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05.04.2019

Durchbruch in der Photovoltaik: Leichte glasfreie Solarmodule

SunMan führt innovative Photovoltaik-Lösung für Leichtbau-Dächer in Europa ein: ein glasfreies Modul mit einer Dicke von weniger als zwei Millimetern und zwei Dritteln weniger Gewicht bei vergleichbarem Ertrag wie Glas-Solarmodule. Erste Anlage mit über 200 kWp Leistung in Deutschland gemeinsam mit den Stadtwerken Waldkirch GmbH realisiert.

Industriegebäude verfügen über viel Platz auf dem Dach für Photovoltaik-Anlagen, doch oft ist die Statik nicht auf das hohe Gewicht herkömmlicher Solarmodule ausgerichtet. Für solche Fälle hat die SunMan Co. Ltd. (SunMan) aus China nun neuartige Photovoltaik-Module ohne Glasscheibe entwickelt: die „eArche“-Module. Sie sind um ein Vielfaches dünner und leichter als übliche Solarmodule aus Glas, haben aber die gleiche Witterungsbeständigkeit und Leistung wie Standardmodule mit kristallinen Siliziumzellen. Erste Projekte im südbadischen Waldkirch, der Schweiz und Spanien liefern gute Ergebnisse. „Dank einer patentierten Materialkombination kommen unsere eArche-Solarmodule ohne Glas aus und lassen sich einfach auf dem Dach verkleben“, sagt Dr. Zhengrong Shi, Solarpionier und Gründer von SunMan. „Somit können alle Industrie- und Gewerbebetriebe ihre Dächer mit Solarmodulen ausstatten und einen Großteil ihres Strombedarfs mit Sonnenenergie selbst decken.“

Die neuartige Technologie zeigt das Unternehmen auf der Intersolar vom 15. bis 17. Mai 2019 in München. Den Messestand finden Besucher in Halle A1 (Stand 612).

Industrieunternehmen haben meist einen großen Energiebedarf und entsprechend hohe Stromkosten. Einen Großteil davon können sie theoretisch durch Photovoltaik (PV) auf den Dächern ihrer Fabrikhallen und Gebäudekomplexe selbst decken. Laut einer Studie des Fraunhofer-Instituts für Windenergie und Energiesystemtechnik gibt es in der Europäischen Union Flachdächer auf Nichtwohngebäuden mit einer Fläche von etwa 360 Millionen Quadratmetern (2012). „Wir gehen jedoch davon aus, dass rund 60 Prozent dieser Industriedächer herkömmliche Solarmodule mit einem Gewicht von 15 bis 20 Kilogramm pro Quadratmeter nicht dauerhaft tragen können. Erlaubt die Statik des Dachstuhls nur geringe zusätzliche Auflasten, gab es bisher kaum Möglichkeiten, das PV-Potenzial zu nutzen“, sagt Dr. Zhengrong Shi. Wie viel Last auf Dächer geladen werden darf, ist auch von örtlichen Wind- und Schneelastvorgaben abhängig. „Je leichter Solarmodule sind, desto größer die Chance, PV-Module flächendeckend zu installieren“, so Shi weiter.

Dünn, leicht, robust: Neue PV-Module für Leichtbau-Dächer

Mit einer neuen Technologie entwickelt das Solarunternehmen SunMan ultraleichte PV-Module, die sich mit einer Gesamtlast von dreieinhalb bis fünf Kilogramm pro Quadratmeter (kg/m2) einfach aufs Dach bringen lassen. Damit sind die PV-Module zehn bis 15 kg/m2 leichter als herkömmliche Solarmodule samt Unterkonstruktion. Die leichten eArche-Module bieten Installateuren zahlreiche Vorteile. Denn das geringe Gewicht und die dünne Bauart ermöglichen einen einfachen und kostengünstigen Transport und die Lagerung großer Modulmengen. Zusätzlich gewährleisten sie eine schnelle Installation und die Möglichkeit, die Module in den meisten Fällen mithilfe der einfachen Verklebetechnik auf dem Dach anzubringen. Die Installation einer schweren Unterkonstruktion ist dabei nicht notwendig. Das schützt das Dach vor Beschädigungen und gewährleistet die Wasserdichtigkeit nach der Installation der Solarmodule.

Das geringe Gewicht der PV-Module entsteht durch den Einsatz patentierter Kompositmaterialien, die die Glasscheibe auf der Frontseite herkömmlicher Solarmodule ersetzen. Das gesamte Panel ist dadurch nur rund zwei Millimeter dick. „Mit den leichten PV-Modulen können wir nun auch auf der Stadthalle Waldkirch grünen Strom erzeugen und unser regeneratives Erzeugungsportfolio weiter ausbauen“, sagt Thorsten Ruprecht, Geschäftsführer der Stadtwerke Waldkirch GmbH. „Die Installation von schwereren Solarmodulen mit Glasscheibe war auf dem Titanzinkdach nicht möglich. Wir sind jetzt in der Lage unsere geplanten Projekte umzusetzen, die aufgrund von statischen Problemen bisher gescheitert sind.“ Im Februar 2019 wurden die ultraleichten PV-Module mit einer installierten Leistung von 190 Kilowatt in Betrieb genommen, weitere 55 Kilowatt kommen in Kürze auf dem Foyerdach hinzu. „Mit dem Solarstrom können wir zwischen 80 und 100 Haushalte versorgen“, erklärt Ruprecht weiter. Auf dem Trapezblechdach des Seewasserwerks im schweizerischen Küsnacht haben Installateure die PV-Module Anfang 2018 mit einer installierten Leistung von 34 Kilowatt verklebt. Inzwischen konnte damit bereits ein Ertrag von 1.065 Kilowattstunden pro installiertem Kilowattpeak und Jahr erzielt werden.

Hoher Ertrag und robuste Bauart

Trotz der fehlenden Glasscheibe sind die eArche-Panele ebenso robust und langlebig wie herkömmliche Solarmodule. Grund dafür sind die witterungsbeständigen Eigenschaften des Kompositmaterials: Auch bei glasbasierten Modulen bestimmt nicht das Glas die Strapazierfähigkeit des Moduls, sondern die auf der Rückseite des Moduls laminierten Polymermaterialien (EVA und fluorbeschichtetes PET). Die eArche-Module werden, neben den Schutzschichten auf der Vorder- und Rückseite des Solarmoduls, auf beiden Seiten der Solarzellen mit mehreren Schichten wasserdichtem Polymerverbundwerkstoffen laminiert. Dadurch erhöht sich der Schutz vor Gefahren aus der Umwelt im Vergleich zu herkömmlichen Modulen. Durch die Verwendung kristalliner Silizium-Solarzellen weisen eArche-Module eine ähnliche elektrische Leistung wie herkömmliche Module von rund 18 Prozent auf, was deutlich höher ist als der Wirkungsgrad von Dünnschicht-Solarmodulen.

Eigenverbrauch lohnt sich


Nach erfolgreichem Markteintritt in Asien, Australien und den USA führt SunMan die Module nun in ganz Europa ein. „Der erzeugte Strom soll vorwiegend der Eigennutzung zugeführt werden“, sagt Shi. Denn Unternehmen aus Industrie und Gewerbe haben einen entscheidenden Vorteil: Ihr Strombedarf ist in den sonnenreichen Stunden des Tages, wenn die Solaranlage den meisten Strom erzeugt, am höchsten. Durch den Eigenverbrauch des erzeugten Solarstroms sparen Industriebetriebe somit den Großteil des um viele Cents teureren Industrie- und Gewerbestroms. PV-Anlagen schützen dadurch nicht nur das Klima, sondern sind auch eine wirtschaftlich sinnvolle Investition. Je mehr Solarstrom Betriebe selbst nutzen, desto größer wird die Rendite. „Diese Vorteile lassen sich mit den e-Arche-Modulen künftig auch für Betriebe mit Leichtbau-Dächern verwirklichen“, zeigt sich Shi überzeugt.

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Quelle   Solar Consulting GmbH | SunMan 2019

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