Photothermieanlagen im Kommen

Eine Photovoltaikanlage oder doch lieber ein Solarkollektor? Heutzutage muss sich ein Hausbesitzer nicht mehr entscheiden, was er lieber auf dem Dach installieren mag. Strom und Wärme kann auch mit einer Anlage bereitgestellt werden. Das spart nicht nur Platz. Es wird auch mehr Sonnenenergie genutzt.

Sogenannte photovoltaisch-thermische Hybridanlagen kombinieren Photovoltaikzellen meist mit Kollektorröhren. Am Wirkungsgrad der Solarzellen lässt sich jedoch noch feilen. Denn diese arbeiten bei zunehmender Wärme nicht mehr so effizient. Und die Kollektoren erwärmen die Module, was ein Kühlungssystem notwendig macht.

Neues Prüfverfahren für Hybridanlagen in Aussicht

Um Hybridanlagen aus dem Nischendasein herauszuholen und auf den Markt zu bringen, fehlt zudem eine passende Normung und Standardisierung. Bisher orientieren sich Hersteller an den Richtlinien für Photovoltaikanlagen. Durch die Vernetzung von Elektrizität und dem flüssigen Trägermedium der Solarthermie reichen diese Regelungen jedoch nicht aus.

Der Herausforderung hat sich nun eine Forschungsinitiative angenommen. Bis zum Jahr 2014 werden das Solarzentrum Allgäu, der TÜV Rheinland, die FH Düsseldorf sowie das Fraunhofer Institut für solare Energiesysteme zusammen neue Prüfverfahren für photovoltaisch-thermische Hybridsysteme erarbeiten. Das Projekt wird vom Bundesministerium für Wirtschaft gefördert.

Hochkonzentrations-Photovoltisches System aus der Schweiz

Auch das Problem der Energieeffizienz ist dabei, gelöst zu werden. Für mehr Strom und heißes Wasser wird an dem Hochkonzentrations-Photovoltischen System, (englisch: High Concentration Photovoltaic Thermal, kurz: HCPVT), gewerkelt. Beteiligt sind die technische Hochschule Zürich, die innerstaatliche Hochschule für Technik in Buchs, IBM Research und die Schweizer Solarfirma Airlight Energy.

Das HCPVT-System wandelt 30 Prozent der Sonnenstrahlen in Strom um, was einer Leistung von 25 Kilowatt entspricht. Zudem wird 50 Prozent der Abwärme energetisch genutzt. Diese hohen Werte kommen durch den ungewöhnlichen Aufbau der Hybridanlage zustande: 100 gefertigte Solarmodule mit Triple-Junction-Chips, werden gegenüber eines Parabolspiegels montiert, der das Sonnenlicht 2000-fach konzentriert auf die Solarzellen lenkt. Diese erhitzen sich durch die Bündelung sehr stark.

Um eine Überhitzung zu verhindern, befinden sich Mikrokanäle unter den Chips. Mit einem flüssigen Transportmedium gelangt die Wärme an einen Ort, an dem sie nicht schadet, sondern nützlich ist. Zum Beispiel für die Erwärmung des Trinkwassers oder auch zur Entsalzung von Wasser mittels Verdampfung. Vorbild für die Kühlung ist der menschliche Blutkreislauf, dessen Pumpsystem sehr energiesparsam arbeitet. Das Prinzip der Kühlung wird auch bei IBM-Großrechnern eingesetzt.

Der Parabolspiegel befindet sich auf einem Solartracker, was die Effizienz dank der Sonnennachführung steigert. Bei der Auswahl des Materials hatten die Ingenieure offensichtlich die Kosten im Blick: Beton und metallisierte Folie lösen teuren Stahl und Glas ab.

Jenny Lohse

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