://www.mabewo.com/
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