Hybridisierung von erneuerbaren Energiequellen

Hauptsächlich aufgrund ihrer starken Schwankungen, hat es die Sonnenenergie schwer, zu einem maßgeblichen Teil des Energiemixes zu werden. Das EU-finanzierte Projekt HRC POWER ("Hybrid renewable energy converter for continuous and flexible power production") macht bedeutende Fortschritte in Richtung 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 Partner entwickelten zwei verschiedene Ansätze für die Konzipierung von Wandlern aus Siliziumkarbid. Ein neuer Prozessablauf wurde definiert, um Halb- oder Vollverbrenner auf der Grundlage der Silikonisierung von Graphit-Vorformen zu realisieren. Darüber hinaus befasste man sich mit Keramik und Metallrohr-Löten. Die ersten vollständigen Brennkammern wurden bereits gebaut.

Aus den bisher durchgeführten Arbeiten zu Simulation, Design, Materialauswahl und Montagetätigkeiten sind die ersten voll integrierten Konverter hervorgegangen.

Die Entwicklungen von HRC POWER werden vor allem auf die Hybridisierung von Solar- und Verbrennungsarten für die Umwandlung von Solarthermie in Strom abzielen. Die zu Wärmeverlusten und zur Verwendung von katalytischen Reaktionen im Bereich Mikroverbrennung gewonnenen Erkenntnisse sollten auch wertvoll für die Optimierung von Magerbrennverfahren sein.