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Strom und Wärme konzentriert erzeugt

Eine innovative Art, Solarthermie mit Photovoltaik zu kombinieren, ist ein neuartiger Solarkonzentrator, der die Form und das Verhalten von Austern aufgreift. Mit dem Gerät lässt sich Kälte, Strom und Wärme aus Sonnenenergie erzeugen. Wird der Wind zu stark, dann schließt sich der Konzentrator – daher hat er auch seinen Namen Sun Oyster, denn Austern schließen sich bei Gefahr ebenso.

Bild: Sun Oyster

Das Solar Freeze-Vorhaben auf den Kapverden ist ein Konzept, bei dem es darum geht, Tiere zu kühlen. Genauer gesagt, müssen hier die Fischfänge gekühlt werden, damit sie nicht verderben, wenn sie zu lange an Land liegen. Seit 2020 versucht dabei ein Projekt, das übrigens vom Bundeswirtschaftsministerium finanzierte wird, mit einem Prototyp der Eisproduktion auf die Sprünge zu helfen. Ein Sun Oyster 16-System der gleichnamigen Firma aus Halstenbek bei Hamburg erzeugt die Energie für die Eismaschine.

Das System führt Parabolspiegel zweiachsig der Sonne nach, um das direkte Sonnenlicht auf einen durch ein Borosilikatglasrohr geschützten Receiver zu konzentrieren. Dann konzentriert der Strahlungsempfänger das Licht ein zweites Mal durch spezielle Glaslinsen auf Konzentrator-PV-Zellen. Die Solarzellen wiederum werden warm und geben die Wärme an ein Fluid ab. Dieses wird dadurch bis zu 110 °C heiß.

Der Hersteller gibt die thermische Leistung mit 6 kW an und die elektrische Leistung mit 2,4 kW. Spezielle verwendete Profile erlauben es, dass zusätzlich zwölf Photovoltaikmodule verbaut werden können, was wiederum die elektrische Leistung je nach Modultyp um bis zu 5 kW steigert. In diesem speziellen Fall erzeugt die Sun Oyster nach Firmenangaben mindestens doppelt so viel Energie wie normale Photovoltaik auf gleicher Fläche. Die beiden Spiegel sind acht Quadratmeter groß und bestehen aus vergütetem Glas. Ein Steuerungssystem regelt im Projekt die automatische Nachführung und es ermöglicht zudem ein permanentes Online-Monitoring. Über eine App lassen sich die Daten für Energieerzeugung und für die Energieersparnis abrufen.

Carsten Corino ist der Sun Oyster-Geschäftsführer. Er erklärt: „Bis zu 75 % des direkten Sonnenlichts können in Leistung umgewandelt werden.“ Wird das Ganze mit einer thermischen Kältemaschine kombiniert, dann lasse sich die erzeugte Wärme in Kälte umwandeln. Corino dazu: „Damit kann die Anlage den kompletten Energiebedarf von Gebäuden abdecken.“

Übrigens steht bereits im Nürnberger Tiergarten seit Dezember 2019 die neuartige Solartechnologie. Genauer gesagt hinter dem Tapirhaus. Hier erzeugt die KWK-Anlage umweltfreundlich Strom und Wärme aus Sonnenenergie. In den nächsten Wochen will Sun Oyster die erste Auswertung der Betriebsergebnisse vorstellen.

Carsten Corino ist übrigens ein Solarfachmann, der eigentlich aus der Windenergiebranche kommt. Er hat unter anderem für Repower in der Geschäftsentwicklung gearbeitet. Corino orientierte sich aber irgendwann neu, nicht zuletzt, weil ihn die Kraft -Wärme-Kopplung faszinierte. Mit seinem Nachbarn und jetzigem Werkstattleiter Stephan Ulrich tüftelte er an viele Abenden daran, wie sich KWK mit Solarenergie umsetzen ließe. Im Ergebnis steht das Konzept der Sun Oyster.

„Die Sun Oyster-Anlagen sind recyclingfreundlich konstruiert“, nennt Corino einen Vorteil seiner Entwicklung. Kunststoffteile kommen nur minimal vor und Metallteile und Glasspiegel können sortenrein wiederverwertet werden. Was die Lebensdauer der innovativen Systeme angeht, so geht Corino 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. Vergleicht man das Thermomodell mit der Hybridversion, so liefert es mit zwölf kW die doppelte Leistung und der Anschaffungspreis liegt bei ca. 8.400 Euro.

Im Laufe der Entwicklungszeit kam es bereits zu den unterschiedlichsten Anwendungen im In- und Ausland. Beispielsweise 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. In Sachsen hat ein Automobilzulieferer Bedarf für 20 Sun Oyster angemeldet, die dort zur Kälteerzeugung eingesetzt werden sollen. In Indien möchte eine Textilfabrik 35 Anlagen haben, die 125 °C heißes Wasser für Heißdampf-Bügelmaschinen liefern sollen. Das größte Projekt dieser Art aber sollte ein chinesisches Pharmaunternehmen in Taiyuan werden, bei dem es um die Erzeugung von Prozessdampf mit 150 °C geht und für das 100 Systeme vorgesehen waren. Das Projekt musste leider wegen Corona verschoben werden.

Derzeit arbeitet Corino am Design des Sun Oyster 8-Modells für Privathaushalte. „Teile des Prototyps sind im Test, die Komplettierung ist im Frühjahr zu erwarten“, berichtet Corino. Außerdem soll Ende 2021 die Hybrid-Version mit 5,5 kW thermischer und 2 kW elektrischer Leistung sowie das Thermosystem mit 3,5 kW Wärmepower verfügbar sein. Mit drei zusätzlichen Photovoltaikmodulen wird sich die elektrische Leistung um 1,2 kW steigern lassen.

Corino erläutert am Beispiel eines Hauses mit Swimmingpool, wie sich das Thermie-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 Sun Oyster 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.