Sonnen-Energie. Ein neues Parabolrinnen-Solarmodul der TU Graz bündelt Licht per Hohlspiegel auf Photovoltaik-Zellen: Neben Strom gibt das auch thermische Energie.
Mittels Hohlspiegel auf Photovoltaik-Zellen gebündelte Sonnenstrahlen liefern nicht nur Strom, sondern auch thermische Energie zum Heizen oder Kühlen. Drei technologische Innovationen verringern dabei die Kosten erheblich, beschreibt die TU Graz die Neuentwicklung.
Die Forschenden
Ein internationales Team unter der Leitung von Armin Buchroithner vom Institut für Elektrische Messtechnik und Sensorik der TU Graz hat den Parabolrinnenkollektor und passende kostengünstige Photovoltaikzellen entwickelt, mit denen sich Solarstrom und thermische Energie zugleich gewinnen lasse.
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.
Sonneneinstrahlung wird auf das 60-Fache verstärkt
Die Idee, Strom und Wärme gleichzeitig aus Sonnenstrahlung zu gewinnen, gibt es seit den 1970er-Jahren, hat sich wegen hoher Kosten und technologischer Probleme aber nicht durchgesetzt. Das könnte sich nun ändern, hofft man, denn Buchroithners Team seien im Laufe des Forschungsprojektes „ECOSun – Economic COgeneration by Efficiently COncentrated SUNlight“ mehrere technologische Innovationen geglückt.
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 je zur Hälfte aus Mitteln der Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft und der Europäischen Union finanziert.
Wer hat was beigesteuert
In Kooperation mit dem Partner IMK Solarmirrotec werden die Parabolrinnenkollektoren mittels industrieller Fertigungsmethoden wie Spritzgusstechnik wesentlich effizienter hergestellt, heißt es. Die mit dem türkischen Forschungszentrum GÜNAM entwickelten Silizium-Solarzellen seien kostengünstig und so robust, dass sie den hohen Temperaturen von konzentriertem Sonnenlicht standhalten. Ein wichtiger Faktor, schließlich verstärken die Parabolrinnenspiegel die Lichteinstrahlung um das 60-Fache. Außerdem haben die Forschenden die Kühlung der Solarzellen optimiert, womit die Abwärme besser für weiterführende Anwendungen nutzbar werde.
„Dieser Ansatz hat das Potenzial, einen wesentlichen Beitrag zur Energiewende zu leisten“, sagt Armin Buchroithner. Parabolrinnenkraftwerke stehen bislang fast ausschließlich in besonders sonnenreichen Regionen wie Spanien oder am Persischen Golf. „Unsere Versuche haben aber gezeigt, dass ein Einsatz auch hier in Österreich sinnvoll sein kann, um fossile Energie in Industrieprozessen zu substituieren.“
