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SOLARENERGIEKlaus Jäger14. Februar 2020

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Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie

1100 Beschäftigte

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Die Klimakrise

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Der Treibhauseffekt

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Die drei fossilen Energieträger

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Kohle Öl Gas

‣Mehr als 40% der globalenStromproduktion‣2/3 der globalen

Stahlproduktion

‣Fast der ganzeTransport‣Rohmaterial der

chemischenIndustrie

‣ Diverse Verwendungen

790-1230 g CO2/kWh 890 g CO2/kWh 400-550 g CO2/kWh

Bilder (v.l.n.r.)de.wikipedia.org, Markus Schweiss (GNU-Lizenz für freie Dolumentation, Version 2.1),en.wikipedia.org, John Trost, 10. Jänner 1901 (Public Domain),www.indymedia.ie/attachments/jan2008/shell_nigeria_flare.jpg

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67.2.2019 https://www.dw.com/de/klimaschutz-wie-gelingt-stopp-auf-unter-zwei-grad/a-47348573Quelle: ipcc.ch, UNEP | *Gigatonnen CO2-Äquivalent

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2014-19 waren die sechs wärmsten Jahre, die jemals gemessen wurden.

Guardian graphic. Source: Nasa/GISTEMP

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Die Erwärmung ist eindeutig auf menschliches Handeln zurückzuführen!

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Mögliche Folgen: Waldbrände, Dürren, Stürme

https://climate.nasa.gov/effects/

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Solarenergie

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Quellen: F. Nitsch, Technologische und energiewirtschaftliche Perspektiven erneuerbarer Energien (DLR, 2007).IEA 2018

Welches Potential haben erneuerbare Energien?

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Biomasse (20 × )geothermisch (10 × )

Wasserkraft (1 × )Ozeane und Wellen (2 × )

Wind(200 ×)

Weltweiter jährlicher Primärenergiebedarf (1×)(2004: 128 628 TWh)

Solarenergie (1800 ×) (nur kontinental)

PV 2018 (0.3%)(570 TWh)Wind 2018

(0.7%)(1217 TWh)

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Kleine Flächen reichen aus, um die gesamteMenschheit mit Solarstrom zu versorgen

13Fläuche für Stromerzeugung. Diplomarbeit Nadine May, TU Braunschweig in collaboration with DLR (2005)

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Jacobson et al., Joule 1, 108 (2017).

Studie zu 100% Erneuerbaren in 139 Ländern 2050

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Bild: @_dahinten (Twitter)

Photovoltaikanlagen haben keine beweglichen Teile und können direkt in Dächer integriert werden.

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Bild: Berliner Energie Agentur

Photovoltaikanlagen haben keine beweglichen Teile und können direkt in Dächer integriert werden.

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Daten: (1997-2015) BP, Statistical Review of World Energy; IRENA Renewable Capacity Statistics; 2016: BP https://www.bp.com/en/global/corporate/energy-economics/statistical-review-of-world-energy/renewable-energy/solar-energy.html (retrieved on 2018-06-07); 2017/18: Solar Power Europe. Inspired by a graph from Alexander Franke (@al_f)

Photovoltaik: Seit über 20 a ca. 40% jährliches Wachstum

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Solarenergie wird immer günstiger.

Nancy M. Haegel et al., Science 356, 141 (2017)

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Mit ca. 4 – 14 ct/kWh gehören Photovoltaikund Wind in Deutschland zu den günstigsten Technologien zur Stromerzeugung.

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Die allermeisten Solarzellen sind aus Silizium-Wafern

20Abb.: A.H.M. Smets., K. Jäger, et al., “Solar Energy” (UIT Cambridge, 2016)

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Silizium-Solarzellen können einen Großteil des Sonnenspektrums nicht nutzen

Thermalisation: ~33%

Unterhalb der Bandlücke: ~19%

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Tandem-Solarzellen können das Sonnenspektrumseffektiver nutzen

Thermalisation: ~19%

Unterhalb der Bandlücke: ~19%

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23© Eike Köhnen, HZB

Die Materialklasse der Perovskite ist vielversprechendfür die Top-Zelle

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Zwischen 2011 und 2015 gingen 80 000 Arbeits-plätze in der Photovoltaikbranche verloren.

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