Wissenschaftliche Beratung Michael Paul Soltau

PROJEKT I-PV

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TXT CPY PST – MACHBARKEITSSTUDIE: I-PV MODULE
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PROJEKTNAME:
I-PV Module – Intelligente Photovoltaiksysteme mit integriertem Speicher
INITIATOR:
Michael Paul, Soltau
DATUM:
01.09.2025
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ZIELSETZUNG DER VORPRÜFUNG
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ZWECK:
Prüfung, ob die Erstellung einer Machbarkeitsstudie für das Projekt
„I-PV Module“ sinnvoll, notwendig und durchführbar ist.
Die Studie soll die technische, wirtschaftliche, gesellschaftliche und
politische Realisierbarkeit eines modularen PV-Speichersystems mit
NaFePO₄-Batterie und intelligentem Laderegler untersuchen.
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PRÜFGEGENSTÄNDE
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1. TECHNOLOGISCHE REIFE
- Ist die Kombination aus PV-Modul, NaFePO₄-Speicher und Laderegler
technisch realisierbar?
- Gibt es vergleichbare Systeme oder Forschungsvorhaben?
2. STANDORTABHÄNGIGE ANPASSBARKEIT
- Können Module und Speicher auf unterschiedliche Einstrahlungsbedingungen
abgestimmt werden (z. B. Soltau vs. Marrakesch)?
3. MODULARITÄT UND SKALIERBARKEIT
- Ist ein flächendeckender Einsatz auf öffentlichen Flachdächern
technisch und logistisch umsetzbar?
4. ÖKONOMISCHE TRAGFÄHIGKEIT
- Sind die Produktions-, Installations- und Betriebskosten wettbewerbsfähig?
- Welche Fördermöglichkeiten bestehen?
5. POLITISCHE UND GESELLSCHAFTLICHE AKZEPTANZ
- Können bestehende Industrien (z. B. Autoindustrie) eingebunden werden?
- Gibt es politische Hebel zur Umsetzung (z. B. kommunale Programme, EU-Förderung)?
6. POTENZIAL ZUR SOZIALEN TRANSFORMATION
- Können Menschen durch Produktion von Energieeinheiten statt Transferleistungen
eingebunden werden?
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ERGEBNIS DER VORPRÜFUNG
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Die Vorprüfung soll zu einer Empfehlung führen:
[ ] JA – Eine Machbarkeitsstudie ist sinnvoll und sollte beauftragt werden
[ ] NEIN – Die Voraussetzungen sind derzeit nicht gegeben
[ ] TEILWEISE – Eine Machbarkeitsstudie ist nur für bestimmte Teilbereiche sinnvoll
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ENDE TXT CPY PST
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KONZEPT: I-PV-SOLARZELLE MIT INTEGRIERTEM NAFEPO₄-SPEICHER
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MODULNAME:
I-PV Block 48V/200W – Standortadaptive Solar-Speichereinheit
ZIEL:
Dezentrale Energieerzeugung und -speicherung auf Flachdächern
mit modularer Erweiterbarkeit und Standortanpassung
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TECHNISCHE KOMPONENTEN
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1. PV-ZELLE (OBERSEITE)......................................
- Typ: Polykristallin oder Dünnschicht
- Leistung: 200 W Peak pro Modul
- Neigung: 10–15° (selbstreinigend, thermisch optimiert)
- Standortanpassung: Zelltyp wählbar je nach Einstrahlung
2. LADEREGLER (KOPFZONE INTEGRIERT)..........................
- Funktion: MPPT, Spannungsanpassung, Schutzfunktionen
- Ausgang: 48 V DC stabilisiert
- Zusatz: Temperatur- und Verschmutzungssensoren optional
3. NAFEPO₄-PUFFERBLOCK (UNTERSEITE)..........................
- Funktion: Glättung, Zwischenspeicherung, Netzpufferung
- Kapazität: 1–1.5 kWh pro Block
- Ausgang: 48 V DC / 200 W max
- Gewicht: ca. 12–18 kg pro Block
- Größe: ca. 2–3× größer als LiFePO₄-Block
- Sicherheit: Thermisch stabil, nicht brennbar
4. DC-SCHNITTSTELLE / WANDLER...............................
- Ausgang: 48 V DC / 200 W
- Stecksystem: Farbcodiert, mechanisch kodiert
- Kommunikation: CAN-Bus oder Modbus optional
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MODULARE ERWEITERUNG.........................................
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- Reihenschaltung: Mehrere Module für höhere Leistung
- Parallelschaltung: Mehr Speicher pro Fläche
- Standortprofil: Anpassung der Speicheranzahl je nach Einstrahlung
BEISPIEL:
Marokko-Modus → 4 Pufferblöcke → 6 kWh Kapazität pro Einheit
Soltau-Modus → 2 Pufferblöcke → 3 kWh Kapazität pro Einheit
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EINSATZORTE..................................................
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- Öffentliche Flachdächer (Schulen, Rathäuser, Sporthallen)
- Gewerbliche Dächer (Logistik, Industrie)
- Autarke Systeme (Inselbetrieb, Notstromversorgung)
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VORTEILE.....................................................
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- Keine Zusatzbaukosten bei Flachdachmontage
- Modular, skalierbar, wartungsarm
- Sozial integrierbar: Produktion durch lokale Arbeitskräfte
- Politisch tragfähig: Energieautonomie & Arbeitsplatzsicherung
- Sicherheit: Keine Brandgefahr, keine kritischen Rohstoffe
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ENDE KONZEPTBLOCK
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CHEMISCHE ANFORDERUNGEN FÜR NAFEPO₄-SPEICHERFERTIGUNG
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ZIEL:
Sichere, skalierbare Produktion von NaFePO₄-Zellen im Spezialchemie-Umfeld
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1. ROHSTOFFE & MATERIALQUALITÄT
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KATHODENMATERIAL:
- NaFePO₄ (Triphylit oder Maricite-Phase)
- Reinheit >99,5 %
- Partikelgröße: <100 nm für gute Diffusion
- Kohlenstoffbeschichtung zur Leitfähigkeitssteigerung
ANODENMATERIAL:
- Hartkohlenstoff oder Titanat
- Kompatibel mit Na⁺-Ionen, geringe SEI-Bildung
ELEKTROLYT:
- NaPF₆ in EC/DMC oder NaClO₄ in organischem Lösungsmittel
- Wassergehalt <20 ppm (extrem trocken!)
SEPARATOR:
- Polyolefin oder Keramikbeschichtet
- Chemisch inert gegenüber Na⁺-Elektrolyt
GEHÄUSEMATERIAL:
- Aluminium oder Edelstahl, beschichtet
- Gasdicht, korrosionsbeständig
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2. PROZESSANFORDERUNGEN
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TROCKENRAUM:
- Luftfeuchtigkeit <1 % rF
- Reinraumklasse ISO 7 oder besser
MISCH- UND BESCHICHTUNGSANLAGEN:
- Präzise Slurry-Mischung (Binder, Carbon, Aktivmaterial

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REGULATORISCHE ANFORDERUNGEN – NAFEPO₄-BATTERIESPEICHER
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ZIEL:
Rechtskonforme Planung, Produktion und Vermarktung von stationären NaFePO₄-Speichern
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1. EU-BATTERIEVERORDNUNG (2023/1542)
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GÜLTIGKEIT:
- Seit 18. Februar 2024 in Kraft (erste Teile)
- Vollumfängliche Anwendung bis 2028
WESENTLICHE PFLICHTEN:
- Kennzeichnungspflicht: Kapazität, Chemie, kritische Rohstoffe
- CE-Kennzeichnung ab August 2024 verpflichtend
- Höchstwerte für Blei, Cadmium, Quecksilber
- CO₂-Fußabdruck-Dokumentation für Industriebatterien ab 2025
- Batteriepass verpflichtend ab 18. Februar 2027
BETROFFENE BATTERIETYPEN:
- Gerätebatterien
- Industriebatterien (inkl. stationäre Speicher)
- Fahrzeugbatterien
- Leichtverkehrsmittel-Akkus
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2. NETZANSCHLUSS & EEG-REGELN
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RECHT AUF NETZANSCHLUSS:
- §17 EnWG (Mittelspannung), §18 EnWG (Niederspannung)
- Speicher gelten als EEG-Anlagen, wenn sie ausschließlich Grünstrom speichern
PRIORISIERUNG:
- Grünstromspeicher müssen vorrangig angeschlossen werden (§8 EEG)
- Netzbetreiber dürfen Anschluss nur bei Kapazitätsengpässen verweigern
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3. UMWELT & SICHERHEIT
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CE-KONFORMITÄT:
- Nachweis über elektrische Sicherheit, EMV, Brandschutz
- Prüfverfahren nach UN-Handbuch Kapitel 38.3
RECYCLING & STOFFKREISLÄUFE:
- Mindestanteile recycelter Materialien ab 2028 (Kobalt, Nickel, Lithium, Blei)
- Dokumentationspflicht für Rezyklatanteile
ABFALLWIRTSCHAFT:
- Rücknahmeverpflichtung für Altbatterien
- Recycling-Effizienzvorgaben (z. B. 65 % für Lithium)
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4. PRODUKTIONSGENEHMIGUNG & STANDORT
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CHEMIESTANDORT:
- Genehmigung nach BImSchG (Bundesimmissionsschutzgesetz)
- ATEX-Zonen bei Elektrolytherstellung
- Abwasserbehandlung für Phosphat- und Metallrückstände
ARBEITSSCHUTZ:
- Gefahrstoffverordnung (GefStoffV)
- Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV)
- Schulungspflicht für Umgang mit Elektrolyten
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5. DOKUMENTATION & DIGITALISIERUNG
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BATTERIEPASS:
- Pflicht ab 2027 für Industrie- und Fahrzeugbatterien
- Digitale Nachverfolgung von Material, CO₂, Lebenszyklus
TRACEABILITY:
- Seriennummern, Chargenverfolgung, Materialherkunft
- MES-Systeme zur Produktionsüberwachung
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EMPFEHLUNG FÜR BROB-PROJEKT
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- Standortwahl: Chemiepark mit BImSchG-Genehmigung (z. B. Leuna, Bitterfeld)
- PV-Modulproduktion separat in Leichtindustrie (z. B. Soltau)
- Frühzeitige Abstimmung mit TÜV, Umweltbehörde, Netzbetreiber
- Aufbau eines digitalen Batteriepasses ab Pilotphase
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ENDE BLOCK
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