Die Zahlen sprechen für sich selbst. Rund eine Milliarde Menschen leben immer noch ohne Strom und eine weitere Milliarde hat keinen Zugang zu einer zuverlässigen Stromquelle. Solarlösungen bieten eine einzigartige Chance, den Zugang zu Energie zu erweitern und die Lebensbedingungen in vielen Ländern grundlegend zu verbessern, ohne das Klima oder die Umwelt zu beeinträchtigen.
Die Situation in Afrika, dem wichtigsten Markt für den Energiezugang, ändert sich, und einige der klassischen Stufen der technologischen Entwicklung werden gänzlich übersprungen. Man benötigt keine Bank in der Stadt, wenn man ein Mobiltelefon hat – und die Stadt meilenweit entfernt ist. Dasselbe gilt für die Energieversorgung. Wenn es kein Netz gibt, findet man bessere Lösungen für die Energieversorgung.
Vor diesem Hintergrund ist es keine Überraschung, dass der Energy Access Markt wächst. Von 2016 bis 2018, berichteten die GOGLA-Mitgliedsunternehmen, dass die installierte Gesamtleistung von Solarmodulen, die für den Betrieb von Solarlampen verwendet werden, um etwa 73 % auf 58,81 Megawatt gestiegen ist. In diesem Segment decken diese Unternehmen einen geschätzten Marktanteil von 29% ab. Im Segment der Off-Grid Solargeräte wurden in der zweiten Hälfte des Jahres 2018 350.000 Geräte wie Fernseher, Ventilatoren, Kühlsysteme und Wasserpumpen von den GOGLA-Mitgliedsunternehmen in Asien und Afrika verkauft. Der Markt ist zwar jung, aber er entwickelt sich rasant.
Pay-as-you-go Systeme sind eine der Innovationen, die das Leben von Millionen Menschen verändern. Kunden kaufen nicht ihr eigenes Solar Home System, sondern zahlen für dessen Nutzung. Der Anteil der pay-as-you-go Systeme am Gesamtumsatz ist beeindruckend: 57% im Bereich der Solarlampen und 92% bei netzunabhängigen Solargeräten. Die Zahlen sind kaum überraschend, da dieser Ansatz den Menschen den Zugang zu Energie ermöglicht, ohne dass sie zuerst in die Technologie investieren müssen.
Der Austausch von Geräten ist schwierig, wenn der Transport zeitaufwendig ist.
Bild: Mobisol
Pay-as-you-go Modelle treiben den Paradigmenwechsel voran
Wenn Geräte oder Lampen netzfern betrieben werden, sind die Folgen eines Effizienzverlustes oder eines Ausfalls von Solarmodulen besonders schwerwiegend. Bei netzgekoppelten Systemen wirken sich diese Probleme allenfalls auf die Stromerträge und die Erträge aus dem Betrieb der Anlage aus. Fällt jedoch eine Solarlampe aus, können sich ihre Benutzer plötzlich im Dunkeln wiederfinden. Und wenn ein Ausfall ein solarbetriebenes Kühlsystem trifft, können Lebensmittel verderben oder lebenswichtige Medikamente unbrauchbar werden.
Regelmäßige Ausfälle bei Lease-to-Own- oder Pay-as-you-go-Geräten können auch das Geschäftsmodell des Geräteanbieters gefährden. Lease-to-Own-Kunden haben selten viel finanzielle Flexibilität. Wenn das Gerät, das sie leasen, nicht mehr funktioniert, sind sie oft nicht mehr in der Lage, Zahlungen zu leisten. Bei einem Pay-as-you-go-System können Ausfälle dazu führen, dass dem Anbieter die üblichen Einnahmen aus Rückzahlungen entgehen – wenn beispielsweise eine Solarladestation keinen Strom mehr liefert, können Ladezyklen nicht mehr in Rechnung gestellt werden. Die Reparatur oder der Austausch von Geräten ist besonders kostspielig in Ländern, in denen die Infrastruktur unzureichend ist und Dienstleistungen über große Entfernungen erbracht werden müssen.
Mit der zunehmenden Verbreitung von Pay-as-you-go-Modellen werden die Betriebsleistung und Haltbarkeit der eingesetzten Solarmodule immer wichtiger“, sagt Robert Händel, CEO von OPES Solutions. OPES entwickelt und produziert Solarlösungen für Solar Home Systems, solare Wasserpumpen und andere Anwendungen wie Straßenlaternen, Parkautomaten, Panels für Sensoren und vieles mehr.
Die Kombination von Automatisierung und Flexibilität ist entscheidend.
Qualität und Kosteneffizienz im Gleichgewicht
Das Off-Grid-Segment erfordert eine andere Herangehensweise an die Qualität als Standard-Solarmodule: „Es macht keinen Sinn, den On-Grid-Qualitätsstandard im Off-Grid-Markt zu verwenden. Unser gesamtes Managementteam kann auf eine lange Geschichte im Standardmodulgeschäft zurückblicken, und was wir hier gelernt haben, ist, dass wir alles, was wir wissen, vergessen und mit einem anderen Ansatz neu beginnen müssen. Wir müssen in neuen Wegen denken, denn keine zwei Anwendungen sind identisch“, erklärt Händel.
Aus der Sicht von OPES hängen die Qualitätsanforderungen davon ab, wie das Solarmodul verwendet werden soll. Bei Solarpumpen zum Beispiel sind die Rahmenabweichungen möglicherweise nicht so wichtig wie die Haltbarkeit des Moduls und die Montagelösung. Solarbetriebene Lampen werden im Allgemeinen dann eingesetzt, wenn wenig Sonnenlicht vorhanden ist. Das bedeutet, dass die Leistung des Moduls bei schwachem Licht wichtiger sein kann als seine maximale Effizienz unter optimalen Bedingungen.
Ein weiterer zu berücksichtigender Aspekt ist die Ausgangsleistung. Betreiber von netzgekoppelten Systemen freuen sich immer, wenn ein Modul seine Spezifikationen übertrifft. Je mehr Leistung, desto besser.
Wenn das Modul jedoch ein elektronisches System mit Strom versorgt, kann eine erhöhte Leistung manchmal zu einem Problem werden.
Händel fügt hinzu: „Für das Off-Grid-Segment – insbesondere auf dem Markt für den Energiezugang, wo die Preissensibilität hoch ist – ist es entscheidend, jedes spezifische Modul mit genau dem erforderlichen Qualitätsniveau zu entwickeln und so kostengünstig wie möglich herzustellen. Die Qualität ist kundenorientierter als auf dem Markt für Standardmodule, denn die Art und Weise, wie das Modul eingesetzt wird, unterscheidet sich zwischen den einzelnen Anwendungen in einem Maße, das für jemanden aus dem Markt für Standardmodule für den Netzzugang wirklich überraschend ist. Es war eine steile Lernkurve für uns“.
‘Wenn Sie eine Komponente liefern, müssen Sie auch an die Montage des gesamten Produkts denken. Dieser Schritt hat oft erhebliche Auswirkungen auf die Kosten des Gesamtsystems. Durch die Zusammenarbeit mit einem Kunden bei der Entwicklung einer neuen Montagelösung konnten unsere Ingenieure beispielsweise die Materialkosten der Solarstromversorgung für ein Solarpumpenprojekt um 48 % senken. Wir entwickelten ein rahmenloses PV-Paneel mit einem intelligenten Gestellsystem, das auch die Installation und den Transport vereinfachte“, berichtet Händel.
Der Flying-Fiber-Laser vereint Geschwindigkeit und Präzision.
Der Smart Manufacturing Ansatz
Händel glaubt, dass der einzige Weg, Qualität und Kosteneffizienz in Einklang zu bringen, darin besteht, individuell zugeschnittene Lösungen mit einer optimalen Kombination aus automatisierten und flexiblen Fertigungsprozessen zu entwickeln. Die grundlegende Frage ist, wie ein Produktionsprozess umgesetzt werden kann, der wechselnde Geometrien, Abmessungen und Materialien ermöglicht und gleichzeitig eine gleichbleibende Qualität und niedrige Produktionskosten gewährleistet.
Der OPES-CEO beschreibt den Ansatz seines Unternehmens: „Wo immer möglich, setzen wir automatisierte Stationen ein, die je nach Bedarf kombiniert werden können. Darüber hinaus sorgen manuelle Arbeitsschritte dafür, dass die Produktion flexibel angepasst werden kann. Wir nennen das Smart Manufacturing. Es erlaubt uns, in einer Schicht drei bis fünf verschiedene Produkte gleichzeitig zu produzieren, und die Steuerung dieses Prozesses ist eine der Kernkompetenzen unserer Mitarbeiter. Ein Hersteller von Standard-Solarmodulen hat ein Standard-Arbeitsverfahren. Aufgrund der unterschiedlichen Anforderungen jeder Modullinie haben wir ein Standardverfahren für jedes Produkt, das wir liefern.“
OPES hat seine eigenen Maschinen entwickelt und patentiert, um eine gleichbleibende Qualität zu garantieren, auch wenn zwischen der Produktion verschiedener Modulchargen mehrere Wochen oder Monate vergehen. Bei netzgekoppelten Solarmodulen müssen Sie die Zellen nicht auf mehrere Arten schneiden. Wir müssen dies tun, und zu einer gleichbleibenden Modulqualität gehört die Minimierung der Streuung. Das bedeutet, dass besonders saubere Solarzellenschnitte erforderlich sind, um eine Rekombination der Elektronen zu vermeiden. Die Rekombination kann zu einem Kurzschluss im angeschlossenen Gerät führen. Um dies zu verhindern, haben wir einen Faser-Laser entwickelt und patentiert, der dafür sorgt, dass sich weder der Laser noch die Zelle während des Schneidprozesses bewegt. Und die neue Maschine ist 8-mal schneller als ein normaler Laser. Die Ergebnisse überprüfen wir während des Betriebs regelmäßig mit einem Rasterelektronenmikroskop“, erklärt Händel.
Sorgfältig ausgewählte Materialien und Testverfahren reduzieren Kosten
Der Ansatz von OPES bei der Auswahl von Materialien und Testverfahren unterscheidet sich von dem der traditionellen Massenproduktion, bei der sich die Stückliste nur selten ändert und die Testverfahren kontinuierlich durchgeführt werden. Die Ingenieure des Unternehmens nehmen die Anwendung vor Ort und die Anforderungen genau unter die Lupe, um festzustellen, welche Testverfahren wirklich notwendig sind, um die erforderliche Qualität zu gewährleisten. Elektrolumineszenz-Tests können bei großen Modulen sinnvoll sein, die z.B. solare Straßenlampen betreiben, werden aber für kleine und Miniaturmodule oft nicht benötigt.
„Anwendungsorientiertes Engineering und Testen, die Wahl der richtigen Materialien und Produktionsprozesse, die sowohl anpassungsfähig als auch so hoch automatisiert wie möglich sind – nur diese Kombination von Kompetenzen ermöglicht effektive solare Lösungen für den Energiezugang“, fasst Händel die OPES-Philosophie zusammen.
Artikel veröffentlicht inpes magazine
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