| Naturwissenschaften: Physik und Umwelt |
| Sonnenenergie - Fotovoltaik |
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Solarenergie Fotovoltaik |
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Solarenergie Fotovoltaik |
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| Solarenergie:
Sonnenenergie chemisch effizient speichern |
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| Erstmalig
wird konzentrierte Sonnenenergie als Hochtemperatur-Prozess genutzt,
um im Pilotmassstab einen metallischen Brennstoff herzustellen. In einem
von der EU geförderten Forschungsprojekt haben das Paul Scherrer
Institut (PSI) und die ETH Zürich, zusammen mit andern Forschungsinstituten
und der Industrie, jüngst einen wichtigen Meilenstein realisiert.
Eine 300-Kilowatt-Pilotanlage
zur solaren Herstellung von Zink oberhalb von 1200 Grad Celsius wurde
kürzlich in Israel erfolgreich in Betrieb genommen. |
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Besonders attraktive
Anwendungen des Zinks sind die Nutzung seines Energieinhalts zur elektrischen
Stromerzeugung in Zink-Luft-Batterien sowie zur Produktion von Wasserstoff
durch seine Reaktion mit Wasserdampf. In
beiden Fällen entsteht wieder Zinkoxid, das erneut im Solarreaktor zu Zink reduziert werden kann. Bei einer derartigen Verwendung des Zinks
oder des Wasserstoffs als «solarer Brennstoff« lässt
sich die Sonnenenergie nach Wunsch zu beliebigen Zeiten und an beliebigen
Orten nutzen.
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| Die solare
Reaktortechnologie ist eine Schweizer Entwicklung des Paul Scherrer
Instituts (PSI) und der ETH Zürich und bildet das Herzstück der
Anlage. Zink entsteht bei etwa 1200 Grad Celsius aus Zinkoxid unter
Beimischung von Holzkohle, wobei nur ein Fünftel der normalerweise
bei der Zinkherstellung eingesetzten Kohle- bzw. Koksmenge benötigt
wird. Die erforderliche Prozessenergie wird über ein Spiegelsystem
bereitgestellt, das die einfallende Sonnenenergie konzentriert und
auf die öffnung des Solarreaktors lenkt, in dem die thermochemische
Umsetzung abläuft. |
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Das Hauptprodukt Zink verlässt den Reaktionsraum
gasförmig und wird in einem speziell für diesen Zweck entwickelten
Abgassystem zu Zinkstaub kondensiert und abgeschieden.
«Nach
umfangreichen Vorversuchen mit Reaktor-Prototypen am Solarofen des PSI
konnten wir, zusammen mit unseren Projektpartnern aus Schweden, Frankreich
und Israel, eine 300-Kilowatt-Pilotanlage am Weizmann Institute of Science
(WIS) in Rehovot bei Tel Aviv in Betrieb nehmen», erklärt
PSI-Mitarbeiter Christian Wieckert, wissenschaftlicher Koordinator des
Projekts.
Bis
zu 60 Prozent Wirkungsgrad als Ziel
In
ersten Versuchen wurden letzthin etwa 30
Prozent der einfallenden Sonnenenergie für die chemische Umsetzung
genutzt und damit 45 Kilogramm Zink
pro Stunde produziert, womit die projektierten Ziele bezüglich
Durchsatz und Effizienz bereits weitestgehend erreicht wurden. Noch höhere
Wirkungsgrade werden bei den für diesen Sommer geplanten systematischen
Testreihen erwartet. Grössere industrielle Anlagen, für die das
laufende Projekt die Grundlagen liefern soll, dürften eine Effizienz
von 50 bis 60 Prozent erreichen. Damit eröffnet der solarchemische
Prozess einen effizienten thermochemischen Weg für die Speicherung
und den Transport von Sonnenenergie in Form eines solaren Brennstoffes.
Die
Forschung auf dem Gebiet der Hochtemperatur-Solarchemie an der ETH
und am PSI verbindet grundlegende physikalische und chemische Studien mit
der verfahrenstechnischen Entwicklung von solarchemischen Reaktoren. Langfristiges
Ziel ist die Entwicklung von Brennstoffen, die mit einer sauberen, universellen
und nachhaltigen Energiequelle hergestellt werden. «Solare
Brennstoffe können für eine umweltfreundliche Energieversorgung
genutzt werden und damit einen Beitrag zur Lösung der Klimaproblematik leisten«, sagt Aldo Steinfeld, Professor
vom Institut für Energietechnik an der ETH Zürich und Leiter
des Labors für Solartechnik am PSI.
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| Quelle:
Text Paul Scherrer Institut (PSI) und Institut für Energietechnik, ETH
Zürich, Juni 2005 |
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Externe
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| Forschung
am PSI: Synchrotron |
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