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Strom und Wärme konzentriert erzeugt



Strom und Wärme konzentriert erzeugt
 
 

28. Mai 2021

Ein neuartiger Solarkonzentrator greift dabei die Form und das Verhalten von Austern auf

Das solare Konzentrator-System Sun Oyster kombiniert Solarthermie mit Photovoltaik. Mit ihm lässt sich Kälte, Strom und Wärme aus Sonnenenergie erzeugen. Seinen Namen hat es bekommen, weil es sich bei starkem Wind – ähnlich einer Auster bei Gefahr – schließt.

Um Austern (engl. Oyster) geht es nicht direkt bei dem Solar Freeze-Vorhaben auf den Kapverden, an dem eine Sun Oyster zum Einsatz kommt. Doch auch die Tiere, die es dort zu kühlen gilt, kommen aus dem Meer. Die Fischer der Inselgruppe im Atlantischen Ozean kämpfen mit dem Problem, dass ein Großteil ihrer Fänge an Land verderben, weil ihnen Eis für Lagerung und Transport fehlt. Seit Mitte vergangenen Jahres versucht das vom Bundeswirtschaftsministerium finanzierte Projekt, mit einem Prototypen zur Eisproduktion auszuhelfen. Ein Sun Oyster 16-System der gleichnamigen Firma aus Halstenbek bei Hamburg erzeugt die Energie für die Eismaschine.

Aufbau des Systems und Leistungsdaten
Dazu führt es Parabolspiegel zweiachsig der Sonne nach, um das direkte Sonnenlicht auf einen durch ein Borosilikatglasrohr geschützten Receiver zu konzentrieren. Der Strahlungsempfänger konzentriert das Licht ein zweites Mal durch spezielle Glaslinsen auf Konzentrator-PV-Zellen. Die Solarzellen erwärmen sich und geben ihre Wärme an ein Fluid ab, das auf diese Weise Temperaturen von bis zu 110 °C erreichen kann.

Sun Oyster gibt die thermische Leistung mit 6 kW an. Als elektrische Leis tung fallen 2,4 kW an. Die für die Nachführung konstruierten Profile lassen sich zusätzlich mit zwölf Photovoltaikmodulen belegen, was die elektrische Leistung je nach Modultyp um bis zu 5 kW steigert. In diesem Fall erzeugt die Sun Oyster nach Firmenangaben mindestens doppelt so viel Energie wie normale Photovoltaik auf gleicher Fläche.

Die beiden acht Quadratmeter großen Spiegel bestehen aus vergütetem Glas, wie es sich in solarthermischen Kraftwerken bewährt hat. Das Steuerungssystem regelt nicht nur die automatische Nachführung, es ermöglicht zudem ein permanentes Online-Monitoring. Über eine App lassen sich die Daten für Energieerzeugung und -ersparnis abrufen.

Prozesswärme erzeugen
„Bis zu 75 % des direkten Sonnenlichts können in Leistung umgewandelt werden“, erklärt Sun Oyster-Geschäftsführer Carsten Corino. Kombiniert mit einer thermischen Kältemaschine lasse sich die erzeugte Wärme in Kälte umwandeln: „Damit kann die Anlage den kompletten Ener giebedarf von Gebäuden abdecken.“ Im Nürnberger Tiergarten steht seit Dezember 2019 die neuartige Solartechnologie. Hinter dem Tapirhaus erzeugt die KWK-Anlage umweltfreundlich Strom und Wärme aus Sonnenenergie. Mitte diesen Jahres will Corino die erste Auswertung der Betriebsergebnisse vorstellen können.

Der Solarfachmann kommt eigentlich aus der Windenergiebranche. Für Repower hat er in der Geschäft sentwicklung gearbeitet. Als der Windkraft anlagenhersteller während des Übernahmewettbewerbs vor ein paar Jahren seine Ausrichtung änderte, orientierte sich Corino neu. Die Kraft -Wärme-Kopplung faszinierte ihn. Mit seinem Nachbarn und jetzigem Werkstattleiter Stephan Ulrich tüft elte er an viele Abenden daran, wie sie sich mit Solarenergie umsetzen ließe. Heraus kam das Konzept der Sun Oyster. Die ersten Modelle und Funktionsmuster entstanden nicht in einer Garage, sondern in der alten Scheune eines ehemaligen Baumschulanwesens.

„Die Sun Oyster-Anlagen sind recyclingfreundlich konstruiert“, nennt Corino einen Vorteil seiner Entwicklung. Der Einsatz von Kunststofft eilen sei auf ein Minimum reduziert. Metallteile und Glasspiegel können sortenrein wiederverwertet werden. Er geht von einer Lebensdauer seiner Systeme von 20 Jahren aus. Das gilt auch für das rein thermische Modell, bei dem die Wärmeflüssigkeit im Receiver direkt erhitzt wird. „In der Version des rein thermischen Receivers können höhere Temperaturen bis zu 170 °C erreicht werden, zum Beispiel für Prozesswärme“, erläutert Corino. Im Vergleich zur Hybridversion liefert das Th ermo-Modell mit zwölf kW die doppelte Leis tung, bei einem Anschaff ungspreis von 8400 Euro.

Modell für Privathaushalte in Arbeit
Inzwischen kann Sun Oyster aktuelle Projekte für die unterschiedlichsten Anwendungen im In- und Ausland vorweisen. So erzeugt eine Bio-Landwirt in Schleswig-Holstein seine Energie mit zwei Anlagen. In Portugal hat die CUF-Gruppe, die größte Privatklinikkette im Land, drei Systeme für ein Krankenhaus in Almada bei Lissabon bestellt. Ein Automobilzulieferer in Sachsen will 20 Sun Oystern zur Kälteerzeugung einsetzen. 35 Anlagen sind für eine Textilfabrik in Indien vorgesehen, die 125 °C heißes Wasser für Heißdampf-Bügelmaschinen liefern sollen. Das mit 100 Systemen größte Projekt für ein chinesisches Pharmaunternehmen in Taiyuan, bei dem es um die Erzeugung von Prozessdampf mit 150 °C geht, musste wegen der Coronapandemie verschoben werden.

System für Privathaushalte in Arbeit
Corino und sein Team haben dennoch viel zu tun. Sie arbeiten am Design des Sun Oyster 8-Modells für Privathaushalte. „Teile des Prototypen sind im Test, die Komplettierung ist im Frühjahr zu erwarten“, berichtet Corino. Ende 2021 soll die Hybrid-Version mit 5,5 kW thermischer und 2 kW elektrischer Leistung sowie das Th ermosystem mit 3,5 kW Wärmepower verfügbar sein. Mit drei zusätzlichen Photovoltaikmodulen wird sich die elektrische Leistung um 1,2 kW steigern lassen.

Am Beispiel eines Hauses mit Swimmingpool illustriert Corino, wie sich das Th ermie-Modell nutzen lässt: „Das ganze Jahr über kann es Warmwasser bereiten. Im Winter kann sie das Haus mitheizen. Im Sommer kann die Wärme von einer kleinen thermischen Kältemaschine in Kälte umgewandelt werden. Im Frühjahr und Herbst kann die SunOyster den Pool beheizen.“ Auf den Kapverden liefert die Hybrid-Sun Oyster derweil nicht nur Wärme für die Eismaschinen, sondern auch den Strom für ihren Betrieb.

Autor: Joachim Berner, Fachjournalist für Erneuerbare Energien


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