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Ein Schweizer Startup-Unternehmen soll es richten. Die Europäische Union (EU) zählt auf das Waadtländer Unternehmen Insolight, um die Produktion von Solarpaneelen in Europa wieder anzukurbeln. Diese wurde lange fast vollständig den asiatischen Konkurrenten überlassen. Eine hocheffiziente Photovoltaik-Technologie "Swiss Made" soll neue Perspektiven eröffnen.Dieser Inhalt wurde am 15. Oktober 2020 - 16:30 publiziert
Noch im Jahr 2000 war Europa zusammen mit den Vereinigten Staaten führend in der Entwicklung von Photovoltaik-Technologien und der Herstellung von Modulen und Systemen für Solarenergie. Nur zehn Jahre später wurde der Markt mit asiatischen Produkten überschwemmt: japanische, koreanische, vor allem aber chinesische.
Heute gehören fast nur noch chinesische Unternehmen zu den grössten Herstellern von Solarpaneelen. Mehr als 80% der weltweit installierten Module werden heute in China gebaut. Hunderte von europäischen Unternehmen, die in diesem Sektor tätig sind, wurden geschlossen oder sahen sich gezwungen, sich neu zu orientieren.
Doch das letzte Wort ist noch nicht gesprochen: In jüngster Zeit wurden mehrere Initiativen gestartet, um der Photovoltaik-Industrie in Europa neues Leben einzuhauchen. Dazu gehört etwa das Hiperion-Projekt. Es zielt darauf ab, hocheffiziente Solarmodule auf Basis der innovativen Technologie des Schweizer Startup-Unternehmens Insolight auf den Markt zu bringen. Die Europäische Kommission förderte das Projekt im vergangenen Jahr mit 10,6 Millionen Euro.
Weltrekord
Insolight wurde 2015 von drei ehemaligen Studenten der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne (EPFL) gegründet. Sie hatten nach ersten Berufserfahrungen in der Industrie beschlossen, im Innovationspark dieser Schule in Ecublens (Kanton Waadt) ein Startup zu gründen. Ihre Idee: die Entwicklung einer neuen Generation von hochkonzentrierten Photovoltaik-Modulen.
Was ist darunter zu verstehen? Während herkömmliche Paneele nur auf einer Siliziumzellen-Struktur basieren, wird bei diesen hochkonzentrierten Modulen der Lichteinfall durch eine Linsenbeschichtung verstärkt. Dadurch können die Strahlen auf hocheffiziente, miniaturisierte Photovoltaik-Zellen fokussiert werden. Dieses System verbessert die Effizienz des Energiesystems, indem es die Menge des Sonnenlichts, die von den Zellen "eingefangen" und in elektrischen Strom umgewandelt wird, exponentiell erhöht.
"Im Jahr 2016 haben wir mit dieser Technologie einen Weltrekord aufgestellt und eine Ausbeute von 36% erzielt. Das ist fast doppelt so hoch wie bei herkömmlichen Paneelen auf dem Markt", sagt David Schuppisser, Leiter der Geschäftsstrategie bei Insolight.
"Dieser Rekord – beglaubigt durch das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme in Freiburg, Deutschland – ermöglichte den Beginn des Abenteuers: die Mobilisierung von Mitteln und den Übergang von einem Laborprototypen zu einem Prototyp mit marktfähigen Modulen."
Sonnenverfolgung im Kleinen
Solche Hochleistungs-Module wurden vor rund zwanzig Jahren eingeführt. Zunächst setzte man sie auf Satelliten ein. Dort kommt es angesichts der sehr begrenzt verfügbaren Fläche darauf an, den Ertrag pro Quadratmeter zu maximieren.
Auf der Erde werden sie stattdessen generell in ziemlich grossen Konzentrationsmodulen verwendet. Diese sind mit einer beweglichen Struktur aus Linsen oder Spiegeln ausgestattet. Mit Hilfe eines Motors wird ihre Ausrichtung ständig nach dem Sonnenlicht ausgerichtet.
Eines der revolutionären Elemente der Technologie von Insolight ist die Entwicklung eines Mikro-Nachführsystems nach dem Sonnenstand. Dabei bewegen sich die Zellen im Lauf des Tages lediglich um einige Millimeter. Diese leichte Bewegung ermöglicht, eine maximale Lichtmenge auf die Solarzellen zu ziehen, bis zu einem Einfallswinkel der Strahlen von 60 Grad.
"Unsere Innovation ist die Miniaturisierung des konzentrierenden Photovoltaik-Systems. Das erreichen wir mit Hilfe eines flachen, dünnen Moduls, das wie jedes andere herkömmliche Paneel montiert werden kann. Die derzeitigen Konzentrations-Technologien basieren auf der Ausrichtung des gesamten Moduls auf das Sonnenlicht. Sie erfordern daher sehr grosse und schwere Anlagen, um diese Bewegung auszuführen", betont Schuppisser.
Flächen doppelt nutzen
Das Hiperion-Projekt bringt 16 Partner aus verschiedenen Ländern zusammen, Forschungszentren wie auch Unternehmen. In diesem Rahmen soll im Jahr 2022 eine erste industrielle Produktionslinie von Insolight-Modulen mit einem Wirkungsgrad von 29% geschaffen werden.
Diese Module erhöhen die Energieeffizienz im Vergleich zu herkömmlichen Dachpaneelen um mindestens ein Drittel. Jedoch haben sie immer noch deutlich höhere Produktionskosten. Zunächst will sich das Startup-Unternehmen deshalb auf die Lieferung von Modulen für den Agrarsektor konzentrieren.
Insolight hat dafür eine lichtdurchlässige Version seiner Module entwickelt. Diese ermöglicht es, Strom zu erzeugen und gleichzeitig genügend Licht durchzulassen für den Anbau in Gewächshäusern oder in leichten Strukturen, die Plastiktunnel ersetzen.
Im Fall eines Gewächshauses bedecken die Module etwa 50% des nach Süden ausgerichteten Dachs. Das System kann so betrieben werden, dass es Strom erzeugt, wobei nur diffuses Sonnenlicht durchgelassen wird oder ein Maximum an direktem Licht gefiltert wird.
"Wir sind die Einzigen, die eine solche Lösung der 'Agrivoltaik' vorschlagen, für die es ein enormes Entwicklungspotenzial gibt. Um die von den europäischen Ländern festgelegten Klimaziele zu erreichen, müssen 500 bis 750 Quadratkilometer Fläche pro Jahr mit Sonnenkollektoren abgedeckt werden", sagt Schuppisser. "Es geht jetzt also darum, geeignete Gebiete zu finden, ohne unnötig Land zu opfern, das auf andere Weise genutzt werden kann. Daher die Idee der dualen Nutzung von Agrarstrukturen."
Sanierung der Photovoltaik-Industrie
Zwischen 2013 und 2018 führte die Europäische Kommission Antidumping-Zölle auf die Einfuhren chinesischer Solarpaneele ein. Und sie beschuldigte Peking, seine Produkte zu stark zu subventionieren und unfaire Handelspraktiken anzuwenden. Dadurch wurde die europäische Photovoltaik-Industrie geschädigt.
Vor zwei Jahren wurden diese Massnahmen, die erfolglos blieben, aufgehoben. Die EU konzentriert sich nun auf hocheffiziente Solartechnologien wie das durch das Hiperion-Projekt entwickelte System. Damit soll die Produktion von Photovoltaik-Modulen in Europa gefördert werden.
Die Invasion der chinesischen Paneele führte einerseits zu einem starken Preisverfall, trug andererseits aber auch zum Ausbau der Nutzung der Solarenergie in Europa bei. Der Import von fertig montierten Produkten aus China wirkt sich jedoch negativ auf die Umweltbilanz dieser erneuerbaren Quelle aus.
Ausserdem stellt sich die Frage der Energieabhängigkeit der europäischen Länder. Diese wollen ihren Verbrauch an fossilen Brennstoffen nicht nur aus klimatischen Gründen reduzieren, sondern auch weniger abhängig von Importen werden.
Ein weiteres Schweizer Unternehmen, Meyer Burger, will sich ebenfalls an der Sanierung der Photovoltaik-Industrie in Europa beteiligen. Nach zahlreichen gescheiterten Versuchen einer Neuausrichtung beschloss das Unternehmen aus Thun (Kanton Bern) vor einigen Monaten, die Produktion von Photovoltaik-Modulen im sogenannten Solar Valley in Ostdeutschland wieder aufzunehmen.
Diese Initiative zielt darauf ab, innerhalb von fünf Jahren mindestens ein Drittel des neuen Bedarfs an Solarpanels in Europa zu decken. Sie erfährt eine grosse Unterstützung. Das wäre für diesen Sektor vor einigen Jahren noch undenkbar gewesen.
Das Projekt von Meyer Burger kollidiert nicht mit jenem von Insolight. David Schuppisser bewertet es positiv: "Wir sind mit diesen Entwicklungen zufrieden. Sie zeigen die Bereitschaft Europas, wieder seine eigene Photovoltaik-Fertigung und neue Produktionsketten aufzubauen – unter Nutzung der Synergien und des verfügbaren Fachwissens."
(Übertragung aus dem Italienischen: Christian Raaflaub)