PV – Vertikale Solarsysteme reduzieren den Bedarf an Stromspeicherung

In einer neuen Studie hat ein Forschungsteam von HTWK-Leipzig zeigt, dass es in Zukunft sinnvoll wäre, bifaziale Solarmodule hauptsächlich vertikal zu installieren und dafür beispielsweise landwirtschaftliche Flächen zu nutzen.

„Bifaciale Solarmodule können Sonnenenergie von beiden Seiten nutzen. In Ost-West-Ausrichtung installiert, wird der meiste Strom morgens und abends erzeugt. Das würde den Bedarf an Stromspeichern reduzieren und gleichzeitig den Platzbedarf für die Stromerzeugung begrenzen“, sagt Sophia Reker von der Hochschule für Technik und Wirtschaft Leipzig (HTWK Leipzig) und Erstautorin der Studie. Vertikale Solarkraftwerke in eine deutsche Zukunft integrieren“. Energiesystem “. Die Forscher stützen ihre Argumentation auf eine Simulation des deutschen Energiesystems mit der Software Energyplan.

Neues Gesetzespaket zur Beschleunigung des Ausbaus erneuerbarer Energien

Um von Energieimporten unabhängig zu werden und den CO₂-Ausstoß zu reduzieren, hat der Bundestag ein umfangreiches beschlossen Gesetzespaket zum Ausbau erneuerbarer Energien in Deutschland Anfang Juli. Der Anteil erneuerbarer Energien am gesamten Stromverbrauch muss daher bis 2030 von derzeit knapp 50 % auf mindestens 80 % steigen. Um dieses Ziel zu erreichen, müssen unter anderem die Rahmenbedingungen für neue Solaranlagen verbessert werden.

„Bifaciale Solarmodule sind etwas teurer als herkömmliche Solarsysteme. Da sie jedoch die verfügbare Stundenzahl an Solarstrom erhöhen, sinkt der andere Strombedarf, beispielsweise in Gaskraftwerken. Senkrecht installiert lassen sich Solaranlagen problemlos auf landwirtschaftlichen Flächen errichten. Das schafft zusätzliche Einkommensmöglichkeiten für Landwirte und vergrößert das Flächenpotenzial für Erneuerbare Energien in Deutschland so weit, dass wir nur noch wenig zusätzliche Energie importieren müssten“, sagt Jens Schneider, Systemprofessor Netzenergie an der HTWK Leipzig und Co- Autor der Studie. Auf landwirtschaftlichen Flächen installierte Sonnenkollektoren können das Wachstum bestimmter Pflanzen unterstützen, indem sie sie vor Wind und Hitze schützen. Blühstreifen für mehr Biodiversität sind direkt unter den Modulen möglich. Durch das neue Gesetzespaket der Bundesregierung soll die sogenannte Agro-Photovoltaik künftig besonders gefördert werden.

Modellierung des Energiesystems 2030 als Grundlage

Für ihre Studie haben Sophia Reker, Jens Schneider und Christoph Gerhards mit der Software Energyplan ein Energiesystem für Deutschland modelliert, das gemäß den deutschen Klimaschutzzielen im Jahr 2030 zu 80 % weniger CO₂-Emissionen im Vergleich zu 1990 führen würde. Die Forscher gehen dabei von einer Steigerung der aktuellen Windkraftleistung von 64 auf 195 Gigawatt und der aktuellen Solarleistung von 58 auf 400 Gigawatt aus. Um diese installierte Leistung auch tatsächlich nutzen zu können, sind Energiespeicher notwendig. Die Forscher zeigen in ihrer Studie, dass der Bedarf an Stromspeichern sinkt, wenn der Großteil der zugebauten Solarleistung vertikal in Ost-West-Ausrichtung installiert wird. Beispielsweise können in einem Szenario ohne zusätzlichen Stromspeicher allein dadurch über 10 Megatonnen CO₂ pro Jahr eingespart werden,

Sophia Reker studierte Energie-, Gebäude- und Umwelttechnik an der HTWK Leipzig. Der Artikel basiert auf ihrer Masterarbeit aus dem Jahr 2021. Reker arbeitet als wissenschaftliche Mitarbeiterin in der Forschungsgruppe von Professor Jens Schneider. Nachhaltigkeit und Klimaneutralität sind Querschnittsthemen in Forschung und Lehre an der HTWK Leipzig.

Literaturverzeichnis

Sophia Reker, Jens Schneider, Christoph Gerhards (2022): Integration vertikaler Solarkraftwerke in ein zukünftiges deutsches Energiesystem, Smart Energy 7, https://doi.org/10.1016/j.segy.2022.100083