Hybrid-System für erneuerbare Energien
Hauptsächlich aufgrund ihrer starken Schwankungen, hat es die Sonnenenergie schwer, zu einem maßgeblichen Teil des Energiemixes zu werden. Das EU-geförderte Projekt HRC POWER (Hybrid renewable energy converter for continuous and flexible power production) befasste sich mit einer Rund-um-die-Uhr-Versorgung durch Sonnenenergie. Sein neuartiges Konzept beruht auf einem Hybridsystem, das eine Reihe von Technologien für erneuerbare Energien kombiniert. Dieser hybride Konverter für erneuerbare Energien (hybrid renewable converter, HRC) wird entweder durch Mikroverbrennung von Biogas oder Wasserstoff oder durch konzentrierte Sonnenstrahlung erhitzt. Die erzeugte Wärme wird durch thermoelektrische oder thermophotovoltaische Effekte in Strom umgewandelt. Der Fokus liegt dabei auf der Entwicklung neuartiger Funktionsmaterialien für fortschrittliche Komponenten, die hohen Temperaturen standhalten, sowie von Hochtemperatur-Fügetechnologien. Die Forscher haben Thermofluid- und Verbrennungssimulationen sowie thermische Simulationen durchgeführt, um Komponenten zu entwerfen, die sowohl mittels Sonnenkonzentration als auch mittels Verbrennung betrieben werden können. Ein besonderes Augenmerk lag auf der Verringerung der Wärmeverluste und der Erhöhung der Betriebstemperaturen. Es wurde ein vollständiger Verfahrensablauf entwickelt, um mikro-/nanostrukturierte feuerfeste Absorbermaterialien auf Basis von Molybdän-Filmen zu erzeugen. Darüber hinaus haben Forscher verschiedenartig strukturierte metallische Materialien auf der Basis ihrer Fähigkeit, Infrarotlicht mit einer höheren Energie als die Bandlücken bestehender thermophotovoltaischer Zellen zu emittieren, untersucht. Die Projektergebnisse werden durch Fortschritte bei Keramikmaterialien, die Integration von Multi-Materialien für den Hochtemperaturbetrieb und neue Metamaterialien für die Absorption von Sonnenenergie den Materialwissenschaften zugutekommen. Eine zweite bedeutende Errungenschaft ist das neue Konzept von Hybridwandlern für sehr hohe Temperaturen, die sehr flexibel sind, da eine Vielzahl von Temperaturen durch Wasserstoffverbrennungsluft und durch variierende Solar-Inputs von Spiegeln erreicht werden kann. HRC POWER wird dazu beitragen, die Auswirkungen der globalen Erwärmung zu mindern, indem es eine neue Hybridisierungsmethode vorschlägt, mit der sich erneuerbare Energiequellen effizient nutzen lassen.
Schlüsselbegriffe
Erneuerbare Energien, HRC POWER, Hybridwandler für erneuerbare Energien, Mikroverbrennung, thermophotovoltaisch
