Vor 15 Jahren war Deutschland der Vorreiter in der Photovoltaik-Branche. Maschinenbau und Produktion für Photovoltaik (PV) erlebten ihren Höhepunkt und öffneten einen neuen Markt, der sich nicht nur ökonomischen, sondern auch ökologischen Zielen widmete. Lokale Unternehmen entwickelten neueste Technologien, um den Wirkungsgrad, wie auch die Herstellung in großen Stückzahlen zu optimieren. Der neue Bedarf und der technologisch bereitete Weg führten in den globalen Konkurrenzkampf. Mit staatlicher Unterstützung und strategischem Vorgehen erarbeitete sich China eine heute marktbeherrschende Stellung in der Produktion von PV-Zellen und -Modulen.
Standortvorteile ausgleichen
Der Markt ist geprägt von neuen Technologien, während Anpassungen in den Lieferketten die Situation teils grundlegend verändern. Neben rein kostenoptimierten PV-Modulen aus China finden auch auf Wirkungsgrad und Qualität optimierte PV-Module ihre Abnehmer. Zusätzlich ermöglichen es der Einsatz von Software und Automatisierungstechnik, den chinesischen Standortvorteil zu relativieren.
Markt soll stark wachsen
Der politisch enorm beschleunigte Wechsel von fossilen Brennstoffen wie Erdöl und Erdgas zu erneuerbaren Energien und die angespannte Situation der Lieferketten aus China könnten eine Renaissance der PV-Industrie in Deutschland, Europa und den USA befördern. Unternehmen, die den rauen Markt der vergangenen Jahre überlebt haben und Startups gewinnen mit hocheffizienten Modulen und guten Preisen global Marktanteile oder finden ihren Kundenkreis mit Spezialanwendungen. Die weltweit installierte PV-Kapazität betrug im März 2022 etwa 1 TW. Die EU allein erreichte bereits Ende 2021 eine Kapazität von 170 GW. Um die in Paris gesetzten Klimaziele zu erreichen, dürften jedoch weitere Produktionskapazitäten in Europa und Amerika benötigt werden. Europa plant den Ausbau auf 30 GW bis 2025, unterstützt durch Initiativen wie ESIA (European Solar PV Industry Alliance), RepowerEU oder ESMC (European Solar Manufacturing Council). Die USA ebnet den Weg zum Ausbau durch den Inflation Reduction Act (IRA), der der Branche 370 Mrd. US-Dollar durch Steuerbegünstigungen einbringt. Die US-Pläne zum Ausbau der Produktionskapazität belaufen sich auf 10 GW bis 2025 und 50 GW bis 2030.
Software in der PV-Produktion
Die Produktion von Solarzellen, Elektrolyseuren und Batterien erfordert hohe Präzision und Kontrolle des Produktionsprozesses. Besonders im Bereich der Zellenfertigung für PV-Module geht es um die Herstellung sehr hoher Stückzahlen mit gleichbleibender Qualität. Um diese Anforderungen zu erfüllen, setzen Produzenten meist Manufacturing Execution Systems (MES) ein. Diese Anwendungen unterstützen Hersteller bei der Steuerung und Überwachung des Produktionsprozesses sowie deren Optimierung. Daten werden in Echtzeit erfasst – von der Auftragsfreigabe bis zur Fertigstellung. Gleichzeitig sollen Ausschuss vermieden und möglichst ressourceneffizient gefertigt werden. Dabei kann jede Verbesserung des Wirkungsgrades oder Erhöhung der Produktionskapazität entscheidend für den Markterfolg sein. Branchenspezifische MES-Software wie FabEagleMES von Kontron AIS bieten dazu Funktionen wie das Virtual-Single-Product-Tracking, um branchenspezifische Herausforderungen zu lösen und Produktionsstandorte zu skalieren. Funktionen und Module eines auf die PV-Fertigung spezialisierte MES teilen sich in die drei Säulen Rückverfolgbarkeit, Produktionssteuerung und Transparenz auf