Zürich - Der im Tessin ansässige Anbieter von Solarkrafttechnologie Airlight Energy und IBM Research planen bis 2017 die Markteinführung eines gemeinsam entwickelten kostengünstigen Solarkonzentrator-Systems. Das so genannte High Concentration PhotoVoltaic Thermal (HCPVT)-System kann durch 2'000-fache Konzentration des Sonnenlichts und innovative Heisswasserkühlung 80% der einfallenden Strahlung in nutzbare Energie umwandeln. An einem sonnigen Tag werden so 12 Kilowatt elektrische Energie und 20 Kilowatt Wärme erzeugt - genügend um mehrere durchschnittliche Haushalte zu versorgen.
Herzstück des zehn Meter hohen HCPVT-Systems ist eine 40 qm grosse Parabolschüssel aus speziell von Airlight Energy entwickeltem und patentiertem Beton. Die faserhaltige Mischung härtet in weniger als vier Stunden in jeder beliebigen Form aus und verfügt dann über ähnliche mechanische Eigenschaften wie Aluminium - bei nur einem Fünftel des Preises. Ein Tracking-System richtet die Parabolschüssel immer optimal zur Sonne aus. In der Schüssel selbst befinden sich 36 elliptische Spiegel, die aus einer 0.2 mm dicken, mit Silber beschichteten, recyclierbaren Plastikfolie bestehen. Das Material ist damit nur geringfügig dicker als die Verpackungsfolie von Schokolade.
Menschliches Blutsystem als Inspiration
Die Spiegelflächen, die durch einen kontrollierten Unterdruck verformt werden, konzentrieren das Sonnenlicht sehr präzise auf mehrere heisswassergekühlte Photovoltaik-thermische Multizellen-Empfänger mit so genannten Multi-Junction-Zellen. Im Laufe eines durchschnittlichen sonnigen Tages kann jede der 1×1 cm2 grossen Zellen bis zu 57 Watt elektrische Leistung produzieren. Mikrokanäle unter den Zellen bringen 85-90°C heisses Wasser bis auf wenige Zehntelmillimeter an diese heran. Die Betriebstemperatur wird so unter 105°C gehalten. Ohne Kühlung würden die Zellen sich auf über 1500°C erhitzen und verglühen. Wasser ist für diesen Zweck besonders geeignet, da es die Wärme zehnmal effektiver abtransportiert als Luft. "Inspiration für diese Kühltechnologie, die für den Transport des Wasser nur eine sehr geringe Pumpleistung benötigt, war das hierarchisch verzweigte Blutsystem des menschlichen Körpers", erklärt Dr. Bruno Michel, Manager der Advanced Micro Integration-Gruppe bei IBM Research - Zürich und Erfinder der Technologie.
Die gesamte Parabolschüssel und die Solar-Empfänger befinden sich unter einer luftgefüllten Plastikhülle, die einerseits das System vor Regen, Hagel und Staub und anderseits aber auch Vögel und andere Tiere vor Verletzungen durch die konzentrierte Sonnenstrahlung schützt.
Langlebig und kostengünstig
Durch die hohe Konzentration des Sonnenlichts und dank dem radikal kostengünstigen Design gehen die Wissenschaftler davon aus, ...