Challenge #5: CESAH

Wie können innovative Raumfahrttechnologien genutzt werden, um versiegelte Flächen wie Parkplätze und Logistikareale für Photovoltaikanlagen wirtschaftlich und technologisch effizient zu erschließen und gleichzeitig eine multifunktionale Nutzung, z.B. für E-Ladestationen, zu ermöglichen?

Die Nutzung von Freiflächen-Photovoltaikanlagen (PV) auf landwirtschaftlichen Flächen wird zunehmend kritisch betrachtet, da diese Flächen für Nahrungsmittelproduktion und Naturschutz benötigt werden. Eine Alternative bieten versiegelte Flächen wie Parkplätze oder Logistikareale. Trotz des Potenzials werden diese Flächen noch nicht ausreichend für PV genutzt. Technische und wirtschaftliche Herausforderungen, wie strukturelle Anforderungen und hohe Installationskosten, verhindern eine umfassende Umsetzung. Hier können Raumfahrttechnologien als Innovationsquelle dienen, um diese Hürden zu überwinden.

Wie können versiegelte Flächen wie Parkplätze und Logistikareale unter Einsatz von Raumfahrttechnologien effizienter für Photovoltaikanlagen genutzt werden? Entwickelt innovative Konzepte, die Technologien aus der Raumfahrt, wie leichtere Materialien und fortschrittliches Energiemanagement, integrieren, um diese Flächen multifunktional zu gestalten und gleichzeitig technische sowie wirtschaftliche Hürden zu überwinden.

Aktuell gibt es zahlreiche Hindernisse, die den Ausbau von PV-Anlagen auf versiegelten Flächen behindern:

1. Hohe Kosten und Komplexität: Die Installation von PV-Anlagen auf Parkplätzen und Logistikflächen erfordert teure bauliche Anpassungen, da diese Flächen oft nicht für zusätzliche Lasten ausgelegt sind​(pv magazine USA) ​(Solar Power World).
2. Technologische Herausforderungen: Auf Parkdecks oder Logistikflächen müssen Ingenieure die strukturelle Belastbarkeit prüfen und verstärken, was die Projektkosten erhöht​(Solar Power World).
3. Multifunktionale Nutzung: Es gibt Potenzial, versiegelte Flächen nicht nur für PV, sondern auch für andere städtische Funktionen wie Ladestationen für Elektrofahrzeuge zu nutzen, was allerdings zusätzliche technische Herausforderungen mit sich bringt​(pv magazine USA).

1. Leichtbau-Materialien und Strukturen: In der Raumfahrt werden hochfeste, aber leichte Materialien verwendet, um Gewicht zu sparen und gleichzeitig hohe Belastungen auszuhalten. Diese könnten für die PV-Installationen auf Parkplätzen und Logistikflächen genutzt werden, um die Tragfähigkeit der Flächen zu schonen und die Baukosten zu senken. Leichte Verbundwerkstoffe wie Kohlenstofffaser-verstärkte Kunststoffe (CFK) könnten die herkömmlichen Trägerstrukturen ersetzen​.

2. Flexiblere und robustere Solarmodule: Die Raumfahrt setzt auf extrem widerstandsfähige, aber flexible Solarmodule, die in rauen Umgebungen effizient arbeiten. Diese Module könnten auf versiegelten Flächen, die oft starken Temperaturschwankungen und Belastungen ausgesetzt sind, verwendet werden. Durch diese flexiblen Technologien könnte eine breitere Palette von Flächen, wie etwa unebene Parkplätze oder Logistikareale, für die Stromerzeugung genutzt werden​.

3. Fortschrittliche Energiemanagementsysteme: In der Raumfahrt wird effizienter Umgang mit Solarenergie durch intelligente Energiemanagementsysteme gewährleistet. Solche Systeme könnten auch für urbane PV-Projekte übernommen werden, um die Stromverteilung zu optimieren und den Energiebedarf, z.B. für Elektrofahrzeuge, besser vorherzusagen und zu steuern​.

4. Multifunktionale Nutzung: Raumfahrttechnologien könnten zur Entwicklung multifunktionaler Anlagen beitragen, die nicht nur Solarenergie erzeugen, sondern auch als Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge dienen. Die Kombination von Solarenergie und Ladestationen könnte wirtschaftlich interessante Lösungen bieten, die den Nutzen von Parkflächen maximieren​.

• NASA Tech Briefs: Solare Energie und Materialien aus der Raumfahrt – Dieser Artikel beschreibt fortschrittliche Solarmodule und Materialien, die in der Raumfahrt entwickelt wurden und für urbane PV-Anlagen nützlich sein könnten.
• European Space Agency (ESA): Advanced materials for space applications – Die ESA beleuchtet, wie innovative Materialien für die Raumfahrt entworfen werden und welche Eigenschaften sie besonders widerstandsfähig machen.
• Solar Power on Parking Lots and Decks: Technical and Financial Considerations – Dieser Artikel beschreibt die Herausforderungen und Lösungen für PV-Installationen auf Parkplätzen​(Solar Power World).
• Multifunctional Solar Parking Lots: Benefits and Implementation - Hier wird diskutiert, wie Parkplätze mit PV-Anlagen auch als Ladestationen für Elektrofahrzeuge genutzt werden können und welche ökologischen Vorteile dies bringt​(pv magazine USA).
• Fraunhofer ISE – Potenzialstudie zu Photovoltaik auf versiegelten Flächen

  Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) bietet fundierte Einblicke in das Potenzial und die Herausforderungen der Installation von Photovoltaik auf versiegelten Flächen wie Parkplätzen und Industriearealen. Es beleuchtet technologische Möglichkeiten und Finanzierungsmodelle, die für eine breitere Anwendung wichtig sind.
  Link: Fraunhofer ISE – Potenzialstudien und Innovationsprojekte

• PV Magazine – Solar auf versiegelten Flächen
  Das Magazin berichtet regelmäßig über Projekte zur Nutzung von PV auf versiegelten Flächen, wie Solarcarports, und bietet praktische Fallbeispiele.
• Solar Energy Industries Association (SEIA) – Solar Canopies and Parking Lot Installations
  SEIA informiert über Best-Practices und technologische Fortschritte bei der Installation von Solar-PV auf Parkplätzen. (LINK)
• International Renewable Energy Agency (IRENA) – Innovative Solar PV Applications
  IRENA bietet Berichte und Informationen zu innovativen PV-Lösungen auf unkonventionellen Flächen. (LINK)

Dr. Udo Hermenau
hermenau@cesah.com