Dünnschicht-Solarmodule auf großen Flächen

Als Fred Jung und Matthias Willenbacher 1996 die Jung & Willenbacher Windenergie GmbH gründeten, war Solarstrom noch kein Thema für die beiden Unternehmer. Das später in juwi GmbH umbenannte Unternehmen konzentrierte sich zunächst auf die Nutzung der Windkraft und stieg erst 2000 in die Photovoltaik ein: Die erste Solarstrom-Großanlage von juwi mit 92 Kilowatt Spitzenleistung (kWp) ging im Juni 2000 an das Netz. Im Jubiläumsjahr 2006 errichtet und plant die weltweit aktive juwi-Gruppe, die mittlerweile einen Jahresumsatz von über 100 Millionen Euro erzielt, mehrere Solarkraftwerke mit Dünnschichtmodulen, deren Leistung in den Megawattbereich reicht. Weltweit beschäftigt die juwi-Gruppe derzeit rund 130 Mitarbeiter; bei der juwi solar GmbH sind etwa 40 Personen angestellt, Tendenz stark steigend.

juwi-Solarkraftwerk in Hettenleidenheim (1.400 kWp): Solarmodule mit einer Fläche von drei Fußballfeldern auf einer Industrie-Brachfläche. Quelle: juwi-Gruppe

Kostengünstige und leistungsfähige Dünnschichtmodule sind unabhängig von Engpässen der Siliziumproduktion

Als Solar-Anlage des Monats Oktober 2006 präsentiert der Solarserver ein Dünnschicht-Solardach mit 580 kWp (0,58 MWp) und ein Freiflächen-Solarkraftwerk in Hettenleidelheim bei Worms. Mit 1,4 MWp erzeugt der neue Solarpark rund 14 Mal so viel Solarstrom als die erste von juwi gebaute Anlage aus dem Jahr 2000. Bundesweit hat die juwi solar GmbH bereits Photovoltaikanlagen mit einer Gesamtleistung von rund 20 Megawatt (20.000 kWp) errichtet, die rechnerisch den Strombedarf von knapp 7.000 Durchschnittshaushalten decken.
In beiden juwi-Projekten kommen Dünnschicht-Solarmodule zum Einsatz: eine Technologie, die noch vor wenigen Jahren kaum eine Rolle spielte. Mittlerweile haben sich Dünnschichtmodule zu einer Alternative zu Modulen aus kristallinen Silizium-Solarzellen entwickelt und werden besonders in Großprojekten eingesetzt. "Dünnschichtmodule haben längst Großserienreife erreicht, lassen sich kostengünstiger produzieren als kristalline Module, und sie sind vor allem nicht durch Engpässe und Abhängigkeiten beim Rohmaterial betroffen", erläutert Lars Falck, Geschäftsführer der juwi solar GmbH.

Aufdach-Solarstromanlage mit Dünnschichtmodulen in Mainz. Fotos: juwi-Gruppe

Solarpark in Rheinland-Pfalz erzeugt jährlich rund 1,3 Millionen Kilowattstunden Solarstrom

Am 12. September 2006 hat die juwi-Gruppe auf einer ehemals industriell genutzten Gewerbefläche eine der größten Solarstromanlagen im Südwesten Deutschlands offiziell in Betrieb genommen. Der Solarpark in Hettenleidelheim bei Worms nutzt modernste Dünnschichttechnik und hat eine Spitzenleistung von 1.400 Kilowatt (kWp). Die 22.400 Module des Herstellers First Solar haben eine Fläche von zusammen rund 16.000 Quadratmetern und wurden auf einem Platz errichtet, der etwa so groß ist wie drei Fußballfelder. Betreiber der Anlage ist die Strukturentwicklungsgesellschaft für den Landkreis Bad Dürkheim mbH. Die Investitionssumme beziffert die juwi-Gruppe mit rund 6,5 Millionen Euro.

Lieferung des SMA-Großwechselrichters; Modulreihe in Hettenleidelheim. Fotos: juwi-Gruppe

Großprojekte machen Solarstrom immer günstiger

Die Photovoltaikanlage wird jährlich rund 1,3 Millionen Kilowattstunden (kWh) sauberen Strom erzeugen. Für den in das Netz der Gemeindewerke Hettenleidelheim eingespeisten Strom bekommt der Betreiber nach dem Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) 40,6 Cent pro Kilowattstunde – und das 20 Jahre lang. Das Solarkraftwerk macht sich nicht nur wirtschaftlich bezahlt: jährlich wird es der Umwelt auch rund 850 Tonnen des Treibhausgases Kohlendioxid (CO2) einsparen. "Mit Großprojekten wie diesem können wir dazu beitragen, dass Solarstrom immer günstiger wird“, betont juwi-Geschäftsführer Matthias Willenbacher. Schon in wenigen Jahren werde der Sonnenstrom vom eigenen Dach günstiger sein als die von den Großkonzernen angebotene Energie aus der Steckdose, denn die Einspeisevergütung für Neuanlagen sinkt jedes Jahr um 5 bis 6,5%, der Strompreis aus konventionellen Energieträgern steige hingegen wegen der schwindenden Ressourcen und der weltweit steigenden Nachfrage jedes Jahr weiter, erläutert Willenbacher.

Dünnschichtmodule liefern höhere Erträge bei Erwärmung und diffuser Sonneneinstrahlung

Die von juwi verwendeten First-Solar Module der Serie FS sind für den Einsatz in großen netzgekoppelten Solarstromanlagen ausgelegt und werden von den führenden Projektentwicklern in kommerziellen Photovoltaikprojekten eingesetzt. Die hochentwickelten CdTe-Dünnschichtmodule zeichnen sich durch hohe Energieerträge unter verschiedensten klimatischen Bedingungen aus. Cadmiumtellurid (CdTe) ist ein natürlich p-leitender Halbleiter und wegen seiner physikalisch-chemischen Eigenschaften für Dünnschichtsolarzellen sehr gut geeignet. Aufgrund des hohen Absorptionsvermögens genügen wenige Mikrometer dicke CdTe-Schichten. Weitere Vorzüge der Dünnschichtmodule sind ihr ausgezeichnetes Schwachlichtverhalten und ein hervorragender Temperaturkoeffizient Der Temperaturkoeffizient beziffert den sinkenden Wirkungsgrad einer Solarzelle bei steigender Umgebungstemperatur. Lars Falck erläutert, dass Dünnschichtmodule kristallinen Modulen technisch überlegen sind, weil sie bei Erwärmung nicht so viel Leistung verlieren und diffuses Licht besser verwerten. Deshalb könne pro installiertem Kilowatt Spitzenleistung (kWp) mit einem deutlichen Mehrertrag gerechnet werden. Das rahmenlose Laminat ist robust, kostengünstig und recycelbar.

Leistungsgarantie und Recyclingprogramm für Module

Die First Solar-Module wurden sowohl von führenden US-amerikanischen als auch von europäischen Instituten unabhängig getestet und für ihre Zuverlässigkeit und Sicherheit zertifiziert. Aus diesem Grund gibt der Hersteller eine Gewährleistung für Material- Verarbeitungsfehler von fünf Jahren, sowie eine Leistungsgarantie über 90% der Nennleistung für die ersten zehn Jahre und über 80% für fünfundzwanzig Jahre nach der Installation. Die Module von First Solar unterliegen zudem einem Lebenszyklus-Management mit Rücknahme- und Recyclingprogramm, das dem Besitzer die vorfinanzierte Rücknahme und Recycling der Module sicher stellt.

SMA-Großwechselrichter vom Typ Sunny Central; Solarpark in Hettenleidelheim. Bilder: SMA Technologie AG; juwi-Gruppe

Für den Solarpark in Hettenleidelheim setzte juwi solar auf Sunny Central-Großwechselrichter der SMA Technologie AG. Ein Zentralwechselrichter vom Typ SC 700MV und ein Großwechselrichter vom Typ SC 500MV wandeln den Gleichstrom der Solarmodule in netzkonformen Wechselstrom zur Einspeisung um. Die Sunny Central-Wechselrichter überwachen die Modulstränge, erlauben eine Mittelspannungseinspeisung und können außen aufgestellt werden. Ein weitere Stärke ist ihre besondere Eignung für den Aufbau von PV-Anlagen mit homogener Struktur (Module gleichen Typs mit identischer Ausrichtung und Neigung), wie dies in Hettenleidelheim der Fall ist. Die High-Tech-Wechselrichter aus Niestetal erzielen beste Wirkungsgrade, die den Ertrag einer solchen Großanlage deutlich erhöhen. Zuverlässigkeit und Langlebigkeit gewährleisten die Investitionssicherheit.

Solarstrom vom Gewerbepark

Bereits im August 2006 hat die juwi-Gruppe die zweitgrößte Solarstromanlage der rheinland-pfälzischen Landeshauptstadt Mainz in Betrieb genommen. Auch sie baut auf die Dünnschichttechnologie und erreicht eine Spitzenleistung von 580 Kilowatt (kWp). Die 9.288 Dünnschicht-Module mit jeweils 62,5 Watt Spitzenleistung (Watt peak) erstrecken sich auf rund 7.000 Quadratmetern und wurden auf einer Dachfläche montiert, die etwa so groß ist wie ein Fußballfeld. Die Großwechselrichter stammen wiederum von der SMA Technologie AG (2 x Sunny Central 200 und 1 x Sunny Central 125 LV). Die Anlage wird jährlich rund 525.000 Kilowattstunden (kWh) sauberen Strom erzeugen, für dessen Einspeisung in das Netz der Stadtwerke Mainz AG der Betreiber knapp 50 Cent pro Kilowattstunde erhält. Das Solarkraftwerk wird der Umwelt jährlich rund 350 Tonnen CO2 einsparen. Das Aufdach-Montagesystem stammt von der Leichtmetallbau Schletter GmbH aus Oberbayern und wurde speziell für diese PV-Anlage optimiert.

Montage der Dünnschichtmodule, Einweihung des Solardachs. Fotos: juwi-Gruppe

Gepachtet wurde die Dachfläche von der Triwo AG aus Trier: Seit mehr als 30 Jahren zeichnet TRIWO verantwortlich für gewerbliche Projektentwicklungen in Deutschland. Mit nationalen Tochter- und Beteiligungsunternehmen wurden bundesweit Gewerbeparks und Einzelhandelsstandorte entwickelt. Namhafte deutsche und internationale Handelsketten sind hierbei vielfach die Partner. So auch in Mainz-Mombach, wo eine Spedition die Hallen der Triwo AG nutzt. Laut juwi-Chef Willenbacher ist das Solardach bis jetzt die größte Anlage, die beim Grundstückseigentümer Triwo installiert worden ist, weitere sollen folgen. Gerne hätte der diplomierte Physiker Willenbacher die Aufdachanlage noch leistungsfähiger und entsprechend größer gemacht, doch die Statik spielte nicht mit. Aus diesem Grunde habe juwi einige Randbereiche frei lassen müssen. Private Investoren haben das rund 2,9 Millionen Euro teure Solarkraftwerk mit Eigenkapital und zinsgünstigen Darlehen finanziert.
4,5 MW-Großprojekt mit Dünnschichttechnik in Rheinland-Pfalz

Ein noch größeres Vorhaben will die juwi solar GmbH bis 2009 verwirklichen: die größte Solarstromanlage in Rheinland-Pfalz. Die Freiflächen-Anlage auf einem bislang landwirtschaftlich genutzten Gelände in Waldalgesheim (Landkreis Mainz-Bingen) soll im Endausbau eine Spitzenleistung von zirka 4.500 Kilowatt (4,5 MW) haben und pro Jahr rund 4,2 Millionen Kilowattstunden Solarstrom produzieren. Wenn alle behördlichen Genehmigungen vorliegen, soll mit dem ersten Bauabschnitt bereits 2007 begonnen werden.

Über die Dünnschicht-Solartechnik informiert der Solar-Report vom Juni 2006 unter dem Titel: "Dünnschicht-Solartechnik: Neue Technologien zur Kostensenkung der Photovoltaik"