Neues von NANOSPLIT: Sonnenlicht in Strom und Nutzwärme umwandeln
Das EU-finanzierte NANOSPLIT-Projekt wurde 2021 ins Leben gerufen, um die Effizienz von konzentrierenden thermischen Photovoltaiksystemen (PV-T) zu verbessern – hybride Designs, die gleichzeitig sowohl Strom als auch Hochtemperatur-Nutzwärme erzeugen. Diese Systeme haben das Potenzial, den Anteil erneuerbarer Energie am Energiemix zu erhöhen und kombinieren Sonnenenergietechnologie, bei der Linsen oder Spiegel das Sonnenlicht auf eine kleine Solarzellenfläche bündeln, während parallel dazu die erzeugte überschüssige Wärme zurückgewonnen wird. Herkömmliche PV-T-Technologien weisen einen wesentlichen Nachteil auf. Bei höherer Sonneneinstrahlungsstärke steigen auch die Temperaturen, was den Wirkungsgrad der PV-Zellen in diesen Systemen verringert. NANOSPLIT hat dieses Problem durch die Entwicklung neuer, auf Nanofluiden basierender spektraler Aufspalter gelöst. Diese hochmoderne Solartechnologie filtert Sonnenlicht, lässt optimale Wellenlängen zur Stromerzeugung an die Solarzellen durch und absorbiert gleichzeitig die ungenutzten, Wärme erzeugenden Wellenlängen, um Wärmeenergie für die Warmwasserbereitung oder Raumheizung bereitzustellen. Seit seinem Abschluss im Jahr 2023 arbeitet das Projekt mit bestehenden und neuen Partnern an der Weiterentwicklung dieser Technologie zusammen.
Das Leistungspotenzial der Sonnenenergie ausschöpfen
Mit ihrem deutlich höheren Gesamtwirkungsgrad sind hybride thermische Photovoltaiksysteme eigenständigen PV- und thermischen Solaranlagen bereits einen Schritt voraus. Die spektrale Aufspaltungstechnologie von NANOSPLIT ging noch einen Schritt weiter, da sie das gesamte Sonnenspektrum nutzt. Durch die Trennung des ultravioletten und infraroten Bereichs vom sichtbaren Teil des Sonnenspektrums steigerte das Projektteam die Stromerzeugung bei gleichzeitiger Gewinnung von Wärmeenergie, und hielt die PV-Zellen dabei auf niedrigen Temperaturen, um eine längere Lebensdauer zu gewährleisten. Der Durchbruch von NANOSPLIT umfasste sorgfältig entwickelte hybride Nanofluide aus Zinkoxid-Schichten und Gold-Nanopartikeln, die als intelligenter Filter für Sonnenlicht fungieren. Sie lassen sichtbares und Nah-Infrarotlicht durch, so dass die PV-Zellen beleuchtet werden, während ultraviolette und wärmetragende infrarote Wellenlängen zu den thermischen Komponenten geleitet werden. Die Wärme wird von den hybriden Nanofluiden effizient gebunden, wodurch das Material langlebig und für den langfristigen Einsatz geeignet ist. Das Projektteam stellte diese Entwicklungen auf der ECOS 2024 vor, einer internationalen Konferenz auf Rhodos, Griechenland, die sich mit thermodynamischen Fortschritten und der nachhaltigen Energiewende befasste.
Weiterentwicklung im Gange
Seit dem Abschluss des Projekts arbeitet NANOSPLIT mit Partnern in Europa und Indien an neuen wie auch an bestehenden Kooperationsprojekten zusammen, um die Technologie für den Einsatz in der realen Praxis weiterzuentwickeln. Die jüngste Forschung befasst sich derzeit mit Carbon-Dot-Nanofluiden, die auf die Reaktion mit spezifischen Lichtfarben „abgestimmt“ werden können. Diese lassen sich potenziell auch mit anderen Materialien kombinieren oder so strukturieren, dass sie stärkere, stabilere und effizientere Eigenschaften aufweisen. Solar Flow(öffnet in neuem Fenster), ein Spin-off-Unternehmen des Imperial College London, konzentriert sich auf industrielle Wärmeanwendungen bei höheren Temperaturen mit erheblichem Potenzial für eine erschwingliche CO2-Reduzierung. Projekt NANOSPLIT (Nanofluid Spectral Beam Splitter Assisted Hybrid CPV/T System) hat eine Technologie entwickelt, welche eine über die Möglichkeiten herkömmlicher Systeme hinausgehende Nutzung von Sonnenenergie fördert und das echte Potenzial bietet, die europäischen und globalen Energiesysteme der Zukunft zu revolutionieren. Christos Markides, Professor für saubere Energietechnologien bei Projektkoordinator Imperial College London, erklärt dazu: „NANOSPLIT hat erfolgreich demonstriert, wie fortschrittliche Lösungen für das optische und thermische Management effektiv verwendet werden können, um die nächste Generation von Technologien zur Nutzung der Sonnenenergie zu erschließen.“ In der Rubrik „Was wurde aus…“ werden abgeschlossene EU-finanzierte Projekte vorgestellt und es wird darüber berichtet, was seit der Beendigung der EU-Finanzierung erreicht wurde. Wenn Sie an einer Vorstellung Ihres Projekts unter „Was wurde aus…“ interessiert sind, dann schreiben Sie uns bitte eine E-Mail an editorial@cordis.europa.eu und teilen Sie uns mit, warum!
