Solarstrom aus der Glaskugel

Der deutsche Architekt André Brößel hat mit seinen Solarkugeln eine neuartige Form von Solarmodulen geschaffen, die mehr als doppelt so effizient sind wie herkömmliche Module. Die Brößel’sche Solarkugel erlaubt in Verbindung mit einem zum Patent angemeldeten Micro-Tracking-Verfahren die Nutzung und Umwandlung jeglicher Lichtquelle in Energie und Wärme. Sein Unternehmen Rawlemon will mittelfristig mit dieser Technologie energieautonome Häuser bauen. Das CleanEnergy Project hat mit André Brößel gesprochen und ihn zu seiner Vision befragt.

Herr Brößel, Sie haben eine neue Form von Solarmodulen erfunden. Was ist das besondere daran?

Wir haben das erste Konzentratorsystem für die Gebäudeintegration erfunden. Das ist ein System das Sonnenlicht konzentriert und damit eine grundsätzlich bessere Ausbeute hat. In einem zweiten Schritt haben wir die zweiachsige Nachführung in Kombination mit der Kugel neu erfunden.

Können Sie das ein wenig genauer erklären?

Wir haben ein Modul mit Glaskugeln entworfen, Vollglaskugeln. Im Prototyp haben die Kugeln einen Durchmesser von 50 mm. Aber vom Prinzip her ist das System völlig skalierbar. Jetzt grad sind wir am Aufbau einer 1,80-m-Kugel und wir könnten theoretisch noch bis 4,30 m erweitern, wobei die größeren Kugeln dann mit Wasser oder einer anderen Flüssigkeit gefüllt sind. Das Ganze funktioniert wie eine Lupe. Die Kugel bündelt das Licht und dahinter befindet sich ein Kollektor, der einfach nur geschwenkt wird. Mit diesem Schwenkmechanismus haben wir quasi das Sonnentracking neu erfunden, zumindest im Solarenergiebereich.

Wie sind Sie auf diese Idee gekommen?

Auf die Idee hat mich eigentlich eine ganz einfache Beobachtung gebracht. Das war eine Glaskugel im Eierbecher. Da habe ich gesehen wie der Brennpunkt in der kurvigen, abgerundeten Form des Eierbechers wandert, ohne dass sich der Brennpunkt in der Größe verändert. Da ich Architekt bin und gerade in einem Bauvorhaben war, habe ich mich zu dem Zeitpunkt mit Solarenergie beschäftigt und erkannt, dass Photovoltaik im Gebäudebereich nicht viel Sinn macht. Wenn man ein Solarpanel oder einen Kollektor lotrecht zur Sonne ausrichtet, gibt es immer Verluste, hauptsächlich Reflexionsverluste. Das macht sich in der Fassade mit 60 bis 70 Prozent Verlust bemerkbar. Deswegen haben wir zwei aktive Nachführungssysteme entwickelt, um die Kollektoren der Sonne nachzuführen. Die Kugel hat das quasi durch die Geometrie schon eingebaut. Also haben wir aufgrund dieser Beobachtung die zweiachsige Nachführung gestaltet.

Wie funktioniert diese zweiachsige Nachführung?

Die meisten Solarpanel sind ja flach. Wenn man 100 Prozent Ausbeute erreichen möchte, dann muss man die Panele dem Sonnenlauf nachführen. Das wird einfach durch zwei Motoren gesteuert, so dass der Kollektor immer lotrecht zur Sonne ausgerichtet ist.

Wie effizient sind ihre Solarkugel-Module?

Eine Kugel mit 50 mm Durchmesser ist ja relativ klein. Auf den Quadratmeter umgerechnet hat so ein Modul um die 300 Kugeln. Als Kollektoren werden Dreifachstapelzellen verwendet, die eine Effizienz von mittlerweile 43 Prozent haben. Das ist mehr als das Doppelte wie herkömmliche Photovoltaikzellen. Durch das Tracking entstehen geringfügige Verluste, aber generell kann man mit dem Konzentratorsystem tatsächlich weitaus mehr als das Doppelte an Energie erzeugen wie mit einem herkömmlichen Photovoltaiksystem. Hinzu kommt, dass mein System wie eine Art Fenster gestaltet, also sehr transparent ist. Ich komme pro Quadratmeter mit 97 Prozent Transparenz zurecht und erziele dieselbe Leistung wie ein Panel das zu 100 Prozent opak, also nicht transparent ist, und nicht in die Fassade eingebaut werden könnte, weil es abdunkeln würde.

Ihre Solarkugel-Module fungieren sozusagen als Fenster?

Genau, sie sind komplett lichtdurchlässig. Man hat natürlich einen etwas anderen Blick nach draußen durch die ganzen Kugeln. Aber das Wichtige ist eigentlich, dass Licht durchdringen kann und gleichzeitig Energie erzeugt wird. Das Modul, das wir entwickeln, funktioniert wie eine hinterlüftete Fassade. Dadurch wird der Energiebedarf des Gebäudes noch reduziert. Wenn man das System in einem, sagen wir, Verwaltungsgebäude anwenden würde, könnte man es wahrscheinlich autonom betreiben. Das gesamte Haus könnte sich quasi selbst mit Strom und Energie versorgen. Dann haben wir ja noch die größeren Kugeln, die mit einem Hybridkollektor gekoppelt werden, so dass man sie auch an den Warmwasserkreislauf anschließen kann. Man kann damit heizen, duschen, eben alles wofür man warmes Wasser braucht. Damit kommen wir dann auf eine Effizienz von etwa 50 Prozent, das ist etwa dreimal so hoch wie bei einem regulären Kollektor. Das wäre in der Gebäudeintegration nicht zu übertreffen.

Sehen Sie für Ihre Entwicklung noch weitere Anwendungsmöglichkeiten?

Ja, wir haben mit einem mobilen Handy-Ladegerät angefangen, dem Beta-Eye, das mit einer etwa zehn Zentimeter großen Kugellinse und einer Dreifachstapelzelle versehen ist. Mit diesem Gerät lässt sich ein Smartphone etwa anderthalbmal am Tag aufladen. Nachts dient es zusätzlich noch als Designerlampe. Die Kugel wird mit einer farbigen LED angeleuchtet und die Kugellinse selber wirkt wie ein Reflektor. Das Gerät ist auch gerade für den Deutschen Designpreis 2015 nominiert worden. Dann haben wir die Meterkugel im Bereich Elektromobilität gestartet. Das ist eine Art autonome Ladestation, die man im Grunde überall aufstellen kann – auf dem Land ebenso wie am Strand. Damit kann man Elektrofahrräder, Elektromotorräder oder Elektroautos aufladen. Wir haben in Deutschland ja ein Gridproblem: Das Stromnetz ist nicht auf die Anforderungen der Elektromobilität ausgerichtet. Würde eine Stadt wie Berlin von heute auf morgen 10.000 Elektroautos bekommen, würde das Netz zusammenbrechen. Das Konzept autonomer Ladestationen, die mit Solarenergie funktionieren, wäre da eine Lösung.

Wie sehen Ihre Zukunftspläne aus?

Derzeit produzieren wie den Beta-Eye, das mobile Ladegerät. Dann arbeiten wir an den Ladestationen. In Barcelona gibt es immer mehr Elektroroller und -fahrräder, die man ausleihen kann. Da könnte man die Meterkugeln gut einsetzen. Außerdem gehen wir in den solaren Kraftwerksbereich. Wir haben herausgefunden, dass unser System durch die Transparenz und die neuartige Trackingfunktion wesentlich weniger Platz benötigt. Das heißt, wir können es auf dem Land sehr eng aufstellen. Aktuell machen wir noch Schlüsselmessungen mit der 1,80-Meter-Kugel. Aber unser vorderstes Ziel ist natürlich die Gebäudeintegration, das ist allerdings auch der längste Weg, den wir vor uns haben. Aber das ist es, wo wir hinwollen.

Herzlichen Dank für dieses Gespräch, Herr Brößel!

Das Interview führte Josephin Lehnert.

1 Kommentar

  • Auf André Brößel, Rawlemon und dies Interview erst durch einen Leserbrief re. WKA im Okt. 2016 gestoßen, danke ich für die Info-Dichte. Wie steht es lt. Einschätzung von cleanernergyproject um den Stand der Brößel-Innovationen aktuell?=

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