Am 5. März fand am Institut für Solartechnik SPF der Hochschule für Technik HSR in Rapperswil der traditionelle Industrietag statt. Die SPF gab dabei Einblick in mehrere Projekte, viele in Zusammenarbeit mit Partnern, vor. Mit über 130 Firmenmitarbeitern, Planerinnen und Installateuren aus den Bereichen Solarwärme, Photovoltaik und Wärmepumpen war er bestens besucht.
Pressedienst/Redaktion
Solarwärme als wichtiger Bestandteil der Energiestrategie
Die Energieszenarien des Bundes sehen vor, dass Solarwärme im Jahr 2050 zehn Prozent des Wärmebedarfs decken sollte. Gianfranco Guidati stellte als Gastreferent Szenarien für eine weitestgehend erneuerbare Energieversorgung für 2050 dar. In den Modellen wurden nicht nur Energiebilanzen berechnet, sondern auch die Kosten der entsprechenden Technologien abgeschätzt und einbezogen. Die präsentierten Szenarien zeigen den Ausbaubedarf von Photovoltaik, installierter Solarwärme-, wie auch Energiespeicherkapazität auf. Die Zielvorgabe des Bundes wird wohl nur dann erreichbar sein, wenn sowohl die Kosten dieser Technologie gesenkt als auch die dafür zur Verfügung gestellten förderpolitischen Anreize verstärkt werden.
Schwerpunkt Umwelt an der HSR
Die Hochschule für Technik HSR in Rapperswil bildet derzeit 1600 Studierende aus. Der Bereich Erneuerbare Energien ist dabei nicht nur bei der Ausbildung ein wichtiger Schwerpunkt, sondern mit etwa 100 Mitarbeitenden in der angewandten Forschung und Entwicklung auch einer der wichtigsten Forschungsbereiche.
Kompetenzen des SPF für die zukünftige Energieversorgung
Mit dem zunehmenden Stellenwert der Photovoltaik wird auch die Relevanz von Speichertechnologien, für einen Tag-Nacht Ausgleich, steigen. Die Tatsache, dass zu gewissen Zeiten bereits 50% der Grundlast durch Photovoltaik bereitgestellt werden, macht die Rolle von Pumpspeichern und Batterien deutlich. Nur so können Leistungsspitzen aufgefangen und sinnvoll zeitlich verteilt werden. Anhand einer Auswahl an Projekten stellte das SPF am Industrietag konkrete Aktivitäten, vor allem im Bereich der Speicherung, zur Unterstützung der Energiewende dar.
Elektrische Energiespeicher
Das Projekt „16 Ampère-Gebäude“ zeigt, das ein Haushalt mit einem 16 Ampère Stromanschluss durchaus realisierbar wäre. Im Vergleich: heute sind 25 – 63 Ampère üblich. Dazu müssten Leistungsspitzen über einen Batteriespeicher bereitgestellt werden, um das Netz zu entlasten. Dies spare Kosten bei Anschlussleitungen und Sicherungen. Zusätzlich mache dies eine Haushaltsbatterie doppelt nutzbar: zur Speicherung von nicht ins Netz eingespeiste Photovoltaik-Spitzen, sowie zur Bereitstellung von Bezugsleistungsspitzen die das Netz nicht belastet werden soll. Die vom SPF durchgeführten Simulationen zeigen, dass dies für einen Standard-Haushalt mit einer Batteriekapazität von 5 kWh möglich wäre, sofern 50% der Kapazität für die Deckung von kurzfristigen Bezugsspitzen vorgehalten werden.
Aluminium für die saisonale Speicherung
Ein anderes Projekt zielte auf die saisonale Speicherung von Solarenergie. Auf dem Podium wurde live demonstriert, wie aus Aluminium sowohl Wärme als auch elektrische Energie gewonnen werden kann. Die aufgebaute Apparatur verwandelte 0,5 g Aluminium in Wasserstoff und setzte dabei Wärme frei. Mit dem Wasserstoff wurde in einer Mini-Brennstoffzelle elektrische Energie erzeugt und ein Motor angetrieben. Die Wissenschaftler möchten auf diese Weise aus 1 kg Aluminium 2 kWh elektrische Energie und 6 kWh Wärme gewinnen. Umgerechnet auf das Volumen entspricht dies einer Speicherdichte von 21MWh/m3. Das ist etwa doppelt so hoch wie die Speicherdichte von Heizöl. Voraussetzung für den Einsatz als Energiespeicher ist jedoch nicht nur die Gewinnung von Wärme und Strom aus Aluminium im Winter notwendig. Auch die Aufbereitung des dabei anfallenden oxidierten Aluminiums mittels erneuerbarer Energie und Schmelzflusselektrolyse im Sommer muss gewährleistet sein. Gelingt die Schliessung dieses Stoff- und Energiezyklus, könnten Gebäude und industrielle Prozesse im Winter mit Solarenergie vorsorgt werden, welche im Sommer als chemische Energie in Aluminium gespeichert wurde.
Eisspeicher und Wärmenutzung
Neue Systeme und Komponenten, die in Zusammenarbeit der SPF mit der Innosuisse entwickelt wurden, fanden auch Erwähnung. „Modul-Ice“ ist ein neuartiger Eisspeicher mit Edelstahl-Wärmetauscher, der im Labor getestet und in einer Demonstrationsanlage installiert wurde. Ein mathematisches Modell des Eisspeichers wurde in eine Simulations-Software integriert, welche nun Fachleuten die Auslegung von Eisspeicher Heizsystemen ermöglicht.
Ein zweites Projekt zeigt das Potential der Wärmenutzung von der Luft hinter installierten PV-Modulen. Ein System, das die durch PV-Modulen erwärmte Luft hinter den Paneelen absaugt, soll dies als Quelle für eine Wärmepumpe nutzbar machen. Die Messungen einzelner Betriebspunkte der Wärmepumpe zeigen eine deutliche Steigerung des COP, im Vergleich zur Verwendung von Umgebungsluft. Die grösste Herausforderung wird in einer sinnvollen Regelung und Speicherung liegen, die diesen Vorteil auch effektiv nutzbar macht.
Potenzial der solaren Prozesswärme
In Zusammenarbeit mit LESBAT und Swissolar weist eine Potenzialstudie einen jährlichen Wärmeverbrauch der Schweizer Industrie von 3,3 TWh aus, der von Solarwärme-Anlagen bereitgestellt werden könnte. Trotz grossem Potential gibt es auf dem Weg zur Umsetzung noch noch Hürden. Neben der Finanzierung gilt es auch die technische Integration in bestehende Systeme bekannt zu machen.
