Planungsleitfaden zu Be- und Entladesysteme für große Solarspeicher erschienen

Experimentelle Untersuchungen an einer Schichtenladevorrichtung © TU Chemnitz

(BINE) Der Wärmespeicher einer solarthermischen Anlage bestimmt maßgeblich deren Systemeffizienz und Wirtschaftlichkeit. Eine gute Planung minimiert die Wärmeverluste sowie den Bedarf an Nachheizenergie. Neben der Speicherhülle übernimmt dabei das Be- und Entladesystem eine Schlüsselrolle. Bei vielen Anwendungen  muss demzufoge eine thermische Schichtung im Speicher aufgebaut und aufrecht erhalten werden. In einem Forschungsprojekt untersuchten Wissenschaftler der TU Chemnitz und der TU Ilmenau verschiedene Be- und Entladeeinrichtungen für mittelgroße und große Tank- sowie Erdbeckenspeicher. Auf der Basis ihrer Erkenntnisse veröffentlichten sie jetzt einen Planungsleitfaden.

Anhand von experimentellen Untersuchungen, numerischen Strömungssimulationen und Anlagensimulationen konnten die Forscher unterschiedliche Be- und Entladesysteme optimieren und weiterentwickeln. Mit den Ergebnissen hat sich das Verständnis der Speicherdynamik deutlich verbessert. Die Arbeiten im Rahmen der Forschungsförderung "Solarthermie 2000plus" zeigen, dass sich der solare Ertrag in der Regel um 5-10% steigern lässt, wenn das Be- und Entladesystem optimiert wird. Umgekehrt kann eine fehlerhafte Beladung den solaren Ertrag soweit mindern bzw. den Nachheizbedarf erhöhen, dass "eine kritische Überprüfung der technischen Lösung erforderlich ist", so das Resümee der Forscher.

Die Ergebnisse des Forschungsprojekts "Weiterentwicklung und Optimierung von Be- und Entladesystemen für Tank- und Erdbeckenspeicher" werden im Abschlussbericht auf rund 350 Seiten detailliert erläutert. Die für die Planung relevanten Fakten fasst ein Planungsleitfaden zusammen. Hier finden sich wichtige Hinweise und Richtlinien für die Planung, Entwicklung und Auslegung von Be- und Entladesystemen.

Quelle: BINE, www.bine.ifo

Screenhaus.SOLAR: Kino im Solarkleid

Das Screenhaus.SOLAR als Entwurf Quelle: Bauhaus-Universität Weimar, Professur Tragwerkslehre

(Bauhaus-Uni Weimar) An der Bauhaus-Universität Weimar entsteht Anfang Juli das "Screenhaus.SOLAR", ein mit modernster Solartechnik betriebenes Kino. Es soll demonstrieren, wie sich Architektur und Bauingenieurwesen dem Thema erneuerbare Energien stellen und weltweit funktionierende sowie Ressourcen schonende Lösungen anbieten können. Klimaneutral, einfach zu errichten, bestehend aus nachwachsenden Materialien, kombiniert mit anspruchsvollem Design - das waren die Ansprüche, die das Team um die Professoren Jürgen Ruth und Rainer Gumpp an der Bauhaus-Universität Weimar für das temporäre Gebäude "Screenhaus.SOLAR" formulierte. Die daraus resultierende Konstruktion ist anpassungsfähig und vielerorts einsetzbar. Die Hülle des 13 Meter langen Bauwerks wird die ebenso flexible wie stabile Form eines Hyperboloids haben, zweier an den Spitzen miteinander verschmelzender Kegel. Um diese Form zu erreichen, werden Holzstreben so angeordnet und punktuell miteinander verbunden, dass sie eine belastbare Wabenkonstruktion bilden.

Der eigentliche Clou des Screenhaus.SOLAR und Namensgeber sind jedoch die flexiblen Photovoltaikmodule, die auf die Wabenkonstruktion aufgebracht werden. Anders als starre Photovoltaik-Elemente passen sich diese Solarzellen der neuesten Generation an die gewölbte Gebäudeform an und umschließen es wie ein "Kleid". Gesponsert werden die Photovoltaik-Einheiten von Centrosolar in Paderborn. Diese "Solarhülle", also die Dachanlage, liefert den für die Filmabende notwendigen Strom. Tagsüber wandeln die Module das Sonnenlicht in elektrischen Strom um und speisen ihn in das allgemeine Netz ein. Das so erzeugte Energieguthaben wird am Abend für den Betrieb des Kinos aus dem Netz entnommen. "Ziel ist es, die Filmvorführungen klimaneutral und ausschließlich aus dem eingefangenen Sonnenlicht stattfinden zu lassen", erklärt Professor Jürgen Ruth. "Die positive Energiebilanz spielt für uns bereits in der Bauphase eine Rolle. So wird für alle während des Aufbaus notwendigen Arbeiten die Sonnenenergie genutzt werden."

Der Aspekt der Ressourcenschonung durchzieht das gesamte Projekt. Die Holzstreben für die Konstruktion stammen aus einem Aufwindkraftwerk, das im vergangenen Jahr auf dem Campus der Bauhaus-Universität Weimar errichtet wurde. Zudem sollte der Entwurf des Screenhauses auf andere Länder und Kontinente übertragbar sein. Die Konstruktion ist komplett zerlegbar, leicht in Standard-Containern zu transportieren, anpassungsfähig und weltweit einsetzbar. Der Aufbau aus einfachen linearen Elementen erlaubt es auch Nichtfachleuten, in kurzer Zeit die Tragkonstruktion wieder zu montieren. Dies ist vor allem für Gegenden mit vergleichsweise schwacher Infrastruktur oder auch für Katastrophengebiete von Interesse. Das Screenhaus könnte damit auch als energieautarker Raum genutzt werden, etwa als Notunterkunft oder temporäre Krankenstation. Die bislang nicht vorgesehene Wärmedämmung kann - wenn erforderlich - leicht nachgerüstet werden.

"Die Idee, ein klimaneutrales Gesamtkunstwerk zu errichten, kam uns, als im vergangenen Jahr für das Bauhaus-Jubiläum 2009 zeitgemäße Bauhaus-Projekte gesucht wurden", so Jürgen Ruth. "Da wir bereits mit unserem Aufwindkraft-Projekt von allen Seiten ein positives Echo erhielten, wollten wir dieses Thema weiterentwickeln." So werden auch die 5.000 Euro Preisgeld, das die Professuren Ruth und Gumpp mit dem Aufwindkraftwerk 2008 im Rahmen des Dr. Tyczka-Energiepreises gewannen, in die Entwicklung und den Bau des Screenhauses fließen. Das Screenhaus.SOLAR eröffnet am Donnerstag, 9. Juli 2009, um 18 Uhr zur summaery, der Jahresschau der Bauhaus-Universität Weimar. Ab 22 Uhr desselben Tages wird das Kino erstmals in Betrieb genommen und studentische Kurzfilme unter dem Titel "Young Bauhaus Today" zeigen.

Quelle, weitere Informationen: www.screenhaus.de 

US-Marktforscher sehen Milliarden-Märkte für gedruckte Photovoltaik

Metallisierungs-Drucksystem für die Photovoltaik von OTB Solar, Bildquelle: Solarserver

(Solarserver) Während die Märkte für gedruckte Elektronik schwächer werden, hat sich die gedruckte Photovoltaik weiter etabliert, sowohl als ernstzunehmender Markt als auch als Hoffnungsträger der Elektronik-Industrie, berichtet das US-Marktforschungsinstitut NanoMarkets (Glen Allen, Virginia). In einem neuen Forschungsbericht prognostiziert NanoMarkets bis zum Jahr 2014 ein Marktvolumen der gedruckten Photovoltaik von rund 1,4 Milliarden Euro, wovon rund zwei Drittel auf gedruckte Solarzellen entfallen sollen. Laut NanoMarkets gibt es viele Gründe, weshalb Solarzellenhersteller Druckverfahren für die Fertigung in Erwägung ziehen sollten, zum Beispiel, weil damit im Vergleich zu herkömmlichen Produktionsverfahren Kapital- und Betriebskosten gesenkt werden könnten.   Anlagen zum Druck von Solarzellen seien zudem relative günstig zu erwerben und effizienter als traditionelle Fertigungslinien. Zudem könnten Druckverfahren gleichzeitig Solarzellen strukturieren und beschichten, was weitere Kostenvorteile im Vergleich zur bislang praktizierten Herstellung bedeute.

NanoMarkets ist überzeugt, dass Hersteller neuer Solar-Tinten bedeutende Marktchancen nutzen können. Allein der Makt für gedruckte Solarzellen auf der Basis von Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid (CIGS) könne bis 2014 ein Volumen von rund 250 Millionen Euro erreichen. NanoMarkets geht außerdem davon aus, dass der Markt für gedruckte organische Solarzellen in gleichen Zeitraum die Marke von 200 Millionen Euro überschreiten wird. Da das Interesse an der gedruckten Photovoltaik sehr groß sei, eröffneten sich im diesem Anwendungsfeld neue Chancen für die Hersteller von Druckmaschinen während andere Absatzmärkte aufgrund der Wirtschaftskrise schrumpften, betont NanoMarktes.

Der neue Report von nanoMarkets liefert nach Angaben des Unternehmens detaillierte Analysen des Marktes für gedruckte Photovoltaik sowohl hinsichtlich der Solarzellenherstellung als auch der Equipment-Produzenten und der Zulieferer. Außerdem untersuche der Bericht die Entwicklung der Photovoltaik-Druckverfahren für sämtliche Anwendungsbereiche, einschließlich der Solarzellen auf Basis von kristallinem, nanokristallinem und amorphem Silizium sowie auf der Grundlage von Cadmiumtellurid, Galliumarsenid, und CIGS/CIS sowie die Fortschritte bei Farbstoffsolarzellen und Organsicher Photovoltaik. Zudem dokumentiere der Forschungsbericht die jüngsten Entwicklungen der wichtigsten Druckverfahren einschließlich des Siebdrucks, des Tintenstrahldrucks, des Foliendrucks sowie des Anilindrucks (flexo) und des Tiefdrucks. Die detaillierten Prognosen für die kommenden acht Jahre umfassen sowohl das Umsatzpotenzial als auch die Strategien führender Solar-Unternehmen, die mit Photovoltaik-Druckverfahren arbeiten, wie z.B. Dyesol, G24i, Innovalight, Konarka und Nanosolar.

Weitere Informationen zum Report "Printed Photovoltaics: Market Opportunities for the Materials and PV Industry-2009 to 2016" unter www.nanomarkets.net

Quelle:Solarserver, www.solarserver.de

Roll out vom BOcruiser

Foto: Hochschule Bochum

(IWO) Am Mittwoch, den 8. Juli 2009 war es soweit: Der BOcruiser fuhr zum ersten Mal für die Öffentlichkeit über die hauseigene Teststrecke der Hochschule Bochum. Im direkten Vergleich mit dem Vorgänger SolarWorld No.1 sollte  deutlich werden, was die Bochumer SolarCar-Manufaktur unter Innovation bei der Elektromobilität versteht.

In Handarbeit entstand der BOcruiser vorwiegend aus Kohlenstofffasern. Stefan Benninghoff, Nico Blüggel, Niklas Kerssenfischer, Philipp Thesing, Christof Bönneken und Marius Kotyga vom Solarcarteam der Hochschule Bochum traf man selten in der Hochschule an. Ihr Lernort hatet sich nach Gevelsberg  in das Unternehmen Composite Impulse verlagert. Hier bauten sie die äußere Hülle und das tragende Gerüst, Monocoque genannt, für den BOcruiser. Unterstützt von den Mitarbeitern der Hightech-Manufaktur CI, die vorwiegend für die Formel 1 und die Luftfahrtindustrie im Leichtbau Maßstäbe setzt, wurde Carbon- und Glasfaser in die Negativformen geklebt, ein extrem aufwendiger Prozess in reiner Handarbeit, der Sorgfalt und Sauberkeit verlangt, wenn das Ergebnis perfekt sein soll. Und das ist natürlich der Anspruch, den die angehenden Ingenieure an sich haben: Perfektion!

Der BOcruiser soll ein Musterbeispiel für Energieeffizienz werden, daher ist minimales Gewicht eine der zentralen Designvorgaben. Faserverbundwerkstoffe mit Kohlenstofffasern stellen das Optimum an Festigkeit und Gewicht dar. Die Fasermatten werden mit einem Harzgemisch getränkt, das mit Hilfe von Lackrollen möglichst gleichmäßig in das Gewebe verteilt und eingearbeitet wird.  Eine dünne Folie deckt das Material zunächst ab, damit es problemlos in die Form gelegt werden kann. Je nach Beanspruchung des Bauteils müssen bestimmte Faserverläufe realisiert werden, um die auftretenden Kräfte und Momente aufnehmen zu können. Mehrlagige Schichtaufbauten, die unter Umständen auch Schaumstoff oder sogenanntes Honeycomb-Material in
wabenförmiger Struktur enthalten können, schaffen hochfeste Bauteilstrukturen.

Zur gleichen Zeit entstanden in der mechanischen Werkstatt der Hochschule die ersten Fahrwerksteile. Hochfestes Aluminium ist hier der Werkstoff der Wahl. Eloxieren in Champagnerfarbe sorgt für eine Korrosionsgeschütze Oberfläche und sieht obendrein noch extrem schick aus.

Quelle, weitere Infos: www.hochschule-bochum.de/solarcar/bocruiser.html

BMU Mitteilungen zum Bereich Photovoltaik

Foto: solid

(BMU) Neuer Europarekord bei Dünnschicht-Solarzellen Das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) hat einen neuen Rekordwirkungsgrad für Dünnschicht-Solarzellen aufgestellt. Die CIS- oder CIGS-Solarzellen mit einem Halbleiter aus Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid erreichen einen Wirkungsgrad von 19,6 Prozent. Das Erfolgsgeheimnis liegt in einer effizienteren Beschichtungstechnik, bei der die Solarzellen in einem mehrstufigen Durchlaufprozess in einer automatisierten Anlage beschichtet werden. Dieses Verfahren war bisher nur im Labor möglich. Jetzt haben es die Wissenschaftler am ZSW auf eine vorindustrielle Technikumslinie übertragen. Der neue Rekord verdeutlicht, dass exzellente Laborergebnisse auch in die Fertigung übertragen werden können. Das Bundesumweltministerium unterstützt mehrere Vorhaben zur CIS-Forschung am ZSW.

Weltrekord bei laserdotierten Solarzellen Das Institut für Physikalische Elektronik (ipe) der Universität Stuttgart arbeitet seit vielen Jahren an der Entwicklung von neuen Prinzipien und Herstellungsprozessen für Solarzellen. Jetzt ist den Doktoranden Röder und Eisele ein Rekord gelungen: Gemeinsam mit Prof. Jürgen H. Werner haben sie mit dem Laser eine Solarzelle aus kristallinem Silizium hergestellt, die einen Wirkungsgrad von 19 Prozent erreicht. Üblich war bei laserdotierten Solarzellen bislang ein Wirkungsgrad von gerade mal 16 Prozent. Der Laserprozess ist auch für die industrielle Fertigung geeignet. Er eignet sich besonders für sehr dünne Solarzellen. Außerdem können mit dem Verfahren auch große Solarzellenflächen in sehr kurzer Zeit bearbeitet werden. Das Bundesumweltministerium hat mit der Förderung des Vorhabens „Emitter für ein- und multikristalline Silizium-Solarzellen durch Laserdotierung“ wichtige Grundlagen geschaffen, die zum aktuellen Erfolg beigetragen haben.

Quelle: Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU), www.bmu.de

BMU Mitteilungen zum Bereich Solarthermie

Foto: solid

(BMU) Deutsche Technologie im Parabolrinnenkraftwerk Andasol 1 Am 1. Juli ist das solarthermische Kraftwerk Andasol 1 in der spanischen Provinz Granada offiziell eingeweiht worden. Es soll künftig Strom für 200.000 Menschen liefern und jährlich bis zu 150.000 Tonnen CO2 einsparen helfen. Andasol 1 besteht aus über 600 Parabolrinnen-Kollektoren, die sich über ein Areal von zwei Quadratkilometern verteilen. Das solarthermische Kraftwerk kann auch Strom erzeugen, wenn die Sonne nicht scheint. In der Mitte des riesigen Solarfeldes befindet sich ein Wärmespeicher, der eine Stromproduktion auch in der Nacht ermöglicht. Der Speicher besteht aus zwei gewaltigen Tanks von 14 Metern Höhe und 36 Metern Durchmesser, in denen die überschüssige Energie während der Mittagsstunden in flüssigem Salz gespeichert wird. Die Sonnenenergie heizt das Salz auf bis zu 390 Grad Celsius auf. Mit der gespeicherten Wärme kann das Kraftwerk bis zu 7,5 Stunden nach Sonnenuntergang Strom liefern. Das Gros der in Andasol 1 eingesetzten Komponenten stammt aus Deutschland. Das Bundesumweltministerium hat über Jahre hinweg die technische Entwicklung der Kollektoren, der Receiver und des Salzschmelzespeichers gefördert.

Neues Testzentrum für konzentrierende Solartechnik eröffnet Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) hat in Köln ein neues Test- und Qualifizierungszentrum für konzentrierende Solartechnik, genannt QUARZ, eröffnet. Am 9. Juni 2009 nahmen Dr. Urban Rid, Leiter der Abteilung für erneuerbare Energien im Bundesumweltministerium, und Prof. Dr.-Ing. Johann-Dietrich Wörner, Vorstandsvorsitzender des DLR, das Zentrum offiziell in Betrieb. An Prüfständen und Großanlagen können nun Hersteller und Kunden von solarthermischen Anlagen wichtige Komponenten, wie Spiegel oder Absorberrohre, auf ihre Qualität testen. Auch für Betreiber und Projektfinanzierer können sich die Qualitätstests rechnen, denn nicht optimierte Anlagen produzieren zwischen fünf und zehn Prozent weniger Strom. Der weltweite Markt für solarthermische Kraftwerke entwickelt sich rasant. Die meisten Anlagen entstehen derzeit in Spanien. Große Potenziale gibt es außerdem rund um das Mittelmeer und in den USA. Das Bundesumweltministerium unterstützt die Technologieentwicklung im Bereich solarthermischer Kraftwerke seit vielen Jahren finanziell. Auch QUARZ wurde vom BMU gefördert.

Heizen mit Solarenergie: Auf die Kessel kommt es an Große solarthermische Anlagen werden in Zukunft immer stärker auch zur Heizungsunterstützung eingesetzt werden. Verglichen mit Anlagen zur reinen Trinkwasserversorgung decken die Kombisysteme für Trinkwassererwärmung und Heizungsunterstützung einen wesentlich größeren Anteil des Gesamtwärmebedarfs eines Gebäudes ab, so dass weniger fossile Brennstoffe benötigt werden. Allerdings werden bei Kombianlagen die Heizkessel wesentlich stärker beansprucht als bei einfachen Solaranlagen. Das Bundesumweltministerium fördert daher ein Projekt, in dem das dynamische Verhalten von Heizkesseln in Wärmeverbundsystemen mit großen Solaranlagen untersucht wird. Ziel ist es, das Betriebsverhaltens von Kessel und Solarsystem zu optimieren und so die Gesamteffizienz der Wärmeversorgung zu erhöhen und fossile Brennstoffe einzusparen. Die Untersuchungen werden anhand von Simulationsrechnungen, Kesseltestständen und in realen Feldanlagen durchgeführt. Das Projekt wird an der Fachhochschule Braunschweig / Wolfenbüttel, Institut für Energieoptimierte Systeme in Zusammenarbeit mit der ZfS-Rationelle Energietechnik GmbH Hilden (ZfS) und dem Institut für Solarenergieforschung Hameln (ISFH) durchgeführt.

Hierzu passt auch folgender Fachartikel: www.solifer.de/herunterladen/bringen-solaranlagen-heizkessel-zum-takten.pdf

Quelle: Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU), www.bmu.de