Trotz des erheblichen Zuwachses in den vergangenen Jahren kommen derzeit nur rund 3 % des deutschen Stroms aus Sonnenenergie. Die Nutzung der Sonnenenergie europaweit zu erhöhen, ist Ziel eines internationalen Forschungsprojektes. 34 europäische Partner sind daran beteiligt. Unter den sieben deutschen Partnern, die durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen der Hightech-Strategie und dem Rahmenprogramm IKT 2020 unterstützt werden, ist die Professur für Leistungselektronik und elektromagnetische Verträglichkeit der Technischen Universität Chemnitz. Die Fördersumme für die TU Chemnitz beträgt 165 000 Euro für drei Jahre.
„Strom aus Solarenergie steht, wie auch bei Windenergie, nicht konstant zur Verfügung. Umwelteinflüsse sorgen für Schwankungen, Überschüsse müssen gespeichert werden“, erläutert Prof. Dr. Josef Lutz, Inhaber der Professur Leistungselektronik und elektromagnetische Verträglichkeit, einige der Gründe, weshalb die Solarenergie bisher noch keine weitere Verbreitung gefunden hat. „Zudem sind hochwertige Solarzellen auf Silizium-Basis mit einem Wirkungsgrad von knapp 20 Prozent sehr teuer. Hinzu kommen Verluste bei der Umwandlung von Gleich- in Wechselstrom und bei der Speicherung“, so Lutz weiter. Um den Anteil der Solarenergie an der Stromproduktion zu erhöhen, wollen die Wissenschaftler im Rahmen des Forschungsprojektes die Effizienz der Photovoltaikelemente von derzeit 16 bis 18 % auf 20 bis 25 % verbessern. Außerdem zielen sie auf eine Optimierung aller weiteren elektrischen Komponenten, die für den Einsatz der Photovoltaik nötig sind. Weiteres Ziel ist eine deutliche Kostensenkung. Ebenso werden andere Ansätze wie organische Solarzellen und Farbstoffsolarzellen betrachtet. Ein weiterer Punkt ist die Nutzung der so genannten Concentrated Photovoltaik, bei der das Licht auf eine kleine Fläche gebündelt wird. Weiteres Vorhaben im Rahmen des Projektes ist es, das Verfahren zu verbessern, mit dem die Solarzelle im Zustand der höchstmöglichen Leistung gehalten wird. „Bei den notwendigen Photovoltaikwechselrichtern sollen die Verluste um 20 Prozent reduziert und die Kosten durch geringeren Materialeinsatz deutlich gesenkt werden“, so Lutz. Auch die Stromnetze sind Thema: Die durch Sonnenenergie gewonnene Leistung wollen die Wissenschaftler durch so genannte „Smart Grids“ optimal verteilen. „Diese Stromnetze werden auf ein perfektes Zusammenspiel zwischen Stromquellen, Speichern und Stromabnehmern optimiert“, erklärt Lutz. Die Chemnitzer Wissenschaftler arbeiten vor allem an der Verbesserung von Zuverlässigkeit und Effizienz von Wechselrichtern. Auch die Belastungstests der Bauteile unter Anwendungs- und Überlastbedingungen sind an der Professur für Leistungselektronik und elektromagnetische Verträglichkeit TU Chemnitz angesiedelt. Die engsten Partner Infineon Technologies und SMA Solar Technology integrieren diese Bauteile dann in Leistungsmodule oder Photovoltaikwechselrichter.
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