{"id":22647,"date":"2015-01-14T15:38:24","date_gmt":"2015-01-14T13:38:24","guid":{"rendered":"http:\/\/www.allmytraveltips.ch\/?p=22647"},"modified":"2015-01-14T17:33:41","modified_gmt":"2015-01-14T15:33:41","slug":"hans-eggenberger-preis-2014-fuer-innovative-solartechnologie","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.allmytraveltips.ch\/?p=22647","title":{"rendered":"Hans-Eggenberger-Preis 2014 f\u00fcr innovative Solartechnologie"},"content":{"rendered":"
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Der Maschineningenieur Thomas Cooper entwickelte in seiner Doktorarbeit ein Solarstrom System von kosteng\u00fcnstigen Parabolrinnen-Kollektoren, die mit Hochleistungssolarzellen gekoppelt sind. Daf\u00fcr erhielt er den mit 10’000 Franken dotierten Hans-Eggenberger-Preis 2014.<\/h2>\n<\/div>\n
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Der Maschineningenieur Thomas Cooper erh\u00e4lt den Hans-Eggenberger-Preis 2014. (Bild: zVg T.Cooper)<\/p><\/div>\n

Thomas Cooper, der heute als promovierter Forscher im \u00abRenewable Energy Carriers\u00bb-Labor von Professor Aldo Steinfeld t\u00e4tig ist, begann 2010 seine Doktorarbeit in eben diesem Labor. Seither wurden dank seiner Forschung Technologien entwickelt, die die Effizienz der Solarenergie deutlich steigern, die Kosten jedoch signifikant senken kann.<\/p>\n<\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n

Bei dem als konzentrierende Photovoltaik (CPV) bekannten Prinzip kommen Spiegel zum Einsatz, die sich nach dem Sonnenstand ausrichten und das Sonnenlicht b\u00fcndeln, bevor es auf Solarzellen trifft. Durch die mehr als 500-fache Konzentration der Sonneneinstrahlung braucht es f\u00fcr die Produktion der gleichen Strommenge eine deutlich geringere Menge an Photovoltaikzellen. Ausserdem kann die Solarzelle mit konzentriertem Licht viel effizienter arbeiten.<\/p>\n

Um Sonnenlicht zu konzentrieren, reichen konventionelle Spiegel nicht aus. Bislang galten rotationssymmetrische Parabolspiegel als Idealform f\u00fcr CPV. Sie sind aufgrund ihrer dreidimensionalen Bauweise allerdings teuer. Um kosteng\u00fcnstig und wettbewerbsf\u00e4hig zu bleiben, muss das Material f\u00fcr Solarkonzentratoren so billig wie m\u00f6glich sein.<\/p>\n

Pneumatische Linienkonstruktion<\/h2>\n

Genau hier setzt die erste wichtige Innovation an: ein neuartiger Spiegel aus d\u00fcnner Polymerfolie, die pr\u00e4zise aufgeblasen werden kann. Dadurch entsteht die Form von vier tangential verbundenen Kreisb\u00f6gen. Diese Form kann zudem so gestaltet werden, dass die gleiche Leistung wie mit einem Parabolspiegel erreicht wird. Neben den hervorragenden optischen Eigenschaften bietet der pneumatische Spiegel einen eingebauten Ballon als Schutz f\u00fcr die Solarzellen und die elektronischen Komponenten.<\/p>\n

Der Grad der Solarkonzentration ist ein bedeutender Parameter f\u00fcr die Bauweise des Systems. Um Triple-Junction-Solarzellen einsetzen zu k\u00f6nnen, deren Wirkungsgrad heute bei \u00fcber 40 Prozent liegt, ist eine mehr als 500-fache Konzentration von Sonnenlicht n\u00f6tig. Fr\u00fcher waren solch hohe Konzentrationen nur mit dreidimensionalen Spiegelsystemen m\u00f6glich, die das Licht auf einen Brennpunkt konzentrierten. Das Problem von billigeren und robusteren liniensymmetrischen Spiegelsystemen war, dass sie die Sonnenstrahlung theoretisch h\u00f6chstens 200-fach konzentrieren k\u00f6nnen.<\/p>\n

Bahnbrechender Sekund\u00e4rkonzentrator<\/h2>\n

Hier kommt Thomas Coopers zweite bahnbrechende Innovation ins Spiel: ein neuartiger Sekund\u00e4rkonzentrator, der die Konzentration in einem liniensymmetrischen System auf mehr als das 500-fache steigern kann. Diesen Sekund\u00e4rkonzentrator optimierte Cooper speziell f\u00fcr die Kombination mit dem pneumatischen Prim\u00e4rspiegel.<\/p>\n

Aldo Steinfelds Labor f\u00fchrte diese Forschungsarbeiten in Zusammenarbeit mit dem Schweizer Unternehmen Airlight Energy und der Fachhochschule der Italienischen Schweiz (SUPSI) durch. Finanziert wurde das Projekt durch die Kommission f\u00fcr Technologie und Innovation (KTI). Airlight Energy ist ein Cleantech-Anbieter, der auf neuartige L\u00f6sungen im Bereich Solarenergie spezialisiert ist. An dessen Unternehmenssitz in Biasca (TI) baute die Kollaboration ein Prototyp des Systems in Originalgr\u00f6sse auf. Beim ersten Test erreichte sie das h\u00f6chste je f\u00fcr Parabolrinnen-Konzentratoren gemessene Sonnenkonzentrationsverh\u00e4ltnis. Ausserdem massen die Forscher einen maximalen \u00abSolar-zu-Gleichstrom\u00bb-Wirkungsgrad von 20,2 Prozent \u2013 Weltrekord f\u00fcr eine derartige Konstruktion.<\/p>\n

Option f\u00fcr entlegene Ecken der Erde<\/h2>\n

In diesem multidisziplin\u00e4ren Projekt kamen Erkenntnisse aus dem Maschinenbau, der Elektrotechnik und dem Bauwesen zum Einsatz, um das System stabil zu bauen. Die neuartige Konstruktion auf Grundlage eines Gussbetonrahmens gew\u00e4hrleistet h\u00f6chste Festigkeit, einen ausgezeichneten Windwiderstand und eine lange Lebensdauer. Ausserdem sind die f\u00fcr diese Bauweise n\u00f6tigen Ressourcen auch in abgelegenen Gebieten von Entwicklungsl\u00e4ndern vorhanden. Dadurch k\u00f6nnten lokale Arbeitskr\u00e4fte einen Grossteil der Konstruktion vor Ort aufbauen.<\/p>\n

Die Spiegel, die das Gewicht und die Kosten bei einem konventionellen System stark beeinflussen, sind aus einer hauchd\u00fcnnen Polymermembran gefertigt. Diese Membran ist nicht einmal ein Zehntelmillimeter dick und l\u00e4sst sich in Rollenform transportieren. Auch dies ist in abgelegenen Regionen ein Vorteil. Die Solarzellen selbst sind mehr als 500-mal kleiner als entsprechende Zellen eines konventionellen Systems, bieten aber die gleiche Leistung bei einem deutlich niedrigeren Materialeinsatz.<\/p>\n

Die Bauweise stellt innerhalb der Sonnenkollektoren einen Paradigmenwechsel hin zu kosteng\u00fcnstigeren Strukturen dar, die grosse Fl\u00e4chen bedecken und damit hohe elektrische Leistungen generieren k\u00f6nnen. Schliesslich er\u00f6ffnet die in Thomas Coopers preisgekr\u00f6nter Arbeit pr\u00e4sentierte Bauweise zusammen mit den vorgestellten Methoden neue M\u00f6glichkeiten f\u00fcr kosteng\u00fcnstige konzentrierende Sonnenkollektoren mit hohem Wirkungsgrad. Dadurch erweitert sich das m\u00f6gliche Anwendungsfeld f\u00fcr diese Kollektoren. (Quelle: ETH-News)<\/p>\n

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