Hybrides Parabolrinnen-Solarmodul erzeugt Strom und Wärme
Forscher an der Technischen Universität Graz entwickeln ein hybrides Solarmodul, das gleichzeitig Strom und thermische Energie gewinnt und Kosten sparen soll.
Forscher der TU Graz entwickeln ein hybrides Solarmodul. Dabei bündelt ein Parabolspiegel das Sonnenlicht auf die Photovoltaikzellen.
(Bild: EMS - TU Graz)
Ein internationales Forscherteam rund um Armin Buchroithner vom Institut für Elektrische Messtechnik und Sensorik von der Technischen Universität Graz hat ein hybrides Solarmodul entwickelt, mit dem sich gleichzeitig Strom und thermische Energie gewinnen lassen. Dafür wurden auch kostengünstige Photovoltaikzellen entwickelt.
Das Solarmodul besteht aus einem rinnenförmigen Hohlspiegel, der die Sonnenstrahlen auf die in der Brennlinie angeordneten Photovoltaikzellen bündelt. Die Abwärme der Solarzellen wird an eine Kühlflüssigkeit abgegeben, die in einem Röhrensystem an der Rückseite der Zellen entlangfließt. Die so gewonnene thermische Energie kann zum klimaneutralen Heizen und Kühlen von Gebäuden oder für industrielle Zwecke genutzt werden.
Verstärkung von Sonneneinstrahlung
Die Idee stammt aus den 1970ern, hat sich laut den Forschern bislang aufgrund "hoher Kosten und technologischer Probleme aber nicht durchgesetzt". Das soll sich künftig aufgrund "mehrerer technologischer Innovationen" des Forschungsprojekts "ECOSun - Economic COgeneration by Efficiently COncentrated SUNlight" ändern, wie aus einer Pressemitteilung der Universität hervorgeht. Zusammen mit dem Industriepartner IMK Solarmirrortec sollen die Parabolrinnenkollektoren mittels industrieller Fertigungsmethoden wie Spritzgusstechnik effizienter produziert werden.
Gegenüber heise online haben die beteiligten Forscher weitere Details der Anlage zusammengefasst. Der Spiegel, der auch auf den Fotos zu sehen ist, hat Maße von etwa 2 m×1 m. Im ersten Versuchsaufbau kamen sogenannte Multi-Junction-Konzentrator-Zellen (CPV) zum Einsatz. Solche sind aktuell zu teuer für den Massenmarkt, erreichen aber extrem hohe Wirkungsgrade.
In der Anordnung mit dem Spiegel erreichte der Aufbau einen elektrischen Wirkungsgrad von 26,8 Prozent, zusätzlich wurden 48,8 Prozent der Wärmeenergie genutzt. Insgesamt konnte das System 75,5 Prozent der Energie nutzen, die von der Sonne auf den knapp 2 Quadratmetern Fläche ankam – bei der Einstrahlung zum Versuchszeitpunkt 230 Watt elektrische Leistung und etwa das Doppelte in Wärmeleistung. Mit den günstigen Siliziumzellen der türkischen Projektpartner lag der elektrische Wirkungsgrad nur noch bei 13 Prozent. Die vollständige wissenschaftliche Arbeit ist als Open Access veröffentlicht.
Zusammen mit dem türkischen Forschungszentrum GÜNAM habe das Team zudem günstige Solarzellen aus Silizium entwickelt, die die hohen Temperaturen von "konzentriertem Sonnenlicht" standhalten sollen. Die vom Team entwickelten Parabolrinnenspiegel bündeln die Strahlung, die auf die Spiegelfläche trifft, auf eine relativ kleine Fläche.
Hybrides Solarmodul (4 Bilder)
Die Kühlung der Solarzellen sei ebenfalls optimiert worden, um die Abwärme besser nutzbar zu machen. Parabolrinnenkraftwerke sind laut Forschern bislang fast ausschließlich in besonders sonnenreichen Regionen wie Spanien oder am Persischen Golf im Einsatz. Buchroithner zufolge können künftig auch Regionen wie Österreich solche Kraftwerke nutzen.
Zum ECOSun-Forschungskonsortium gehören neben der TU Graz das Center for Solar Energy Research and Application in Ankara, das Heat and Mass Transfer Technological Center der Universitat Politècnica de Catalunya in Barcelona sowie die Industriepartner IMK GmbH Solarmirrortec aus Seitenstetten und iTech Solar aus Ankara. Das Forschungsvorhaben wurde zur Hälfte aus Mitteln der Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft und zur Hälfte von der Europäischen Union finanziert.
Antwort der Forscher ergänzt.
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