TEIL C

Entwicklung der photovoltaischen Nutzung 2011 (c)

Und natürlich werden auch in diesem Jahr neue Solarbäume (und -blumen) vorgestellt, wie beispielsweise im März das Design Urban Crash, einem Ergebnis des zwischen 2007 und 2013 alle zwei Jahre veranstalteten Wettbewerbs Trimo Urban Crash, bei dem Studenten aufgefordert sind, besondere modulare Raumlösungen aus Trimo-Produkten zu entwerfen. Die slowenische Firma Trimo d.o.o. ist ein Spezialist für stahlbasierte Fassadensysteme in der Gebäudehülle.

Im Jahr 2011 lautet die Wettbewerbsaufgabe ,Life Stand’, eine Art Tribüne zur Verfolgung von Spielen oder Veranstaltungen, die in Nove Fužine, einem Wohnviertel in Ljubljana, aufgestellt werden soll. Die Gewinner werden hier nicht genannt, da ihre recht aufwendigen Lösungen keine PV-Paneele beinhalten.

Das Design Urban Crash, dessen Urheber sich bislang nicht herausfinden ließ, bietet hingegen mit seiner Solarstruktur in der Mitte, die sowohl als Energiezentrale als auch als kühles Dach dient, einen schattigen Gemeinschaftsraum am Tage ebenso wie einen Ort, in dem man abends Partys feiern kann. Das Solardach, das sich in der Mitte der Bühne befindet, verfügt über PV-Zellen, die in eine Glasstruktur eingebettet sind. Nähere technische Details gibt es aber nicht.

Der erzeugte Strom wird in Batterien gespeichert und kann entweder für Soundeffekte während einer Party oder zur Versorgung der in das Glasdach eingelassenen LED-Leuchten während der Nacht verwendet werden. So wirkt die Bühne bei spätabendlichen Partys wie ein Sternenhimmel, an dem dank des tagsüber gespeicherten Solarstroms verschiedene helle LEDs funkeln.

Tatsächlich existent ist inzwischen ein eher minimalistischer, aber völlig autarker Solarbaum namens Urban Tree, der im Oktober des Vorjahres einer der Finalisten des Designwettbewerbs Plan Solar de Navarra wurde, den die Vereinigung des Solarclusters in Nevarre organisiert hatte, die aus zwölf Unternehmen für erneuerbare Energien besteht und solarenergiebasiertes Design fördert. Die Grundidee war, eine urbane Struktur für die Stadt zu schaffen, die Solarenergie nutzt, autark ist und multifunktional ist.

Das von dem spanischen Designer und Architekten Xabier Perez de Arenaza entworfene baumförmige Gebilde fungiert - gespeist durch Solarenergie - unter anderem als Verkehrssignal, Straßenbeleuchtung, Temperaturanzeige und auch als Uhr.

Die dem Sonnenlicht zugewandten Solarzellen erzeugen als Blätter des Baumes Strom, der Stamm speichert den erzeugten Strom, und die Zweige übernehmen bestimmte Aufgaben wie Signalisierung, Temperatur- und Zeitanzeige sowie Beleuchtung in der Nacht. Es ist allerdings erschreckend, wie sehr sich die Umsetzung von dem ursprünglichen Design unterscheidet.

Im Februar 2012 folgt ein verbessertes Konzept namens Urban Photovoltaic Tree (o. UTree, uTree), bei der sowohl das Design als auch die Funktionen modernisiert sind. Auch diese urbane Skulptur soll als Stromquelle für Verkehrsampeln, öffentliche Beleuchtungssysteme, öffentliche Verkehrsmittel und anderes verwendet werden.

Der UTree hat die Form eines Baumes mit breiten, flachen Blättern, in die Solarpaneele integriert sind. Die Blätter sind mit einem Rotationsmotor ausgestattet, der dafür sorgt, daß sie immer der Sonne zugewandt sind, um die Energieerzeugung zu optimieren. Dabei hat jedes Blatt 77 Zellen, von denen jede pro Tag über 2,5 Wh Strom erzeugt. Der Designer schätzt , daß der einzelne UTree etwa 5.058 KWh pro Jahr erzeugen kann.

Das Konzept ist relativ praktisch, da die Bäume sich leicht auf- und abbauen lassen, an fast jedem Ort installiert werden können, wie auf Gehwegen, Straßen, in Parks und auf Dächern, und nicht mehr als ein paar Zentimeter Bodenfläche benötigen. Zudem ist nach der Installation nur noch ein Minimum an Wartung erforderlich.

Auch im vorliegenden Fall werde ich an dieser Stelle die Solarbäume und -blumen der Folgejahre zusammengefaßt präsentieren, um das Thema dann abzuschließen:

Auf der Mailänder Designwoche 2012 im April stellt der japanische Architekt Prof. Akihisa Hirata sein Solar-Ökosystem Photosynthesis vor, eine Kunstinstallation, die im Vergleich zu den bisherigen Bäumen teilweise eher wie ,Gestrüpp’ aussieht.

Das künstliche solarbetriebene Miniatur-Energiesystems wird im Auftrag der Firma Panasonic aus bestehenden Produkten und Prototypen der Unterhaltungselektronik geschaffen. Dabei nutzt und besteht Photosynthesis aus acht Komponenten, die in die Kategorien ,create’, ,store’ und ,save’ unterteilt sind.

Das Highlight der Panasonic-Installation - und Teil der interaktiven und experimentellen Ausstellung Interti Legacy in den Interni Pavilions der Università degli studi di milano (UniMi) - ist eine große, schwebende Struktur aus Solarpaneelen in der Mitte des Innenhofs, die unseren technologischen Bedarf an Sonne mit dem Prozeß der Photosynthese einer Pflanze vergleicht.

Die Photovoltaikmodule-Blätter sammeln das Sonnenlicht, ähnlich wie die Blätter einer Pflanze, die dann fruchtförmige Batterien und blumenförmige Leuchten im gesamten Außenbereich aktivieren. Zu den Komponenten von ,save’  gehören mehrere LED-Lampen, ein OLED-Paneel und ein ultradünnes Beleuchtungsmodul. Als Auszeichnung gibt es für Hirata u.a. den Elite Design Award.

Zu den Solarbaum-Tischmodellen in Miniaturformat, die als Handy-Ladegeräte angepriesen werden, gehört auch der im Juli 2012 gezeigte USB Solar Charger Tree von dem Elektronik-Anbieter Brando, der eigentlich einen Preis für häßliches Design erhalten sollte.

Das Teil wird zur Selbstmontage verkauft, bei der man nur ein paar Drähte anschließen, die Äste des Baums einsetzen und die neun Solarzellen anbringen muß, um das eigene Smartphone laden zu können. Das Produkt ist mit einem 3.000 mAh Akku ausgestattet, der über die Solarzellen oder über Netzstrom aufgeladen werden kann, und liefert eine Ladeleistung von 5 V/1.000 mA.

Der Minibaum wird mit einer Vielzahl von Adapteraufsätzen für für die unterschiedlichsten Mobiltelefone geliefert, von Nokia bis Samsung. Dazu kommen Mini USB- und Micro USB-Buchsen. Der Preis liegt bei 55 $.

Bei einer weiteren Version von XDDesign hat der nun Solar Suntree genannte Baum einen dreiteiligen, handgefertigten Bambusstamm, der schon wesentlich besser aussieht. Dieses Modell  besitzt einen 1.350 mAh Lithium-Akku.

Der im holländischen Nijmegen (Nimwegen) lebende, deutsche Künstler Andreas Hetfeld schließt nach mehr als vierjähriger Vorarbeit Mitte 2012 einen Auftrag des Nijmegen Solar Power Teams und der Stadt Nijmegen ab, ein neues Symbol zu schaffen, das für den Einklang von Natur und Technik steht. Das Resultat ist der Sonnenbaum (o. Zonneboom) aus rostfreiem Stahl und Aluminium, der einer Sonnenblume nachempfunden ist und nun auf dem Vorplatz des technischen Ausbildungs- und Studienzentrums Technovium in Nimwegen aufgestellt wird.

Wie eine echte Sonnenblume richtet die über 12 m hohe kinetische Skulptur ihren Blütenkelch ständig nach der Sonne aus -  dank eines Maximum Light Detection (MLD)-Nachführsystems der Firma DEGERenergie aus Ofterdingen. Der Blütenkelch selbst ist mit 97 Solarpaneelen bestückt und hat einen Durchmesser von 6 m. Ab Windstärke 5 richtet das System den Kelch automatisch in die Waagrechte aus.

Mit dem erzeugten Strom wird das Kunstwerk nachts mit LED-Lampen in Szene gesetzt. Außerdem gibt es in der Eingangshalle des Studienzentrums einen Bildschirm, der den Energiegewinn der Solarzellen permanent sichtbar macht. Überschüssige Energie wird ins öffentliche Netz eingespeist. Die offizielle Enthüllung findet im Juni statt.

Im März 2013 bekommt eine Struktur namens Lotus Mobile viel Presse, die der Solarinnovator Prof. Joseph Hui (o. Solar Man) auf dem Arizona Solar Innovation Event im State Capitol vorstellt. Sie ist so leicht, daß der Erfinder sie an seinem Tesla Roadster anbringen und zum Aufladen des Fahrzeugs verwenden konnte.

Hui ist Gründer des zwei Jahre zuvor gegründeten Forschungs-, Entwicklungs- und Produktunternehmen Monarch Power Corp. in Scottsdale, Arizona, und sein Motiv für die Innovation basiert darauf, daß nach Angaben des US-Energieministeriums etwa die Hälfte der Kosten einer typischen Solaranlage auf die Installation und den Netzanschluß sowie auf behördliche Dinge wie Bebauungspläne, Genehmigungen und Inspektionen entfallen. Er plädiert deshalb dafür, das Lotus Mobile als Schattendach wie jede andere nicht- oder semi-permanente Gartenüberdachung zu behandeln, wodurch zumindest einige dieser Probleme umgangen werden können.

Bei dem Lotus Mobile handelt sich um ein leichte, an einem Mast montierte Solarblume, deren 18 ausfaltbare Solarmodule in einer von Lotusblumen inspirierten Abfolge angeordnet sind. Sie lassen sich nachts zusammenfalten, für den Transport oder um die Module vor schlechtem Wetter und starkem Wind zu schützen. Durch den Einsatz hocheffizienter konzentrierende Solarzellen und einem Trackingsystem, das der Sonne auf zwei Achsen folgt, wird der Energieertrag um 30 % gesteigert, verglichen mit Standard-Solarzellen auf dem Dach.

Das Lotus Mobile ist als netzunabhängiges Gerät konzipiert, produziert 1,1 kW Strom, und sein geringes Gewicht durch die Verwendung von Kunststoff und Aluminium trägt zur Senkung der Installationskosten bei. Zu den Optionen gehören ein Batterie- und Solarstrom-Managementsystem oder die Hinzufügung von vier Mikro-Wechselrichtern für einen 120 V Wechselstrom-Ausgang. Genauere technische Spezifikationen werden nicht bekannt gegeben, doch das System soll nun in den Verkauf gehen, zu einem Preis von etwa 3.000 $.

Ein beträchtlich größeres Modell namens Lotus Mobile Max, das rund 8.000 $ kosten soll, erzeugt eine Leistung von 2,4 KW und liefert etwa 6 MWh Strom pro Jahr. Hier gehören zu den Optionen ein netzgekoppelter Wechselrichter oder sechs Mikro-Wechselrichter für einen 120 oder 240 V Wechselstrom-Ausgang.

Gleichzeitig startet die MPower Foundation, der wohltätige Zweig der Monarch Power, über das Portal indiegogo.com eine Crowdfunding-Kampagne mit einem Zielbetrag von 100.000 $, von dem aber nur knapp ein Zehntel erreicht wird. Die Mittel sollten eigentlich für den Erwerb der Solarmodul-Fabrik von SunTech Power Holding Co. Ltd. in Arizona verwendet werden, um die Arbeitsplätze zu retten, die durch den Konkurs der Firma verlorengingen, und um dort Lotus Mobiles für afrikanische Massai- oder amerikanische Ureinwohnergemeinschaften herzustellen.

Im Juni 2015 schlägt auch eine Kickstarter-Kampagne mit einem Zielbetrag von 20.000 $ fehl, als diesmal nur 1.111 $ zusammenkommen. Monarch Power wollte das Lotus Mobile nun zu einem Einführungspreis von 3.999 $ verkaufen, wobei die ersten 50 Teilnehmer es für nur 3.199 $ erhalten und die Bestellungen im vierten Quartal dieses Jahres ausgeliefert werden sollten. Tatsächlich läßt sich aber nichts darüber finden, daß dies tatsächlich geschehen ist. Auch ein behaupteter Verkauf an  die Nationalgarde Arizonas ließ sich nicht belegen.

Im Juni 2013 eröffnen nach fünf Jahren Entwicklungszeit die Gewächshäuser in den Gardens by the Bay in Singapur, die mit einer Fläche von 16.500 m² als die größten klimatisierten Gewächshäuser der Welt gelten. Sie sind so konzipiert, daß sie den Energieverbrauch um durchschnittlich 30 % senken, im Vergleich zu herkömmlichen Kühlmethoden, und sie nutzen Schnittgutabfälle als Quelle für Biokraftstoff. Ihre ausführliche Beschreibung erfolgt in der Solarhäuser-Jahresübersicht 2013.

Ihre Erwähnung an dieser Stelle verdanken sie den 18 nahegelegenen, 25 - 50 m hohen solarbetriebenen Supertrees, deren Kronen an umgedrehte Regenschirme erinnern und die als vertikale Gärten mit Entlüftungsöffnungen fungieren. 162.900 tropische Pflanzen aus über 200 Arten und Sorten von Bromelien, Orchideen, Farnen und tropischen Blütenpflanzen, die in Südostasien beheimatet sind, klettern an diesen Türmen empor und sorgen für Farbtupfer und Textur. Zudem helfen die von dem britischen Büro Grant Associates in Zusammenarbeit mit den Bauingenieuren von Atelier One entworfenen bunten Stahlbäume bei der Temperaturregulierung und sammeln Regenwasser.

Von dem Restaurant auf dem höchsten Supertree, er ist so hoch wie ein 16-stöckiges Gebäude, hat man einen atemberaubenden Blick auf die Marina Bay aus der Vogelperspektive. Außerdem gibt es einen 128 m langen, luftigen Erlebnispfad, der mehrere Bäume in 22 m Höhe miteinander verbindet.

Das Wesentliche ist jedoch, daß sieben (andere Quellen: elf) Exemplare der Supertrees, die tagsüber Schatten spenden und nachts für eine berauschende Licht- und Musikshow sorgen, und die als eine der weltweit bekanntesten Gruppe von künstlichen Solarbäumen gelten, mit PV-Anlagen ausgestattet sind, die den gesamten Komplex mit Strom versorgen. Diese Solarmodule erzeugen durchschnittlich mehr als 67.000 kWh Strom pro Jahr.

Die niederländische Rucksack-Firma XD Design startet im August 2013 eine Kickstarter-Kampagne, bei der sogar etwas mehr als der Zielbetrag von 20.000 £ zusammenkommt, um ihr Ginkgo Solar Tree genanntes Solarbäumchen in Produktion zu nehmen.

Der 22 cm hohe Ginkgo wird aus recyceltem Kunststoff und Bambus hergestellt und hat im Inneren eine wiederaufladbare 4.000 mAh Li-Poly-Batterie, um die von den drei PV-Blättern eingefangene Solarenergie abzuspeichern und die vorhandene Ladekapazität an kleinen LED Lämpchen im Sockel anzuzeigen. Zum Transport lassen sich die Solarmodule übereinander drehen, aufgefächert erreichen sie einen Durchmesser von 19,5 cm. Ein USB-Ladeanschluß auf der Rückseite des Aluminiumsockels ermöglicht die Verbindung mit dem Mobiltelefon, Tablet oder anderen Geräten.

Der Versand erfolgt im März 2014, und später ist der Ginkgo über Online-Shops zu einem Preis von rund 63 € beziehbar - aber nicht bei XD Design, wo er nicht einmal mehr auf der Firmenhomepage erwähnt wird.

Im März 2014 erscheint in den Blogs das Design von Samuel Wilkinson aus London, der sich die Akazie, die überall auf dem afrikanischen Kontinent zu finden ist und wilden Tieren in der Savanne Schatten spendet, zum Vorbild genommen hat, um einen attraktiven Unterschlupf zu entwerfen, der saubere Energie erzeugt und ein inspirierender Treffpunkt für Stadtbewohner ist.

Die Natursolarunterkünfte namens Nature sind hybride Akazien-,Bäume’ mit breiten und flachen Baumkronen, die Strom und Schatten spenden. Das Projekt befindet sich derzeit in der Entwicklung und soll in Zusammenarbeit mit dem spanischen Outdoor-Unternehmen Urban Square produziert werden.

Tatsächlich umgesetzt wird das Design allerdings erst im September 202 1 in Form eines 7 m breiten Solarunterstands namens Ecacia, der den Boden nur minimal berührt, aber dennoch große Mengen an Sonnenenergie auffangen kann. Die Prototypen werden in Zusammenarbeit mit dem US-amerikanischen Start-Up Solar Forma fertiggestellt, das beabsichtigt, das Produkt so weiterzuentwickeln, daß es ein aktives Kühlsystem mit Vernebelung enthält, das zusätzliche Abhilfe bei extremer Hitze schafft.

Der Stamm besteht aus einem Stahlrahmen mit Aluminiumverkleidung und kann entweder 5,2 m oder 6,7 m hoch sein. Er trägt ein facettiertes Solardach mit einer Unterseite aus Holzlatten in welches 708 monokristalline Silizium-Solarpaneele eingebettet sind. Die erzeugte Energie kann genutzt werden, um nahe gelegene öffentliche Einrichtungen oder Kioske mit Strom zu versorgen oder um Elektrofahrzeuge und Fahrräder aufzuladen. Alternativ kann der Ecacia auch an das Stromnetz angeschlossen werden.

Der Unterstand, dessen Installation nur einen Tag dauert, und der Winden von bis zu 160 km/h standhält, ist vier programmierbare LED-Lampen ausgestattet, die in den sich teilenden Ästen verborgen sind und nach oben in das Holzdach leuchten. Ecacia wird als ein Instrument zur Gestaltung von Plätzen bezeichnet, das als einzelnes Mittelstück oder in einer Reihe zur Schaffung autonomer öffentlicher Bereiche eingesetzt werden kann, in denen sich Menschen an warmen Sommertagen im Schatten versammeln können. Über weitere Umsetzungsschritte läßt sich aber nichts finden.

Ein weiterer Solarbaum, diesmal aus Israel, wird im Oktober 2014 in den Blogs gezeigt, als das  erste Exemplar im Naturpark Ramat Hanadiv im Norden des Landes,gepflanzt' wird.

Der von dem Künstler Yoav Ben Dov entworfene und dem in Binyamina beheimateten französisch-israelischen Unternehmen für erneuerbare Energien Sologic Systems entwickelte eTree bietet einen Ort im öffentlichen Raum, an dem man sich ausruhen, ins Internet gehen und seine Geräte aufladen kann. Der eTree soll aber auch als als ökologische Skulptur Umweltbewußtsein und Nachhaltigkeit fördern und eine Verbindung zwischen der Gemeinschaft und der Umwelt zu schaffen.

Und genau wie seine Vorgänger nutzt der etwa 4,5 m hohe und 1.250 kg schwere künstliche Baum PV-Paneele, die an den Ästen angebracht sind, um Strom aus der Sonne zu erzeugen. Mit diesem Strom speist er die nächtliche Beleuchtung und versorgt USB-Ladestationen für mobile Geräte, kostenloses WLAN für die Umgebung, einen LCD-Bildschirm mit Informationen, z.B. über die vom Baum erzeugte Strommenge. Außerdem bietet der Baum mit regenerativer Energie gekühltes Wasser sowie einen Trinkbrunnen für Tiere.

Es gibt drei eTree-Modelle, vom einfachen Zwei-Blatt-Baum namens Hadar mit zwei Paneelen und 400 W, bis zum größeren Deluxe-Baum mit sieben Solar-Blättern, 1,5 kW und mehreren Docking-Stationen für Ladegeräte, wie das installierte erste Exemplar, das schätzungsweise 100.000 $ kostete.

Nachdem bereits Bäume in verschiedenen Städten Israels und sogar in den USA gepflanzt wurden, wird im Mai 2017 im französischen Nevers der erste eTree in Europa eingeweiht, und auch Kasachstan soll demnächst einen Solarbaum bekommen, ebenso wie Berlin. Die Firma hat zu diesem Zeitpunkt etwa 500 Anfragen weltweit von potentiellen Kunden. Es lassen sich aber keine weiteren Installationen belegen - und die Firma ist inzwischen nicht mehr existent.

Einen Solarbaum, der wie ein stark abstrahierter Tannenbaum aussieht, bietet die Firma PentaSolar GmbH i.G. aus Saarbrücken als praktikable Lösung für den Hausgebrauch zu einem Preis von 2.500 € an - vermutlich an 2014. Tagsüber läßt er PV-Module erkennen und nachts, besonders zur Weihnachtszeit, verwandelt er sich in eine beleuchtete Skulptur, sofern die Hauptachsen des Solarbaumes mit den optionalen LEDs ausgestattet sind.

Dies liegt an dem kurzen Stamm und den fünf dreieckigen PV-Modulen, die kegelförmig um die Hauptachse angeordnet sind. Sie laufen spitz nach oben zu, haben eine Kantenlänge von 100 cm und eine Höhe von 167 cm. Die Gesamthöhe des Solarbaums beträgt 2,2 m und ist damit etwas größer als die meisten Weihnachtsbäume. Mit seiner Nennleistung von 0,5 kW können damit in Deutschland je nach Standort jährlich 350 – 450 kWh Solarstrom erzielt werden.

Der tannenförmige Aufbau führt dazu, daß der Solarbaum SB-500/30° über eine Ausrichtung von 360° verfügt und auch in den Morgen- und Abendstunden Sonnenenergie liefert, die direkt im Haushalt verbraucht und nicht eingespeist wird - im Gegensatz zu den regulären, auf dem Dach aufgestellten PV-Anlagen, die vor allem in den Mittagsstunden Strom erzeugen. Dies geschieht, indem jedes Modul durch einen eigenen Wechselrichter gesteuert wird, so daß aus unterschiedlichen Einstrahlungen auf die fünf Modulflächen keine Drosseleffekte auf das Gesamtsystem resultieren.

Der Aufbau ist einfach, da das komplett vorinstallierte System bereits alle Komponenten wie Module, Wechselrichter und Verkabelung enthält und nur noch auf einem Fundament montiert und an die Hauselektrik angeschlossen werden muß. Über tatsächliche Verkäufe des gewöhnungsbedürftigen Systems läßt sich aber nichts finden.

Als mindestens genauso häßlich wie den obigen USB Solar Charger Tree betrachte ich den Mini-Solarbaum, den Wissenschaftler des VTT Technical Research Center Ltd. in Finnland im Februar 2015 vorstellen. Das VTT ist eine multitechnologische Organisation für angewandte Forschung, die dem finnischen Ministerium für Arbeit und Wirtschaft untersteht und die größte Organisation ihrer Art in Nordeuropa ist. Interessant ist allerdings die Technologie, die hinter dem Konstrukt steht.

Der Baum, der aus vom VTT entwickelten Biomaterialien auf Holzbasis 3D-gedruckt ist, gewinnt Energie aus Innen- und Außenlicht und wandelt diese in Strom für kleine elektronische Geräte wie Handys, Luftbefeuchter, Thermometer und LED-Glühbirnen um. Hierfür ist er mit mehreren flexiblen, gemusterten Solarzellen-Blättern ausgestattet, die ebenfalls in einem von VTT entwickelten Verfahren 3D-gedruckt werden. Je mehr Paneele man anbringt, desto mehr Energie kann der Baum ernten.

Außerdem ist jedes Blatt mit einem eigenen Multi-Power-Converter ausgestattet, der nicht nur Licht in Strom umwandelt, sondern auch aus Temperaturunterschieden und Vibrationen Energie gewinnt, wie sie beispielsweise durch Wind verursacht werden. Diese Technologien werden ausführlich im Kapitel Miro Energy Harvesting behandelt.

Die Herstellung von Baum und Blättern wird durch ein neues Massenproduktionsverfahren ermöglicht, das es Designern erlaubt, funktionelle Objekte aus organischen Photovoltaik-Solarpaneelen herzustellen, Die ultradünnen Paneele sind 0,2 mm dick und enthalten Elektroden und Polymerschichten. Eine Anordnung von 200 Blättern erzeugt 3,2 A Strom und 10,4 W Leistung, wenn sie im Freien in einem sonnigen Klima aufgestellt wird.

Technisch sehr ähnlich aufgebaut wie das o.e. Modell Lotus Mobile ist ein SmartFlower POP genannter blumenförmiger Photovoltaik-Generator, dessen Einführung der französische Solarmodulehersteller EDF ENR Solar im März 2015 ankündigt. Hergestellt wird der Solargenerator von der SmartFlower Solar GmbH in Österreich, doch angeboten wird er vorerst ausschließlich in Frankreich, wo er in den klimatischen Bedingungen von Lyon 3.400 - 4.000 kWh pro Jahr produzieren soll.

Das neue System, das auf dem Boden montiert wird, gibt es in zwei Varianten: Die seit 2010 angebotene Variante SmartFlower kann ihre Solarblütenblätter vollständig in einem dafür vorgesehenen Gehäuse verschwinden lassen. Die neue 3,2 kW Variante SmartFlower POP hat hingegen einen fest verankerten Zentralfuß und eine Verkleidung, deren Farbe der Kunde frei wählen kann. Mit dem Sonnenaufgang setzt sich der hochentwickelte Solargenerator automatisch in Bewegung und folgt dank einer horizontalen und vertikalen Doppelachse wie eine Sonnenblume dem Pfad der Sonne. Bei Sonnenuntergang schließt sich die Blüte automatisch.

Die Blume verfügt über 18 Blütenblätter mit jeweils 40 Solarzellen und erreicht nach vollständiger Entfaltung eine Fläche von 18 m². Die Stromproduktion kann über ein Monitoring-System online überprüft werden. Bei starkem Wind > 53 km/h wird die Sicherheitsschließung der SmartFlower ausgelöst. Das Gerät ist außerdem mit einem Selbstreinigungssystem für die Blätter ausgestattet, das jeden Tag bei Sonnenaufgang aktiviert wird. Zur Maximierung des Eigenverbrauchs gibt es zudem ein Steuersystem zur elektrischen Wassererwärmung, die bei völliger Auslastung des Generators angeschaltet wird.

Ein vormontierter Wechselrichter befindet sich in der Verkleidung, und dank der Plug & Play-Konnektivität stehen den Kunden schlüsselfertige und einfach zu bedienende Generatoren zur Verfügung, die nur an das Stromnetz des Gebäudes angeschlossen werden müssen und ohne die Installation sonstiger Vorrichtungen sofort funktionsfähig sind. Und bei einem Umzug kann die Blume einfach herausgezogen und mitgenommen werden.

Im Jahr 2018 wird die SmartFlower von der Firma Energy Management Inc. (EMI) aus Boston übernommen. Ab diesem Zeitpunkt sind diverse Verkäufe dokumentiert - in Chile, Dänemark, Großbritannien, Italien, Spanien, Taiwan, den USA und anderswo. Im Februar 2021 wird berichtet, daß nun auch die Joint Base San Antonio in Texas zwei Exemplare der blumenförmigen Solaranlagen in Betrieb genommen habe.

Im April 2015 wird im Zabeel Park in Dubai die erste Smart-Palm installiert, ein von dem lokalen Start-Up D-Idea Media (o. Didea Media) geschaffener Ort, wo man sich nach einem Städte-Trip ausruhen, das Smartphone laden, kostenlos im Netz surfen und sich via Touchscreen weiter informieren kann. Die Energie dafür liefern die mit effizienten Solar-Paneelen ausgestatteten Palmenblätter. Im Juni wird eine weitere Palme am Strand in der Nähe des Burj Al Arab eingeweiht, später eine dritte am Kongreßzentrum des Dubai World Trade Centre.

Die 6,50 m hohen Solar-Palmen sind mit 13,8 m² monokristallinen Solarzellen mit einem Wirkungsgrad von 21 %  auf den Blättern ausgestattet und erinnern vom Prinzip her an die o.e. eTrees von Sologic, verfügen jedoch über mehr Features. Neben acht Ladeports bildet jede einzelne Palme einen Wifi-Hotspot mit einem Radius von 100 m. Im Stamm integrierte Touchscreens und Displays informieren über aktuelle Tagesereignisse, Politik, Wirtschaft, das Wetter und mehr. Zudem dienen sie als Orientierungshilfe in der Stadt.

Es gibt Selfie-Kameras, die es ermöglichen Bilder von sich und der futuristischen Palme anzufertigen, und zum Schutz der Nutzer ist sie mit einer 360°-Infrarotkamera ausgestattet und wird rund um die Uhr überwacht. Auch kann man jederzeit einen Notruf-Knopf betätigen. Und letztlich bietet jede Palme Sitzgelegenheiten und Schatten - und leuchtet im Dunkeln mit der tagsüber gespeicherten Solarenergie.

In den ersten vier Monaten der Nutzung der Smart Palms werden über 2.100 Geräte aufgeladen und mit den integrierten Kameras etwa 2.000 Selfies aufgenommen.

Eigentlich will die D-Idea Media nun das Projekt einer Serienproduktion der Smart Palms mittels 3D-Druck aus faserverstärktem Kunststoff angehen, um in Dubai in naher Zukunft 103 weitere stromproduzierende Palmen zu errichten, denn die Stadt plant, die Palmen an jedem Strand in den Gemeinden Al Mamzar, Jumeirah und Umm Suqeim aufzustellen. Darüber hinaus entwickelt die Firma u.a. ein Smart Power Pole genanntes System mit Solarpaneelen und einem kleinen Darrieus-Rotor, sowie einen solarbetriebenen Smart Changing Room für den Strand.

In den Jahren 2018 und 2019 tourt das Unternehmen mit einer mobilen Smart Palm, doch trotz dieser Anfangserfolge und der Unterstützung durch die Stadtverwaltung von Dubai lassen sich keine weitere Installationen nachweisen - und die D-Idea Media gibt es inzwischen auch nicht mehr. Dafür werden die Smart-Palms später von der kroatischen Firma Solvis (s.u.) angeboten.

Ebenfalls im April 2015 - und sehr passend - stellen die Schweizer Künstler Drzach & Suchy aus Basel ein umweltfreundliches Design vor, um einen Hauch der Tropen in ihre kühle Heimat zu bringen. Der Prototyp ihrer Musa Lampyris genannten Solarpalme verbindet den ikonischen Baum wärmerer Gegenden mit der Solarenergie und leuchtendem Stoff - und kann so jede Straße der Welt in ein malerisches Umfeld verwandeln. Das schweizerische Designbüro ist uns bereits bei den piksol genannten solaren Gebäudefassaden des Jahres 2010 begegnet.

Die nun gezeigte autarke Solarpalme für den Innen- und Außenbereich sieht aus wie eine normale, natürliche Palme, ist aber gleichzeitig eine selbstversorgende Lampe. Tagsüber sammelt sie über die Oberseite ihrer erdig-grünen Photovoltaik-Blätter Sonnenenergie und speichert diese in einem in ihrer Basis installierten Akkumulator. Nach Einbruch der Dunkelheit wird die gesammelte Energie genutzt, um den unteren Teil der Blätter mit Strom zu versorgen und so für eine lebendige, helle Beleuchtung zu sorgen. Über einen integrierten USB-Anschluß kann die Energie auch zum Aufladen mobiler Geräte verwendet werden.

Der obere Teil jedes Blattes besteht aus mehreren DSSC-basierten Solarmodulen, die so konstruiert sind, daß sie mit Teilschatten und suboptimalen Sonnenwinkeln zurechtkommen. Zusätzlich sind die Module mit einem speziellen Grünfilter bedeckt, um ein naturnahes Aussehen zu erzielen, ohne die Energiegewinnung zu beeinträchtigen. Der untere Teil jedes Blattes besteht aus einem einzelnen Blatt eines lumineszierenden Stoffes, der mit natürlich aussehenden Mustern verziert ist, die beliebig angepaßt werden können, um das Aussehen der jeweils gewünschten Palme zu imitieren.

In der blassen Schweizer Sonne kann jeder Baum bis zu fünf Stunden lang leuchten, aber das Duo arbeitet weiter an der Helligkeit, der Dichte der Paneele und neuen Photovoltaikzellen, um so viel Licht wie möglich aus den futuristischen Wedeln zu holen - und geht sogar so weit, gleich mehrere Palmenarten entwerfen.

Um sowohl das natürliche Aussehen als auch die hohe Effizienz der Oberflächen von Musa lampyris zu erhalten, arbeiten die Designer bereits seit 2013 wir mit dem Hersteller von Präzisionsgeweben Sefar und mit G24 Power zusammen, dem Weltmarktführer bei der Entwicklung und Herstellung von Farbstoffsolarzellen. Dadurch gelingt es ihnen die jüngsten Fortschritte bei lumineszierenden Geweben und flexiblen Solarmodulen zu nutzen.

Im Mai 2015 melden die Blogs, daß der Titanic- und Avatar-Regisseur James Cameron als Geschenk zum 50. Geburtstag seiner Frau Suzy Amis Cameron fünf solare Sun Flowers entworfen hat, die auf dem Campus der MUSE School in Malibu aufgestellt werden, einer von ihr und ihrer Schwester Rebecca Amis mitbegründeten Privatschule, in die auch die Kinder des Ehepaars gehen. Cameron selbst hat sich schon früh für Solartechnik entschieden und nicht nur seine Filmsets auf Solarenergie umgestellt, sondern auch auf seinem Grundstück in Santa Barbara County eine 50 kW PV-Anlage errichten lassen.

Die vielleicht größte Veränderung, die Cameron in der Produktionslandschaft vorgenommen hat, ist der Bau einer wirklich ,grünen’ Leinwand. So hat er eine Reihe von Tonbühnen in Manhattan Beach, Kalifornien, zu einem umweltfreundlichen Studiogelände mit erneuerbaren Materialien, einem Kompostierungsprogramm und einem eigenen Fahrradverleih umgebaut. Das Herzstück ist eine 1 MW Solaranlage auf dem Dach, mit der die Stromrechnung für eine Produktion auf Null sinken wird.

Die neuen Sonnenblumen sind bis zu 10 m hoch, haben einen Durchmesser von 8,7 m und bestehen aus jeweils zehn zentralen Paneelen und vierzehn Blütenblättern, die an einem robusten Mast befestigt sind. Die zweiachsige Nachführtechnik stammt von dem der deutschen Kirchner Solar Group angehörenden Solarunternehmen Sonnen Systems (das es inzwischen aber nicht mehr gibt).

Das netzgekoppelte System erzeugt etwa 260 kWh pro Tag, was 75 - 90 % des Strombedarfs der Schule deckt, aber Cameron glaubt, daß die Module in den kommenden Sommermonaten die vollen 100 % decken könnten. Sein Team hat auch ein webbasiertes Dashboard-Tool entwickelt, mit dem die Schüler die Energieerzeugung im Klassenzimmer überwachen können.

Anstatt selbst ein Solar-Start-Up zu gründen, um die Sun Flowers in Produktion zu bringen, arbeitet Cameron daran, alle Konstruktionsunterlagen für jedermann als Open Source zugänglich zu machen. Er hat ein Patent angemeldet, um zu verhindern, daß jemand anderes die Urheberschaft für sich beansprucht, und sobald er dieses Patent erhalten hat, wird er alle Informationen öffentlich zugänglich machen. Bislang läßt sich dies aber nicht bestätigen.

Auch auf der im Mai beginnenden Weltausstellung EXPO 2015 in Mailand stehen Solarbäume - die den Blickfang für den später mehrfach ausgezeichneten  Deutschen Pavillon bilden, dessen Thema ,Feeding the Planet, Energy for Life’ lautet. Das inhaltliche Konzept stammt von der Milla & Partner GmbH, Stuttgart, während das räumliche Konzept, die Architektur und die Generalplanung der Schmidhuber Brand Experience GmbH aus München obliegen.

Zentrales Gestaltungselement des Pavillons sind Membrandächer in Gestalt aufstrebender Pflanzen, deren Konstruktion und bionische Formensprache aus der Natur abgeleitet ist. Diese sogenannten ,Ideen-Keimlinge’ verbinden Innen- und Außenraum, Architektur und Ausstellung miteinander und spenden gleichzeitig Schatten während des heißen italienischen Sommers.

Dank der flexiblen, gedruckten Organischen Photovoltaik-Technologie (OPV) der BELECTRIC OPV GmbH (später: OPVIUS GmbH), die es den Architekten ermöglicht, die folienintegrierten Module optisch nach eigenen Vorstellungen zu gestalten und in das Gesamtdesign des Pavillons zu integrieren, werden aus den Keimlingen energieerzeugende Solarbäume.

Die flexiblen, sechseckigen OPV-Module für das Blätterdach gibt es in vier Varianten mit entweder 340 oder 880 mm Durchmesser und unterschiedlichen aktiven Bereichen. Insgesamt werden 1.000 kleine und 250 großen Module mit einer Gesamtfläche von rund 120 m² optisch unauffällig in das an der Struktur befestigte wabenförmige Stahlnetz eingefügt. Versehen mit einer speziell entwickelten Anschlußtechnik der U.I. Lapp GmbH und angeschlossen an ein Speichersystem der Hager Vertriebsgesellschaft mbH & Co. KG, speichern die Solarbäume tagsüber die Energie, die den Pavillon nachts erleuchtet.

Nach dem Ende der EXPO im Oktober stellt sich die Frage der Weiterverwendung der Bäume. Schließlich läßt sie die Firma Merck KGaA von den Unternehmen Carl Stahl und ASCA GmbH & Co. KG aus Kitzingen (andere Quellen: OPVIUS) im Hinblick auf Dauerhaftigkeit, Witterung und höhere Schneelast in Deutschland überarbeiten. Drei dieser optimierten OPV-Solarbäume stehen seit 2018 im neugestalteten Eingangsbereich der Merck in Darmstadt.

Die ASCA, die sich selbst als Weltmarktführer im Bereich der organischen Photovoltaik bezeichnet und eine Tochtergesellschaft der HERING Gruppe ist, bietet auch selbst einen Solarbaum in modernem und futuristischem Design an, der im Rahmen eines Wettbewerbs der Gemeinde Löchgau im Landkreis Ludwigsburg und in Zusammenarbeit mit  der Firma Bischoff Glastechnik (BGT) entwickelt wurde.

Wie im Oktober 2021 berichtet wird, versorgt der Solarbaum eine E-Bike-Ladestation in einer Seniorenresidenz mit umweltfreundlicher Energie. Er besteht aus neun halbtransparenten, jeweils rund 2,5 m langen OPV-Modulen, die zwischen zwei Polycarbonatplatten laminiert sind, während die Flachstahlelemente der Struktur von der Schlosserei Kirchknopf aus Oberriexingen hergestellt worden sind. Für den Energiebaum werden grüne OPV-Folien genutzt. Diese lassen sich aber auch in den Farben Blau, Rot und Grau produzieren.

Aus dem Jahr 2016 ist ein vom indischen Central Mechanical Engineering Research Institute (CMERI) in Durgapur, Westbengalen, entwickelter, patentierter und in Neu-Delhi in Betrieb genommener Solarstrombaum zu erwähnen, der die gleiche Menge an Strom wie eine herkömmliche Anlage erzeugt, allerdings auf einer viel kleineren Fläche. Drei Standorte in Westbengalen haben an einem Pilotprojekt teilgenommen und gezeigt, daß der Solarbaum ordnungsgemäß funktioniert.

Der Solar Power Tree ist ein baumartiges Gebilde mit vertikal ausgerichteten Ästen, an denen etwas wirr ausgerichtete Photovoltaikmodule befestigt sind. Er hat eine Energieerzeugungskapazität von 5 kW, benötigt aber nur 4 m² Land im Vergleich zu den 400 m², die eine herkömmliche Solaranlage mit der gleichen Leistung benötigt, was in städtischen und ländlichen Regionen Indiens, in denen die verfügbaren Flächen knapp sind, sehr sinnvoll ist. So zumindest laut dem CMERI.

Der Baum lädt ein Batterie-Backup-System, das mit einer vollen Ladung zwei Stunden Licht nach Sonnenuntergang liefern kann. Außerdem ist er selbstreinigend und verfügt über einen eingebauten Wassersprinkler, der Verschmutzungen beseitigt, die die Effizienz beeinträchtigen könnten. Künftige Versionen des Geräts sollen mit einem Drehmechanismus ausgestattet werden, damit der Baum der Sonne folgt und so seine Leistung maximiert. Der Preis für ein 5 kW Modell liegt bei schätzungsweise 7.500 $.

Die Technologie wird an vier indische Unternehmen lizenziert, und tatsächlich sind im Netz später diverse entsprechende Angebote zu finden, z.B. von den Herstellern Iysert Energy Research Pvt Ltd. und Surya Power Tree.

Im März 2022 zertifiziert Guinness World Records (GWR) den größten Solarbaum der Welt. Die Konstruktion mit einer PV-Paneelfläche von 309,83 m² wurde ebenfalls CMERI konzipiert und errichtet, das zum Council of Scientific and Industrial Research (CSIR) der Regierung gehört, und steht im Kompetenzzentrum für Landmaschinen in Ludhiana im Bundesstaat Punjab.

Das einzigartige Bauwerk hat eine Erzeugungskapazität von 53,6 kW und soll pro Tag 160 - 200 kWh erzeugen.

Interessanterweise erscheint im Mai in dem Fachmagazin Renewable Energy ein von indischen Wissenschaftlern der Amity University in Noida im Bundesstaat Uttar Pradesh verfaßter Bericht mit dem Titel ,Solar Photovoltaic Tree: Urban PV power plants to increase power to land occupancy ratio’, der Solarbaumlösungen beschreibt, die sowohl für netzgebundene als auch für netzunabhängige Anwendungen eingesetzt werden können, bei denen die Platzverfügbarkeit eine große Einschränkung darstellt.

Es werden vier verschiedene Systemkonfigurationen vorgeschlagen, die alle ein besseres Verhältnis zum Flächenverbrauch aufweisen sollen als herkömmliche Freiflächenanlagen. In einer Reihe von Simulationen wird die Leistung der vier Entwürfe mit einer installierten Leistung von jeweils 20 kW gemessen und mit der Leistung herkömmlicher PV-Freiflächenanlagen verglichen. Die vier Systeme - Tulip Tree, Sunflower Tree, Marigold Tree und Daisy Tree (Tulpe, Sonnenblume, Ringelblume und Gänseblümchen) - sind nach ihren unterschiedlichen Formen benannt.

Die Studie kommt zu dem Schluß, daß „mit der Idee, ein Minimum an Land zu nutzen und ein Maximum an Strom mit Hilfe von PV-Anlagen zu produzieren, der PV-Baum die beste und optimierte Lösung sein könnte“. Um die praktischen Anwendungen des in der Arbeit beschriebenen Konzepts zu untersuchen, soll nun auf dem Campus der Universität ein Prototyp installiert werden.

Ebenfalls etwa 2016 tritt das kroatische Unternehmen Solvis aus Varaždin auf den Markt, das Solarbäume mit anmutigen Metallzweigen und blattförmigen Photovoltaik-Paneelen herstellt. Die Firma scheint eine Tochter der deutschen Solvis (früher: Solvis Energiesysteme, später von Capiton übernommen) aus Braunschweig zu sein, einem in den 1980ern gegründeten Hersteller von Solaranlagen und Wärmepumpen.

Die Smart Solar Trees, die von runden Bänken umgeben sind, die Platz für bis zu zwölf Personen bieten, sind mit LED-Lichtern durchsetzt und bilden eine attraktive Ergänzung für öffentliche Plätze und Unternehmen. Sie können Telefone und andere elektronische Geräte aufladen, einschließlich Laptops und E-Bikes.

Die 4 m hohe Stahlkonstruktion vom Typ SV10-45 E wird vollständig von 18 PV-Modulen in Form eines Blattes gespeist, die 810 W Energie erzeugen und nachts als leuchtende Blätter mit wählbarer Farbe für die dekorative Beleuchtung sorgen. Die Stromzwischenspeicherung erfolgt mittels zwei  145 Ah Akkus.

Zur serienmäßigen Ausstattung gehören sechs USB-Anschlüsse, sechs 230 V-Schuko-Steckdosen 230 V sowie die 18 W starke LED-Beleuchtung. Zusätzliche Optionen sind ein mobiler Wi-Fi-Hotspot, ein LCD-Monitor für die Stromproduktion, eine Videoüberwachung u.ä. Daneben bietet das Unternehmen einen Solar-Sonnenschirm, einen Solar-Liegestuhl und eine Solar-Sitzbank an.

Ein weiteres Unternehmen, das in dieser Zeit den Weg in die Blogs schafft, ist die in North Carolina ansässige Firma Spotlight Solar aus Chapel Hill, die im Jahr 2010 von Craig Merrrigan, Thomas Caffey und gegründet wurde. Das Unternehmen stellt vier verschiedene Solarbaumdesigns in diversen Farben her, die u.a. in Zoos, Sportstadien, Schwimmbädern, Schulen, Versorgungsunternehmen und sogar im Kennedy Space Center aufgestellt werden. Jeder Solarbaum mit einer Leistung von 3,6 kW hat eine maximale Jahresproduktion von 5.600 kWh.

Die mehr als 6,5 m hohen Systeme spenden Schatten und versorgen die Beleuchtung, laden tragbare elektronische Geräte auf und haben in manchen Fällen sogar Fernsehbildschirme eingebaut. Sie sind zwar in erster Linie für kommerzielle und öffentliche Räume gedacht, können aber auch in Wohnhäusern installiert werden, obwohl sie wesentlich teurer sind als ein durchschnittliches PV-Dachsystem.

Im Vergleich zu vielen anderen Firmen ist die Spotlight Solar stabil - und noch im Juni 2024 werden neue Installationen gemeldet, z.B. aus der spanischen Stadt Valencia, wo mit einer Gesamtinvestition von rund 370.000 € mehrere Solarbäume zum Aufladen von kleinen Elektrofahrzeugen und mobilen Geräten installiert.

Und in Zusammenarbeit mit dem Electric Power Research Institute (EPRI) und den Firmen Alliant Energy und H & H wird in Madison, Wisconsin, ein ganzer Wald aus Solarbäumen gepflanzt. Bei diesem Projekt handelt es sich um die bisher größte Installation von Spotlight Solar-Bäumen. Die 23 markanten energieerzeugende Strukturen besitzen zusammen 264 PV-Module. Im Stadtzentrum von Miami werden sieben Bäume im Bayfront Park errichtet, weitere Referenzen finden sich auf der Homepage der Spotlight Solar.

Im Dezember 2017 zeigt das indische Unternehmerpaar Samit Choksi und Priya Vakil das nach eigenen Angaben „fortschrittlichste integrierte Plug-and-Play-System für Schatten, Wasser und Energie“. Das Ulta Chaata genannte Produkt, das ein wenig wie ein umgedrehter Regenschirm aussieht, verfügt über Solarpaneele auf der Oberseite, ein Vordach, das Regenwasser sammelt, sowie darunter eine LED-Beleuchtung.

Das aus poliertem Edelstahl gefertigte Modell des zwei Jahre zuvor gegründeten Start-Ups Think Sustainable Lab Pvt Ltd. (ThinkPhi) aus Mumbai erzeugt nämlich nicht nur Strom aus der Sonne, der in integrierten Batterien gespeichert wird, sondern kann auch Regenwasser auffangen und in eine Filterkammer leiten, um hochwertiges Trinkwasser bereitzustellen.

Das größte Modell, der 1080XL, hat ein Vordach von 20 x 20 m und soll eine Spitzenleistung von 40 kW (andere Quellen: 45 kW) erbringen, während es gleichzeitig Hunderttausende von Litern Wasser pro Jahr auffängt und filtert, je nach den örtlichen Niederschlagsmengen. Kleinere Einheiten, wie das Modell 1080 mit einem 4 x 4 m großem Schirmdach, verfügen nur über eine ausreichende Solarkapazität für den Betrieb der LED-Beleuchtung.

ThinkPhi hat nach eigenen Angaben bereits etwa 200 Geräte verkauft, die an über 60 Orten im ganzen Land zu sehen sind, unter anderem auf Bahnhöfen und Universitätsgeländen in Bombay, Pune und Bangalore. Die Firma rechnet damit, bis Ende des Jahres noch weitere 300 Stück abzusetzen. Die Preise für die Geräte beginnen bei etwa 1.500 $ für das kleinste Modell, und alle Modelle werden mit einer 15-jährigen Garantie geliefert.

Überhaupt scheinen Solarbäume und -blumen in Indien besonders gut anzukommen. Als weiteres Beispiel sei deshalb die 2018 an der Pandit Deendayal Petroleum University gegründete Firma PowerTree in Gandhinagar genannt, die Solaranlagen  einer breiten Produktpalette von 1 - 25 kW herstellt, die ähnlich wie die obigen SmartFlower über PV-Blütenblätter verfügen, die sich in diesem Fall aber nicht öffnen und schließen lassen.

Der gleichnamige PowerTree (o. Imagine PowerTree) verfügt immerhin über ein automatisches Nachführsystem und ist in der Lage, LED-Leuchten und Überwachungskameras mit Strom zu versorgen sowie Telefone und Laptops aufzuladen. Bereits im ersten Jahr wird im Dorf Shatrunda, Kheda, ein PowerTree installiert, primär zur Stromversorgung einer Wasseraufbereitungsanlage der Oil and Natural Gas Corporation Ltd. (ONGC), die pro Tag 4.000 Liter Trinkwasser bereitstellt.

Im Jahr 2020 erhält sas Unternehmen einen Auftrag von Gandhinagar Smart City zur Installation von 24 Imagine PowerTrees in der gesamten Stadt. Die mehrfach ausgezeichnete Firma hat bislang 16 Designpatente für verschiedene Formen des Solarbaums angemeldet.

Bereits im März 2018 wird in Tainan, Taiwan, der erste Spatenstich für den Bau des Industrieparks Shalun Smart Green Energy Science City gesetzt, dessen Entwicklung im Jahr 2016 begonnen hatte. Der Bau wird durch das Industrial Technology Research Institute (ITRI) durchgeführt und soll 2020 fertiggestellt werden.

Schon Ende 2019 wird das auffälligste Wahrzeichen der Industrieparks vollendet, ein einzelner, gewaltiger Solarbaum, der im ,Demonstrationsfeld der grünen Energietechnologien’ steht, das sich hauptsächlich auf die Ausstellung und Erprobung verschiedener entsprechender Anlagen konzentriert. Die beiden Hauptthemen ,Solarenergie’ und ,Bäume’ spiegeln in diesem Fall das Thema der grünen Energietechnologie und der natürlichen Umgebung des Gebiets wider.

Der dreiteilige Stamm des von dem taiwanesischen Designbüros Bio architecture Formosana entworfenen Baumes besteht aus einer Stahlrohrstruktur, die in einem gemeinsamen Dach zusammenläuft, auf dem sich 156 PV-Paneele befinden. Weitere technische Details sind nicht zu finden. Der schattige Raum unter dem Baum bildet einen Ort, an dem Menschen eine Pause einlegen können, und bietet gleichzeitig öffentliche Aufklärung über erneuerbare Energie und öffentliche Kunst. Nachts wird das Ganze allerdings in so unsäglichen LED-Farben angestrahlt, daß - zumindest mir - die Augen weh tun.

Im August 2019 gewinnen das in Deutschland und Australien beheimatete Laboratory for Vision Architecture (LAVA) und das australische Designbüro ASPECT Studios den internationalen Wettbewerb für die Gestaltung des neuen Zentralparks im Bezirk 1 von Ho-Chi-Minh-Stadt in Vietnam, der den bestehenden 23.-September-Park ersetzen und erweitern wird, in welchem das wichtige jährliche Frühlingsfest gefeiert wird.

Der 16 Hektar große, langgestreckte Park befindet sich an der Stelle, an der sich der erste Bahnhof Südostasiens befand, wo derzeit ein Busterminal in Betrieb ist, und wo in naher Zukunft die erste U-Bahn-Station Vietnams entstehen wird. Der neue Park soll eine Hommage an das industrielle Erbe der Stadt bilden, mit Gehwegen, die über die Eisenbahnschienen aus dem 19. Jahrhundert führen. Der neue Entwurf wird das Erscheinungsbild seines Vorgängers beibehalten, aber mehr Funktionalität bieten: Skulpturengärten, Kunstgalerien im Freien, Wasserspiele, Pavillons für Musik- und Theateraufführungen, einen Skatepark, Sportzonen und Spielplätze.

Um die Energieeffizienz des Central Park zu verbessern, sollen drei Arten von umweltfreundlichen Strukturen installiert werden, die jeweils nach dem Vorbild von künstlichen Pflanzen und Bäumen gestaltet sind. Die ,Wasserreinigungsbäume’ werden Regenwasser zur Wiederverwendung für die Bewässerung, Trinkbrunnen und Hydranten auffangen, während die ,Belüftungsbäume’ den städtischen Wärmeinseleffekt reduzieren und frische Luft erzeugen sollen.

Als dritte futuristische Struktur gibt es die ,Solarbäume’, die mit abgewinkelten Sonnenkollektoren ausgestattet erneuerbare Energie für die Stromversorgung der Ladestationen, der Informationsbildschirme und des Wi-Fi-Systems des Parks erzeugen. Der Baubeginn für den Central Park ist für das Jahr 2020 geplant, läßt sich bislang aber nicht belegen.

 

Als im Oktober 2020 der von Grimshaw Architects in Großbritannien entworfene ,Pavillon der Nachhaltigkeit’ des Emirats Dubai für die EXPO 2021 enthüllt wird, in welchem Technologien und Geschichten über die Art und Weise, wie wir die Natur heute verstehen, vorgestellt werden, zeigt sich, daß er über einen festen großen sowie mehrere kleine Energiebäume verfügt, die sich mit der Sonne drehen, um Solarenergie einzufangen.

Der Pavillon, der als wichtigstes dauerhaftes Gebäude innerhalb des Nachhaltigkeitsviertels an einem der Haupteingänge des Geländes steht, umfaßt 6.000 m² Ausstellungsflächen, die größtenteils in den Boden eingelassen sind. Diese Flächen sind mit Erddächern bedeckt und werden von einem 135 m breiten, baumähnlichen Vordach beschattet, das zu 97 % aus recyceltem Stahl besteht und 1.055 Solarpaneele trägt. Dieses schräge, ovale Vordach, das von dem trockenheitstoleranten Ghaf-Baum inspiriert ist, wird von einer zentralen Säule getragen.

Zusammen mit den 18 kleinen, sonnennachgeführten Solarbäumen, die es umgeben, entsteht ein Gebäude, das seine gesamte Energie selbst erzeugt und sich auch selbst mit Wasser versorgt, indem 100 % des verbrauchten Wassers wiederverwendet werden. Das Hauptdach dient als Auffangfläche für Regen- und Tauwasser, während weiteres Wasser in kleineren Wasserbäumen aufgefangen wird, die das Hauptgebäude umgeben. Die Sonnenkollektoren auf dem Hauptdach und die Energiebäume sollen wiederum gemeinsam jährlich 4 GWh Strom erzeugen.

Die Weltausstellung wird wegen der Covid-Panik auf Oktober 2021 verschoben, und spätestens ab diesem Zeitpunkt ist die Solarbaumschule in Betrieb. Nach der Veranstaltung wird das Gebäude in ein ständiges Museum für Wissenschaft und Nachhaltigkeit umgewandelt.

Im Juli 2022 veröffentlichen Forscher des Korea Maritime Institute eine im Netz einsehbare Studie mit dem Titel ,Exploring the operational potential of the forest-photovoltaic utilizing the simulated solar tree’, in der sie zum Bau von Solarfarmen in bergigen Waldgebieten im landarmen Südkorea die Verwendung von Solarbäumen vorschlagen. Sie definieren das neue Konzept als Wald-Photovoltaik.

Im September 2022 gibt die Firma SolarBotanic Trees Ltd. aus Swallowfield bekannt, daß ihre baum- oder schirmförmigen Solarladegeräte im kommenden Jahres erhältlich sein werden. Das integrierte, skalierbare und nachhaltige Stromerzeugungssystem war erstmals 2017 (andere Quellen: 2008) konzipiert und seitdem mit Hilfe der Brunel University London, dem Advanced Manufacturing Research Centre (AMRC) der University of Sheffield und weiteren Projektteilnehmern sowie Industriepartnern wie dem globalen Logistikunternehmen Unipart entwickelt worden.

Die Firma selbst ist ein erst im Juni geschaffenes Spin-Out der Londoner SolarBotanic Ltd. und befindet derzeit noch im Prototypenstadium. Für den nächsten Schritt wird es mit fast 3 Mio. £ ausgestattet und beginnt umgehend mit der Prüfung verschiedener regionaler Standorte für ein Fertigungs- und Montagezentrum.

Die SolarBotanic-Bäume haben eine Kuppel aus blattähnlichen Paneelen, die mit Dünnschicht-Solarzellen bedeckt und für ästhetisch anspruchsvolle Standorte gedacht sind. Sie haben eine Stromerzeugungskapazität von 5 kW und können damit genug Solarenergie einfangen, um einzelne Häuser mit Strom zu versorgen oder Elektrofahrzeuge aufzuladen. Große Bäume sollen integrierte Sitzgelegenheiten bekommen, um auf Stadtplätzen oder in Kneipengärten eingesetzt zu werden.

Derzeit wird die kommerzielle Version des SolarBotanic Tree v01 entwickelt, die voraussichtlich Anfang 2023 verfügbar sein wird. Dabei wird an zwei Modellen gearbeitet, eines mit einer Höhe von 3,5 m, das andere mit 5,5 m. Ende des Jahres soll dann die Version v02 auf den Markt kommen, die mit einem KI-basierten Energiemanagementsystem, einem Batteriespeicher m Stamm und einem Schnelladesystem ausgestattet ist. Für das Jahr 2025 ist eine dritte Version v03 angedacht, die eine Kombination von Solar- und Windenergie-Erzeugungsmodulen nutzt - letztere mit patentierten Blätter, „die in der Brise flattern“.

Die SolarBotanic steht bereits in Verhandlungen mit der RAW Charging Group, einem Anbieter von Ladedienstleistungen für Elektrofahrzeuge in Großbritannien und der EU, der 200 Solarbäume im Wert von mehr als 3 Mio. £ bestellen möchte, die 2024 ausgeliefert werden sollen. In anderen Berichten ist sogar von einen ersten Auftrag die Rede. Tatsächlich wird im Juni 2023 aber gemeldet, daß sich die SolarBotanic noch immer darauf konzentriert, in diesem Jahr in die Produktion einzusteigen. Und entgegen einigen Pressemeldungen wurde ein richtiger Prototyp noch immer nicht präsentiert.

Um dieses Ziel zu erreichen, werden nun Aktien zu einem Kurs von 3,99 £ ausgegeben - wodurch von 581 Anlegern Eigenkapital in Höhe von 412.714 £ zusammenkommt, was immerhin 164 % des eigentlichen Zielbetrags von 250.001 £ ausmacht. Über weitere Schritte ist bislang nichts zu finden, und die Homepage der Firma wird zuletzt 2022 mit der Information aktualisiert, daß der Bau eines Feldprototyps am AMRC im 2. Quartal 2024 abgeschlossen werden soll.

Ein weiteres Modell, daß im November 2023 in den Blogs erscheint, stammt von der US-Firma New World Wind, die bislang durch ihre Aeroleaf genannte Technologie bekannt geworden ist, bei der eine Struktur in Form eines Baumes eine Vielzahl von gut 1 m hohen Mikro-Windturbinen mit vertikaler Achse trägt, die auf einer Savonius-Bauweise basieren. Die Idee geht auf den Künstler Jerome Michaud Lariviere zurück, der bereits 2012 in Frankreich eine Firma namens New Wind gründete und diese dann zusammen mit seinem Partner Luc Eric Krief im Jahr 2017 in das Industrieunternehmen New World Wind umwandelte. Darüber findet sich mehr im Kapitel Windenergie unter Neue Designs und Rotorformen.

Nun stellt das Unternehmen seine Aeroleaf-Hybrid-Technologie vor, bei der die Vorteile von Wind- und Solarenergie nahtlos miteinander verbunden werden, um eine Verdoppelung der elektrischen Produktion zu erzielen. Der Hybrid-Baum besteht aus Standard-Aeroleaf-Rotoren, die an der Basis um jeweils 29,5 cm² große Solarpaneele ergänzt werden, die aus einer 2 mm dicken, halbflexiblen Photovoltaikfolie bestehen und auf der Oberseite jedes Aluminium-Blütenblattes angebracht sind.

Der Aeroleaf-Hybrid 300 erzielt eine maximale Ausgangsleistung von 336 W, die sich aus 300 W aus dem Wind und 36 W aus der Sonne zusammensetzen. Zudem können die Verbraucher aus verschiedenen Farboptionen wählen, so daß sich der Hybrid-Baum nahtlos in seine Umgebung einfügen kann. Der erste Aeroleaf-Hybrid wird in Birmingham, Großbritannien, auf einem Hügel errichtet und demonstriert seine Fähigkeit, Wind- und Sonnenenergie gemeinsam zu nutzen.

Ebenfalls im November 2023 veröffentlicht Allied Market Research eine Studie mit dem Titel ,Solar Tree Market’, deren Nutzerlizenz für 5.820 $ angeboten wird. Sie umfaßt eine globale Chancenanalyse und Branchenprognose für 2023 - 2032 und untersucht Marktgröße, Anteil, Wettbewerbslandschaft und Trends. Für 2032 wird der weltweite Markt für Solarbäume auf 425,2 Mio. $ geschätzt.

Im Januar 2024 sind es Wissenschaftler der Ungarischen Universität für Landwirtschaft und Biowissenschaften (MATE), die vorschlagen, Photovoltaik-Bäume mit einem großen Abstand zwischen den Solarzellen zu bauen, um ein optimales Gleichgewicht zwischen Energieerzeugung und Wärmemanagement zu erzielen. Ihr Sonnenblumen-Design verringert die Abschattungsverluste zwischen den Paneelen und verbessert gleichzeitig die Kühlung und Wärmeableitung.

Der vorgestellte Prototyp des Solarbaums besteht aus einem 1,8 m hohen Stamm und einer flachen Holzplatte, von der fünfzehn Äste abgehen. Die Konstruktion hat einen Gesamtdurchmesser von 6,6 m und wird aus Solarmodulen mit den Maßen 180 x 60 x 3 mm gebildet, die einen Wirkungsgrad von 22 % erreichen.

Um das vorgeschlagene Design zu validieren, vergleichen die Wissenschaftler seine Leistung mit der eines flachen PV-Systems mit denselben Merkmalen. Die Tests ergeben, daß der Solarbaum bei einem Neigungswinkel von 45° eine maximale Temperatur von 38,0°C aufweist, während sich das flache System auf 49,8°C aufheizt. Dabei liefert die Solarbaumkonfiguration eine maximale Leistung von 14,54 W, während das flache System nur 11,8 W produziert. Ähnliche Resultate werden auch bei Neigungswinkeln von 30° bzw. 20° erreicht. Die empirische Ergebnisse zeigen somit, daß die Temperatur des flachen PV-Moduls die des Solarbaums um mehr als 10°C übersteigt.

Die Forscher stellen außerdem fest, daß das Sonnenblumen-PV-Modul im Vergleich zum flachen PV-Modul 85 % an Fläche einspart. Die Studie ,Sunflower solar tree vs. flat PV module: A comprehensive analysis of performance, efficiency, and land savings in urban solar integration’ ist im Netz einsehbar.

Im Mai 2024 bekommt auch Masdar City in Abu Dhabi - das eigentlich schon seit einem Jahrzehnt eine globale Vorreiterrolle spielen sollte - den ersten Solarbaum als neueste umweltfreundliche Ergänzung zu seiner Eco Plaza. Er ist als Kunstwerk konzipiert, das mit schlanken, asymmetrischen Säulen und sanft geschwungenen Solarpaneelen einen natürlichen Baum nachahmt und einen schattigen Sitzbereich bietet, während es gleichzeitig saubere Energie erzeugt.

Der 5,5 m hohe und 10 m breite Solarbaum ist mit 16 bifazialen Paneelen ausgestattet, liefert pro Tag 50 kWh und speist die Energie direkt in das Stromnetz von Abu Dhabi ein.

Die Plazierung wurde durch eine Wärmestudie von Masdar City aus dem letzten Jahr beeinflußt. In Zusammenarbeit mit dem Start-Up FortyGuard wurden über einen Zeitraum von neun Monaten mit Sensoren und Drohnen sechs Millionen Datenpunkte gesammelt. Mittels der resultierenden Wärmekarte konnten die Zonen mit hoher Hitze identifiziert werden, die es zu bekämpfen galt. Neben dem Solarbaum gehören zu aktuellen den Maßnahmen zur Beseitigung der Hitzezonen neue Bäume, Sträucher und Rasenflächen, die Eliminierung von dunklem Pflaster und Wasserspiele.

Ich denke, daß das Thema Solarbaum damit in ausreichendem Umfang präsentiert wurde.

Abschließend noch einige Informationen zu Einzelprojekten und speziellen technischen Entwicklungen, die im Laufe dieses Jahres in den Medien erschienen sind - angefangen mit der Nachricht, daß das britische Unternehmen Smith of Derby Ltd., das seit über 150 Jahren historische Uhren herstellt und in der ganzen Welt 4.500 Uhren wartet, die erste solarbetriebene Großuhr der Welt konstruiert, die im Irak errichtet werden soll.

Die Beacon Clock (o. The Beacon) war im Rahmen des Wiederaufbauplans für das vom Krieg zerstörte Land von der Universität Bagdad in Auftrag gegeben worden, um den Irakern zu zeigen, daß die Natur die Kraft hat, diese schwierigen Zeiten nachhaltig zu meistern. Die Uhr, die durch in den 40 m hohen freistehenden Uhrenturm integrierte Solarzellen betrieben wird, hat einen Durchmesser von 3,5 m und verfügt über vier Zifferblätter und eine Hintergrundbeleuchtung.

Das Projekt ist nur eines von vielen EcoTime-Produkten der britischen Firma, die sich bei der Energieversorgung, der Beleuchtung und sogar bei der Glockenbeschallung ganz auf die Kraft der Sonne und/oder des Windes verlassen. EcoTime wurde speziell für Entwicklungsländer und Länder mit schlechter oder begrenzter Stromversorgung entwickelt.

Den Meldungen im Juni 2011 zufolge sollte die Uhr eigentlich kurz schon vor der Fertigstellung stehen, aber das Projekt erlitt Rückschläge, u.a. aufgrund lokaler Probleme auf der Baustelle, die durch Unruhen verursacht wurden. Nun soll die Installation später in diesem Jahr erfolgen, an einer neu sanierten Universität in der Nähe von Bagdad, wie es inzwischen heißt. Leider läßt sich bislang keine Bestätigung dafür finden, daß dies tatsächlich gschehen ist.

Ebenfalls im Juni 2011 wird berichtet, daß die indische Tata Steel UK (ehemals Corus Group plc) in Zusammenarbeit mit dem australischen Solartechnologieunternehmen Dyesol und der Universität Swansea ein Verfahren entwickelt hat, um einen 3 m langen Stahlträger mit einer lichtempfindlichen Beschichtung zu versehen, die ihn zu einem Solarmodul macht. Damit ist die erste Entwicklungsphase der 11 Mio. £ teuren Projekt abgeschlossen, das von der walisischen Regierung durch einen Technologiezuschuß in Höhe von von 5 Mio. £ unterstützt wird.

Die Beschichtung von Stahl aus Gründen des Korrosionsschutzes oder der Ästhetik ist ein altbewährtes Verfahren. Bei der neuen Entwicklung wird mit Hilfe eines Elektrolyts eine Schicht aus Titandioxid-Pigment mit einem Ruthenium-Farbstoff auf die Stahloberfläche gewalzt. Wenn Licht auf den Farbstoff fällt, regt es Elektronen an, die von der Titandioxidschicht abgeleitet werden. Die farbstoffbasierten Solarzellen sind sowohl bei direktem Sonnenlicht als auch bei diffusem Licht wirksam, erreichen allerdings nur einen Wirkungsgrad von etwa 10 %.

Die neue Technik eröffnet viele Möglichkeiten bei der gebäudeintegrierten Photovoltaik (BIPV), wie die Beschichtung von Fenstern, Fassaden, Dächern u.a.. Tata Steel stellt in Aussicht, daß bis zu 20 % des in einem Gebäude verbrauchten Stroms durch die Stahlhülle erzeugt werden könnten.

Bereits im März hatten die Partner die zweite Entwicklungsphase angekündigt, für die im Werk Port Talbot von Tata Steel in Südwales ein Team von 50 Forschern gebildet wird, die an der Entwicklung eines verfeinerten Beschichtungsverfahrens und an der Kommerzialisierung des Prozesses arbeiten - mit dem Ziel, innerhalb von drei Jahren ein Demonstrationsgebäude zu bauen. Bislang wurde noch nichts über den Fortschritt des Projekts berichtet.

Dafür wird im Juli 2022 - also über zehn Jahre später - gemeldet, daß die Tata Steel UK eine neue dreijährige Forschungszusammenarbeit mit der Universität Swansea begonnen habe, um leichte, billige und flexible Solar-Dachplatten zu entwickeln, die auf den in Gebäuden verwendeten Stahl gedruckt werden können. Das Konzept wird nun Active Buildings genannt, da es den Gebäuden ermöglicht, ihre eigene sichere Stromversorgung zu erzeugen, zu speichern und abzugeben.

Nun ist auch zu erfahren, daß zwei Active Buildings auf dem Bay-Campus der Universität  bereits seit mehreren Jahren erfolgreich in Betrieb sind. Ziel des neuen Forschungsprojekts, das den Namen STRIPS/Tata Steel Industrial Acceleration trägt, ist es, das Potential dieser Technologie weiter zu erforschen und den Prozeß der Umsetzung in Produkte für die Industrie zu beschleunigen. Dabei sollen nun Perowskit-Solarzellen (PSC) zum Einsatz kommen, die flexibel sind und sich mit Techniken wie dem Siebdruck direkt auf Materialien wie beschichteten Stahl drucken lassen.

Die dritte Meldung im Juni 2011 betrifft eine Technologie, um auf allen ebenen Flächen etwa doppelt so viele PV-Module zu installieren als üblich. An dem PV-Rautendach, das erstmals auf der Intersolar Europe 2011 in München dem Fachpublikum gezeigt wird, arbeitet das PV-Entwicklungsunternehmen solidénergie sarl aus La Réunion im Indischen Ozean seit seiner Gründung durch Mirko Dudas im Jahr 2008. Ab 2012 erscheint das Unternehmen unter dem Namen solidenergie GmbH mit Sitz in München.

Der Schlüssel der patentierten Methode liegt darin, die PV-Module nicht mehr gegen Süden aufzuständern, sondern sie diagonal zu neigen. Dies ermöglicht es, die Module dicht an dicht und praktisch verschattungsfrei zu einem geschlossenen Feld anzuordnen, so daß die Flächennutzung auf über 90 % steigt. Dabei ist die Rautendach-Technologie für Flachdächer und Freilandanlagen gleich gut geeignet.

Als weitere Vorteile gelten, daß der Jahresertrag einer Rautendach-Installation unabhängig von Himmelsrichtungen ist, und daß die kleineren Windangriffsflächen und die geschlossene Struktur sehr stabile Installationen mit weniger Material und Ballast ermöglichen. Gleichzeitig sorgt das Rautendach für erhebliche Einsparungen, weil alle Fixkosten auf wesentlich mehr PV-Module umgelegt werden. Über die neue Bauweise wird besonders in deutschen Print- und Online-Magazinen berichtet.

Im Jahr 2016 stellt Dudas ein Diamond Roof und diverse Solarständersysteme mit den Namen K-panel, S-panel, T-panel, X-panel und Z-panel vor, und November geht das erste PV-Kraftwerk mit gedrehten Solarmodulen nach dem X-Modulprinzip der solidénergie in Betrieb, ein 7 MW Freiflächensystem auf zwei Feldern an der A3 zwischen Nürnberg und Regensburg.

Im PV-Kraftwerk Hüttberg sind die Module nicht hochkant oder quer, sondern in einer gedrehten Mittelstellung angebracht, was eine flachere Konstruktion ermöglichen und die Stromgestehungskosten minimieren soll. Und wenn eine Ecke nach unten zeigt, entstehen keine Schmutzränder mehr und die Rückstände in der unteren Ecke sollen deutlich geringer sein. Auch Schnee rutscht bei gedrehter Montage und gleichem Neigungswinkel merklich besser von den Modulen ab.

Von dieser verbesserten Selbstreinigung läßt sich auch der Systemanbieter und Projektentwickler Baywa r.e. überzeugen, der schon im März 2016 in einem klassischen Solarpark einen X-Modul-Testtisch aufgebaut hatte. Zu Beginn des Jahres 2017 wird dann der ersten komplette Solarpark mit 5 MW Leistung und X-Modul-Bauweise in England fertiggestellt.

Auf der Intersolar Europe 2017 im Mai präsentiert die Solarfirma MKG Göbel aus Öhringen erstmals das von der solidénergie entwickelte neue Freiflächensystem GMS diamond roof. Bei diesem Montagesystem werden die Module auf ,Hängematten’ aus Stahl angebracht, wobei die gesamte Modulfläche auf 2,5 m hohen Pfosten schwebt und darunter Platz für die Landwirtschaft läßt. Dies ist dann auch die letzte Meldung über diese Ansätze - von der Rautendach-Technologie ist auch nichts mehr zu hören.

Dies ändert sich erst im September 2021, als die Blogs über den 2018 von Jan Vesseur, Huib van den Heuvel und Gerard de Leede gegründeten niederländischen Modulhersteller Solarge B.V. in Weert berichten, der ein rautenförmiges 500 W Paneel entwickelt hat, das 50 % weniger wiegt als herkömmliche Module mit Glasrückwand. Das neue Produkt für Flachdächer mit begrenzter Tragfähigkeit kann mit Dachankern befestigt werden, wodurch kein Ballast mehr benötigt wird. Grundlage ist ein SOLO genannten Einzelmodul.

Initiiert und unterstützt wurde die Entwicklung von einem der größten niederländischen Bauunternehmen, Heijmans, dem Forschungsinstitut TNO, dem Solarforschungsinstitut Solliance und dem petrochemischen Hersteller Saudi Basic Industries Corp. (SABIC), der der Saudi Aramco gehört. Durch die Verwendung von faserverstärkten Polymeren und einer von SABIC zu diesem Zweck entwickelten und patentierten Reihe von Materialien wird die Grundlage für eine neue Technik zur Herstellung leichter und einfach zu recycelnder PV-Module geschaffen, die auch für schwimmende PV-Anlagen geeignet sind.

Das Solarge DUO-Panel basiert auf 72 monokristallinen M10-PERC-Zellen, mißt 2.327 x 1.137 x 14 mm und wiegt 14,5 kg bzw. 5,5 kg/m². Die Modulkonfiguration ist die typische Ost-West-Konfiguration mit einem Neigungswinkel von 12°, die grundsätzlich in jeder gewünschten Ausrichtung auf dem Dach installiert werden kann.

Der Hersteller produziert die Module derzeit in einer Pilotanlage an seiner Produktionsstätte in Eindhoven und ist dabei, die Finanzierung einer Großserienanlage abzuschließen, die Mitte 2022 in Betrieb genommen werden soll. Der kommerzielle Betrieb wird dann in der zweiten Hälfte 2023 aufgenommen, und im September ist die Different Doors Ltd. der erste Endverbraucher, der 468 SOLO-Solarpaneele von Solarge erhält. Es folgen mehrere weitere Projekte, von denen aber nur wenige mit Rauten-Paneelen ausgeführt werden.

Im April 2024 sichert sich die Firma eine Investition des Limburgs Energie Fonds (LEF) in Höhe von 1,5 Mio. € für den Bau einer geplanten zweiten Produktionsstätte, und im Mai schließt sie sich mit ENGIE und SABIC zusammen, um am SABIC-Standort in Genk, Belgien, eine 2,4 MW Solaranlage zu installieren.

Im Januar 2023 stellt dann die Firma Green Energy Systems, eine Tochtergesellschaft des in Sydney ansässigen Bausystemunternehmens New Building Systems Pty Ltd., eine neue vorgefertigte modulare PV-Lösung für Großanlagen vor, die erhebliche Kostensenkungen bieten soll, indem sie alle Edelstahlmuttern, -schrauben und andere traditionelle Befestigungen wie Bolzen, Nieten oder Klammern durch ein ,Slide-together’-Vollaluminium-Rahmensystem ersetzt, in dem auch die Verkabelung untergebracht ist - und mit dem leicht rautenförmige Strukturen gebildet werden können, die das Unternehmen als Flügeldesign bezeichnet.

Das Design des Solar Waves genannten, patentierten Systems erhöht die Festigkeit und senkt die Kosten, indem der Rahmen zu einer verschiebbaren Baugruppe vereinfacht wurde. Es kommt ohne vorgefertigte Betonfundamente aus und kann ohne Änderung des Aufbaus auf dem Boden montiert, auf stehenden Gewässern schwimmend oder als wasserdichtes Dachsystem auf Parkplätzen sowie in der Landwirtschaft installiert werden.

Die Aluminiumrahmen sind mit präzisionsgefertigten Beschlägen für obere und untere Schienen sowie mit einem aerodynamischen Tragflächenprofil an der Vorder- und Rückseite ausgestattet. Dieses Design vereinfacht nicht nur den Installationsprozeß, sondern gewährleistet auch außergewöhnliche Stabilität und Schutz, der selbst Wirbelstürmen der Kategorie 5 standhalten soll. Nach Meinung der Firma, die zudem Maschinen entwickelt hat, die eine vollautomatische Montage der vorverdrahteten Arrays in der Fabrik ermöglichen, ist es „das stärkste und billigste Solarsystem der Welt.“

Die schlüsselfertigen Plug-and-Play-Solaranlagen der Green Energy Systems sind außerdem bereits mit Befestigungselementen für ein Selbstreinigungssystem ausgestattet, um den Wartungsaufwand zu minimieren. Das System erfordert lediglich das Auffangen von Regenwasser oder einen gefüllten Wassertank in trockenen Regionen, um den Reinigungszyklus zu aktivieren. Die Maße des einzelnen 5,5 kW Solar Waves-Moduls lauten 5,8 x 4,5 m, während die Abmessungen eines ganzen 50 kW Solar Waves-Arrays 5,5 x 41,0 m betragen.

Die Lösung erinnert übrigens an die Maverick-Technologie des ebenfalls in Sydney ansässigen Unternehmen 5B Holdings Pty Ltd., auf die ich in einer späteren Jahresübersicht mit dem Schwerpunkt ,Bauroboter für PV-Farmen’ zurückkommen werde.

Im Jahr 2024 erfolgt in Sydney der erste Test eines kleinen Arrays aus drei Paneelen, die mit einem Radsystem ausgestattet sind, mit dem sich die Anlage in kürzester Zeit entfalten läßt. Nach dem Aufstellen des Arrays werden die Räder abgenommen, um bei anderen Installationen verwendet zu werden. Dem Test schließt sich das Projekt Solar Waves 1.0 an, bei dem in Billabong, Westaustralien, zwei 50 kW-Anlagen installiert werden, um zwei abgelegene Ladestationen für Elektrofahrzeuge  zu versorgen.

Bei dem nachfolgenden Projekt Solar Waves 2.0 wird in Kalifornien mit Unterstützung des Beratungsunternehmens Solar AquaGrid eine 100 kW Anlage als Pilotstudie über Bewässerungskanälen installiert, die nicht nur saubere Energie erzeugt, sondern auch die Wasserverdunstung und das Algenwachstum reduziert. Über diese Art der Sonderstandorte für PV-Anlagen findet sich mehr im Kapitelteil Solarkanäle.

Laut einer im August 2011 erschienenen Studie von Prof. Joshua M. Pearce und seinem Team an der kanadischen Queen’s University ist die Lebensdauer einer Solaranlage viel länger als die 20 Jahre, die die meisten Analysten bei der Berechnung der Kosten für Solarstrom zugrunde legen.

Die Forschung zeigt jetzt, daß die Produktivität von Spitzen-Solarmodulen nur um 0,1 - 0,2 % pro Jahr sinkt, anstatt des wesentlich höheren Rückgangs von 1 %, der noch immer in vielen Kostenanalysen verwendet wird (,A Review of Solar Photovoltaic Levelized Cost of Electricity’).

Eine praktische Bestätigung veröffentlichen die Blogs im Oktober 2012. Demnach beschloß Martin Halloway, der umweltfreundliche Gebäude entwirft, sein 30 Jahre altes Solarmodul abzubauen, um dessen Leistung zu messen. Es war sein erstes, das er 1980 gekauft hatte, ein 33 W Solarmodul von Arco. Die Tests belegen eine Leistung von 37,2 W, was wahrscheinlich auf die kühlen 10°C zurückzuführen ist, bei denen die Messungen durchgeführt wurden. Bemerkenswert ist jedenfalls, daß das Modul nach 30 Jahren immer noch die Werksspezifikationen erfüllt.

Marco Bernardi und seine Kollegen vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Cambridge veröffentlichen im Dezember 2011 eine Studie, die eine einfache Lösung dafür bietet, die Wirtschaftlichkeit der Solarstromerzeugung erheblich zu verbessern (,Solar Energy Generation in Three Dimensions’).

Statt Paneele zweidimensional flach über große Flächen auszulegen, untersuchen die Wissenschaftler die Verwendung dreidimensionaler Strukturen, simulieren die Leistung verschiedener Formen und testen mehrere von ihnen auf dem Dach eines Gebäudes am MIT.

Die Ergebnisse zeigen, daß Absorber und Reflektoren ohne Sonnennachführung, die kombiniert werden, um dreidimensionale photovoltaische Strukturen (3DPV) zu bauen, Energiedichten (kWh/m2) erzeugen können, die um den Faktor 2 - 20 höher liegen als bei stationären flachen PV-Paneelen. Zudem kann die 3D-Struktur auch Licht auffangen, wenn die Sonne in einem niedrigeren Winkel steht, und interne Reflexionen innerhalb der Struktur tragen dazu bei, die Menge des eingefangenen Lichts zu erhöhen.

Dadurch sind 3DPV-Strukturen stabilere Quellen für die Erzeugung von Solarenergie in allen Breitengraden: Sie können die Anzahl der Stunden der Spitzenstromerzeugung verdoppeln und die jahreszeitlichen, geographischen und wetterbedingten Schwankungen der Solarenergieerzeugung im Vergleich zu einem flachen Paneeldesign drastisch reduzieren.

Dabei müssen diese Strukturen nicht komplex sein. Ein einfacher, oben offener Würfel, der innen und außen mit Solarzellen bedeckt ist, kann die 3,8-fache Leistung eines flachen Paneels mit der gleichen Grundfläche erzeugen. Im Vergleich dazu erzeugt eine nachgeführte Solaranlage nur eine bis zu 1,8-fache Steigerung. Außerdem können die Elemete als flache Pakete versandt werden, die sich nach dem Zusammenbau leicht zu 3D-Strukturen aufklappen lassen. Es läßt sich aber nichts über eine weitere Beschäftigung mit diesem Thema finden.

Im Zusammenhang mit dreidimensionalen PV-Modulen sei auf einen weiteren Ansatz des Korea Electrotechnology Research Institute (KERI) in Südkorea hingewiesen, der in einer im Oktober 2021 erschienen Studie mit dem Titel ,Origami-foldable tessellated Crystalline-Si solar cell module with metal textile-based stretchable connections’ beschrieben wird.

Das Team konstruiert demnach ein faltbares Origami-Solarzellenmodul zur Abdeckung beliebiger Flächen, das eine starre Faltung ohne Flächenverlust ermöglicht. Dabei werden die 64-Zellen-Module wie Papier entlang der Falzlinien verformt, während das Metallgewebe, das den Anschluß des Moduls bildet, dehnbar und flexibel ist.

Das dreidimensionale Mosaik-PV-Kachelkonzept mit wabenartiger Struktur basiert auf einem glasfreiem, leichtem Design mit Selbstnachführung und soll 60 % mehr Energie im Vergleich zu herkömmlichen Flachmodulen erzeugen.

Im März 2023 berichten die Fachblogs erstmals über das in Vancouver ansässige kanadische Unternehmen Three Sixty Solar Ltd., das einen Solarturm entwickelt und patentiert hat, der den Flächenbedarf von PV-Anlagen um 85 - 90 % reduziert. Im einem aktuell veröffentlichten Bericht dokumentiert die Firma die ersten 16 Monate des Betriebs eines im Oktober 2021 installierten Solar-Tower-Demonstrationsprojekts.

Die Errichtung des Turms in Kelowna erfolgte in fünf Arbeitstagen, wobei ein Liftkran für die Handhabung der Montagesysteme und das Aufkleben der PV-Module auf die Gestelle verwendet wurde. Einen Herbststurm Mitte November mit Windstärken bis zu 120 km/h und mehrtägigen extremen Regenfällen, übersteht der Turm, ohne Schaden zu nehmen. Und da Schnee an den vertikal montierten Paneelen nicht haften bleibt, kann er die Stromproduktion nicht beeinträchtigen.

Angaben zur Höhe oder zu den Leistungsdaten des Demonstrationsprojekts macht das Unternehmen bislang keine. In einem Werbe-Video heißt es, daß sich Türme mit einer Höhe von 12 - 36 m aufstellen lassen, die in der Anfangsphase bis zu 250 kW Energie erzeugen sollen. Künftige Türme mit einer Leistung von mehreren Megawatt könnten dann in Netzanwendungen eingebunden werden. Ein interessanter Aspekt ist auch die Aussage, daß durch die Wärmeableitung über ein zum Patent angemeldetes internes Belüftungssystem, das den Kamineffekt-Luftstrom in den Türmen nutzt, eine Leistungssteigerung von bis zu 10 % erzielt wird.

Im November erhält die Three Sixty Solar ihren ersten Auftrag von der Firma Rocky Mountain Log and Timber in Montana, einem Hersteller von hochwertigen Blockhäusern, um in Hamilton einen Solarturm zu errichten. Im Januar 2024 folgt die Unterzeichnung einer Absichtserklärung für die Beschaffung, Herstellung, Implementierung und den Vertrieb von vertikalen Solarturmsystemen im Nahen Osten, Nordafrika und der Türkei mit den Partnern Infraforward Strategies (USA), Tareeq Al-Ahmadi Company (Irak), Fibercom Company (Türkei) und Zamil Group Trade & Services Company (Saudi-Arabien).

 

Das quantitative Jahresfazit lautet:

Bereits im Juli wird gemeldet, daß die Solarenergie die am schnellsten wachsende Branche in den USA ist und mehr Arbeitsplätze pro Megawatt schafft als jede andere Energiequelle. Derzeit sind in den USA fast 3.000 MW Solarenergie installiert, genug, um 600.000 Haushalte zu versorgen.

In Deutschland wird im November die Installation der 1.000.000sten Photovoltaik-Anlage gefeiert. Die ans Stromnetz angeschlossene Solar-Anlage steht auf dem Dach des Instituts für Forschung und Entwicklung von Sportgeräten (FES) in Berlin. Für dieses Jahr erwartet der Bundesverband Solarwirtschaft einen Ausbau der Photovoltaik-Leistung um rund 5 GW, womit Ende des Jahres insgesamt 22 GW Leistung installiert sein könnten. Tatsächlich meldet die Bundesnetzagentur im Januar des Folgejahres, daß 2011 Anlagen mit einer Leistung von sogar 7,5 GW ans Netz gingen, so viele wie noch nie.

Das britische Marktforschungsinstituts IMS Research schätzt den weltweiten PV-Zubau in 2011 auf über 26 GW (2010: 16,6 GW), womit sämtliche Prognosen übertroffen wurden.

 

Weiter mit der photovoltaischen Nutzung 2012...