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Thermophotovoltaik: Strom aus Wärmestrahlung

Fachbericht | Wörter: 283 | Aufrufe: 8174 | Druckbare Version

Thermophotovoltaik: Strom aus Wärmestrahlung

Eine noch junge Technologie stellt sich vor: Die Thermophotovoltaik

Noch ist dieses Energiewandlungsverfahren vor allem in den Forschungslaboren zuhause. Allerdings lassen erste Anwendungsbeispiele schon jetzt eine wichtige Rolle vermuten in einer hocheffizienten Energieversorgung auf Basis erneuerbarer Energien.

Thermophotovoltaik (TPV) kann im Prinzip überall dort ansetzten, wo eine Verbrennung von Kraftstoffen erfolgt, z.B. von Biogas oder Holz. Photovoltaikzellen nehmen die von einer Wärmequelle ausgehende Strahlung auf und wandeln diese in elektrischen Strom um. Vereinfacht funktioniert das Verfahren wie herkömmliche Photovoltaik - nur ohne Sonneneinstrahlung. Noch sind die elektrischen Wirkungsgrade mit 1% bei den eingesetzten Photozellen sehr bescheiden, kommen doch im Labor produzierte monokristalline Zellen für den Einsatz an der Sonne auf bis zu 25% Wirkungsgrad.

Mehr Strom ohne Sonne

Dennoch kann es ohne Sonne letztlich doch viel besser klappen: Denn während bei der Sonne die spektrale Verteilung nicht verändert werden kann, d.h. die Wellenlänge der Strahlen für die Photozellen naturgemäß nicht mehr zu optimieren ist, geht dies bei der Wärmequelle.

Werden die Wärmequelle und die Photozelle optimal aufeinander eingestellt, können dann Wirkungsgrade von bis zu 70% erreicht werden. Erzeugt eine Photovoltaikzelle von der Größe einer Postkarte im Sonnenlicht etwa 1,5W, kann ein TPV-Generator gleicher Größe theoretisch 300 bis 500W erzeugen.

Kraft-Wärme-Kopplung umgekehrt

Konkrete Einsatzmöglichkeiten sind z.B. TPV-Generatoren, die große Mengen industrieller Abwärme zur Stromproduktion nutzen. Kann Abwärme im Produktionsprozess oder z.B. über ein Fernwärmenetz nicht sinnvoll verbraucht werden, ist somit noch eine effiziente Stromerzeugung möglich.

Vor allem für TPV-Generatoren als kleine Stromerzeugungsaggregate im Leistungsbereich von ca. 100 W bis wenige kW werden zur Zeit große Absatzmärkte gesehen. Unter anderem für Bordnetze im Automobilbereich, für die Bahn und den Schiffsbau wäre Thermophotovoltaik spannend. Generell kommt aber auch eine Nutzung im netzunabhängigen Bereich, z.B. für ganze Wohnhäuser in Frage.


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