Lichtblicke. Die innovative Vielfalt der Solarindustrie.

An der KU Leuven in Belgien konnten Forschende einen beeindruckenden Erfolg vorweisen: Zusammen mit dem Ingenieurbüro Comate entwickelten sie Solarmodule, die neben ihrer klassischen Funktion auch Wasser aus der Luft einfangen und daraus Wasserstoff produzieren können. Die Technik dahinter: Die Module nutzen Sonnenenergie, um Wassermoleküle zu spalten und Wasserstoffgas zu erzeugen. Der Wasserstoff wird dann mit einem Kompressor unter Druck gespeichert und kann über in die Konstruktion der Photovoltaikanlage integrierte Leitungen abgeführt werden. Mittels einer Kraft-Wärme-Kopplung lassen sich mit dem Wasserstoff sowohl Strom als auch Wärme erzeugen.

Durch das Solhyd-Projekt können so laut den Forschenden aktuell bis zu 250 Liter Wasserstoff am Tag produziert werden. Rund 20 Module seien nötig, um ein Einfamilienhaus inklusive Wärmepumpe auch im Winter zuverlässig mit Strom und Wärme zu versorgen. Aktuell wird daran gearbeitet, die Innovation serienreif zu machen – schon 2026 soll das Produkt laut den Entwicklern kommerziell verfügbar sein.

^{Quelle Text: Solhyd Project | Bild: Comate | https://www.comate.be/en/cases/hydrogen-panels}

In Gewächshäusern, die auf Photovoltaik setzen möchten, gab es bisher ein Dilemma: Durch die Versiegelung der Verglasung mit Solarpaneelen wurde die Sonneneinstrahlung reduziert, was den Ertrag minderte. Das Schweizer Start-up Voltiris begegnet dieser Herausforderung mit einer beeindruckenden Konstruktion.

Pflanzen benötigen zur Fotosynthese rotes und blaues Licht, also einen bestimmten Teil des Lichtspektrums. Mittels farboptimierter Photovoltaikmodule, die sogenannte dichroitische Spiegel nutzen, wird das rote und blaue Licht gezielt zu den Pflanzen geleitet; das grüne und nahe infrarote Licht wiederum direkt zu den Solarzellen. Das Ergebnis: Durch die Teilung des Lichtspektrums konnte der CO2-Ausstoß des Gewächshauses um rund 50 % reduziert werden, ohne Verluste im Ertrag. Ziel ist es, die CO2-Emissionen um bis zu 70% zu reduzieren, was vor allem vom bestehenden Energiesystem des Gewächshauses abhängt. Mithilfe einer speziellen Nachführeinrichtung drehen sich die Module mit der Sonne und sorgen für einen 40 % höheren Strom-Produktionszeitraum. Die Serienreife wird für 2023 angestrebt.

^{Quelle: Voltiris | https://voltiris.com/solution}

Um leistungsstarke Photovoltaikanlagen zu bauen, braucht man Platz. Diesen fand der Schweizer Energiedienstleister CKW auf mehr als 1.000 Metern über dem Meeresspiegel in einer ausgedienten Satellitenschüssel. Fernab von schattenspendenden Störfaktoren und über der Nebelgrenze bietet sie ideale Voraussetzungen zur Produktion von Solarstrom.

Ein weiterer Clou: Die Satellitenschüssel lässt sich drehen und neigen, um sie nach dem Lauf der Sonne auszurichten und die aktive Produktionszeit auf ein Maximum auszudehnen. Aktuell produziert die Anlage bis zu 110.000 kWh jährlich mithilfe so genannter bifazialer Solarmodule. Diese nutzen zur Stromerzeugung sowohl die direkte Einstrahlung auf der Vorderseite als auch indirektes Licht auf der Rückseite.

Bezogen wird dieser Strom vom Schweizer Netzwerkdienstleister Leuk TDC, der zudem selbst Solarmodule auf dem Dach seines Rechenzentrums mit nochmals 550.000 kWh betreibt.

^{Quelle: CKW AG | https://www.ckw.ch/ueber-ckw/medienstelle/medienmitteilungen/2022/europas-erste-solaranlage-in-satellitenschuessel}

Solaranlagen haben einen Nachteil: Sie produzieren von Natur aus nur dann am meisten Strom, wenn die Sonne scheint – oft sogar mehr, als in diesem Moment vom Abnehmer benötigt wird. Umgekehrt wird dann, wenn die Sonne nicht scheint, oft der meiste Strom gebraucht. Diesem Problem kann mit Energiespeichern begegnet werden. Bisher kommen dabei meist Systeme mit Lithium-Ionen-Technologie zum Einsatz.

Das Münchener Start-up VoltStorage entwickelte einen neuartigen Energiespeicher, der auf die Vanadium-Redox-Flow-Technologie setzt. Dabei wird die Energie in zwei Flüssigkeitstanks mit verschieden geladenen Elektrolyt-Flüssigkeiten geleitet, über ein Pumpensystem in Batteriezellen geführt und so chemisch gespeichert. Zur Nachhaltigkeit der Lösung trägt ebenso bei, dass die Flüssigkeit umweltgerecht entsorgt werden kann und nicht explosiv ist. Außerdem überzeugt das Speichersystem durch seine Langlebigkeit, da es beliebig oft ge- und entladen werden kann, ohne an Speicherkapazität zu verlieren.

^{Quelle Text: VoltStorage | Bild: Eigene Darstellung nach VoltStorage | https://voltstorage.com/technologie}

Das Reisen gehört für viele Menschen zum Leben, wird im Zuge der Klimakrise jedoch zunehmend auch unter energetischen Gesichtspunkten kritisch beleuchtet. Studierende der TU Eindhoven in den Niederlanden fanden einen Weg, umweltschonend die Welt zu entdecken. Sie entwickelten ein solarbetriebenes Wohnmobil namens Stella Vita, das ein faltbares Solardach mit 17,5 m2 Fläche besitzt. An einem sonnigen Tag schafft es damit bis zu 730 Kilometer Strecke bei einem Topspeed von 120 km/h.

Zu diesen Werten trägt auch die ausgeklügelte Aerodynamik des Fahrzeugs bei, welche durch die hydraulische Bewegung vieler Fahrzeugteile optimiert werden kann und so die Reichweite bei selbem Energieaufwand weiter erhöht. Beeindruckend: Nicht nur der Antrieb, sondern auch alle elektronischen Geräte an Bord werden von der Solaranlage versorgt, was das Wohnmobil zu einem vollkommen autarken System macht.

^{Quelle: Solarteam Eidhoven | https://solarteameindhoven.nl/article?presenting-our-newest-solar-vehicle-stella-vita}

Effizienter Gesamtprozess. Wo Messtechnik in vernetzten Energiesystemen zum Einsatz kommt.