Fortschritt in Richtung der weltweit ersten Hybrid-Anlage für die Photovoltaik- und Wärmespeicherung
Konventionelle Technologien für Kraftwerke mit konzentrierter Solarenergie(öffnet in neuem Fenster), welche die Solarenergie mithilfe von Spiegeln bündeln, konnten bisher vor allem aus Kostengründen nicht mit anderen erneuerbaren Energiequellen mithalten. Die Nachfrage nach Energie aus Photovoltaik (PV) und Wind steigt stetig. Doch da es sich bei beiden um intermittierende Energiequellen handelt, kann diese Nachfrage nur durch Energiespeicherung gedeckt werden. Technologien für konzentrierte Solarenergie könnten dabei eine erhebliche Rolle spielen. Das EU-finanzierte Projekt SPIRE hat die in Turmanlagen für konzentrierte Solarenergie üblichen Spiegel durch PV-Module ersetzt, die mit einem intelligenten Filter ausgestattet waren. Dieser Filter dient zur spektralen Zerlegung der Sonneneinstrahlung: Dabei wird die vom PV-Modul genutzte Sonnenstrahlung (hauptsächlich sichtbares Licht) durchgelassen, während 40 % der Solarenergie (hauptsächlich Blaulicht und Infrarot) als Wärmeenergie abgeschieden werden. Die sogenannte BlueSolar-Technologie(öffnet in neuem Fenster) stößt kein CO2 aus, eignet sich auch für dezentrale Lösungen, benötigt keine Kraftstoffversorgung und ist skalierbar. Ihr Filter lässt sich zudem maßgeschneidert an alle Anforderungen anpassen, insbesondere bei unterschiedlichen Lichtspektren und speziellen Anwendungen oder Betriebsmodi.
Eine hybride Lösung
BlueSolar verwendet anstelle der in Türmen für konzentrierte Solarenergie üblichen Silberspiegel spezielle PV-Module mit einem integrierten selektiven Filter für optisches Licht, der die Sonnenstrahlung spektral zerlegt. Dadurch werden nur die Wellenlängen durchgelassen, die von den Halbleitern der PV-Zelle benötigt werden, während die übrigen Wellenlängen zum zentralen Wärmeempfänger der Turmanlage reflektiert werden. Diese übrigen Wellenlängen erzeugen Wärme, die sich zu einem Bruchteil der Kosten von elektrischen Batterien speichern lässt und durch Turbinen in Elektrizität umgewandelt oder zur Dampferzeugung für Industrieprozesse genutzt werden kann. „PV-Module sind die günstigste und einfachste Methode, um Elektrizität direkt aus Sonnenlicht zu erzeugen; die Wärmespeicherung ist dafür wiederum günstiger und einfacher als die Speicherung von Elektronen. Daher haben wir in unserer einzigartigen Lösung beide Technologien miteinander kombiniert“, so José Julio Caparrós. BlueSolar-Anlagen können in bestehende PV- und Windanlagen integriert werden, um die Elektrizität durch Wärmeerzeugung zu speichern – eine wesentlich wettbewerbsfähigere Alternative zu elektrischen Batterien. Die Kombination von Elektrizität und Wärme eignet sich aber auch für viele weitere Anwendungen wie zum Beispiel Entsalzung, Wärmeerzeugung für Industrieprozesse, landwirtschaftliche Zwecke sowie die Heiz- und Kälteversorgung in Städten. „Wir haben die Technologie in führenden europäischen Technologiezentren getestet und waren mit den Ergebnissen sehr zufrieden: sie entsprachen den Konstruktionsplänen und Simulationen. Die Effizienz autonomer PV-Systeme und Anlagen für konzentrierte Solarenergie ließ sich damit um mehr als 30 % steigern“, berichtet Caparros.
Ein großer Schub für die Tragfähigkeit erneuerbarer Energiequellen
BlueSolar trägt zu einer stärkeren Marktdurchdringung erneuerbarer Energieträger bei und bietet damit diverse Vorteile: die Begrenzung der globalen Erwärmung, eine bessere Gesundheit der Bevölkerung, eine unerschöpfliche, zuverlässige und robuste Energiequelle, niedrigere Preise und die Schaffung neuer grüner Arbeitsplätze. Auch betrieblich hat die Technologie zahlreiche Vorzüge: kein Energieverlust durch überlastete thermische Energiespeicher/Turbinen; eine bessere Nutzung der diffusen Strahlung und somit eine bessere Ausschöpfung der Solarenergie; ein reduzierter ökologischer Fußabdruck beim Landverbrauch pro Anlage; keine Degradation der Spiegel dank Filtern aus anorganischen Oxiden; und Schnellstartturbinen, die unmittelbarer auf Versorgungsstörungen beispielsweise bei bewölktem Himmel usw. reagieren können. Da zudem geringere Kosten anfallen als bei PV und Batterien, stellt BlueSolar somit eine profitable Lösung für die voraussichtliche Anlagenlaufzeit von 25 bis 30 Jahren dar.
Auf dem Weg zur Kommerzialisierung
Mittlerweile arbeitet das Team an der Konzipierung der ersten Pilotanlage sowie einer kleinmaßstäblichen Filterfabrik. Parallel dazu strebt das Team die Kommerzialisierung der Technologie für die Energiespeicherung und die Erzeugung von industrieller Prozesswärme an. „Wir könnten vielleicht als erstes Unternehmen am freien Markt regelbare Elektrizität aus Solarenergie anbieten, bei der die Rentabilität von Sondertarifen keine Rolle mehr spielt“, so Caparros.
