Flower Power – Sonnenblumen optimieren Solarkraftwerke

Spiralförmige Sonnenblumenkerne

Solarkraftwäre könnten eine signifikante Effizienzsteigerung erfahren, wenn die einzelnen Solarspiegel wie die Samen einer Sonnenblume angeordnet würden. Das spart einerseits Stellfläche, außerdem kann durch die gegenseitige Reflexion das Sonnenlicht effizienter umgewandelt werden.

Wissenschaftlern der RWTH Aachen und des Massachusetts Instituts for Technology (MIT) haben in einem interdisziplinären Forschungsprojekt ein Design entwickelt, in dem die Spiegel eines Solarkraftwerks spiralförmig nach dem Vorbild von Sonnenblumenkernen angeordnet werden. Dadurch lässt sich die Energieausbeute erhöhen.

„Die spiralförmige Anordnung der Sonnenblumensamen basiert auf einem klassischen Beispiel für optimale Anordnung”, erklärt RWTH-Forscher und Mathematikprofessor Manuel Torrilhon. „Man wandert von der Mitte aus spiralförmig nach außen und platziert die Spiegel wie bei den Sonnenblumensamen immer um einen festen Winkel weiter“. Torrilhon und seine Kollege vom MIT, Alexander Mitsos und Corey J. Noone, haben in einem Computermodell nachgewiesen, dass die Spiegel dadurch näher beieinander stehen, und sich wertvolle Fläche sparen lässt. Außerdem lassen die Spiegel das Sonnenlicht so reflektieren, dass sich effizienter Energie gewinnen lässt.

FlowerPowerWie hoch die Flächeneinsparungen und die zusätzliche Energieausbeute sind, erläutern die Forscher in einem Artikel im Journal „Solar Energy“: Das Solarkraftwerk PS10 in der Nähe von Sevilla, Andalusien, eine der größten Solaranlagen der Welt, könnte auf weniger Fläche und effizienter gebaut werden. Derzeit stehen dort 624 Spiegel  von jeweils der Größe eines Tennisfeldes auf einer Fläche von 439.000 Quadratmetern in halbkreisförmigen Reihen hintereinander um einen Turm. Im Turm wird die Sonnenenergie in elektrische Energie umgewandelt. Würde man die Spiegel in einem Winkel von jeweils 137 Grad nach dem Sonnenblumen-Modell anordnen, ließe sich die Stellfläche um 15,8 Prozent reduzieren. Gleichzeitig könnte man die Effizienz des Feldes um 0,36 Prozentpunkte erhöhen.

Das Solarkraftwerk in Sevilla versorgt derzeit rund 6.000 Haushalte mit Strom. Experten sind überzeugt davon, dass derartige Anlagen das Potenzial haben, die Energieversorgung der USA zu decken. Da jedoch nicht immer genügend Flächen zur Verfügung stehen, ist ein sparsamer Flächenverbrauch vorteilhaft. Die Forscher haben ihr Solarkraftwerk-Design bereits zum Patent angemeldet. Demnächst wollen sie ihre Theorie auf hügelige Landschaften anwenden.

Josephin Lehnert

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