Photovoltaik

Photovoltaik ist die Erzeugung elektrischer Energie aus Sonnenenergie (solarer Strahlung)

tanken im solarium

Kreative Ideenschmiede für die
solare Zukunft

Der Physker Jürgen Kleinwächter und seine Firma
BSR Solar Technologies im badischen Lörrach
bringen mit oft unkonventionellen Projekten die
Sonnenenergie voran. Credo: "Die Solartechnik
muss sich immer weiterentwickeln"

Eines seiner Prinzipien heißt Multifunktionalität.
»Schauen Sie sich die Natur an«, sagt Jürgen
Kleinwächter, "da ist nichts monofunktional. Zum
Beispiel die Umsetzung von Energie: Die Pflanze
speichert nicht nur Sonnenenergie durch Photosynthese,
sie ist auch - wenn es heiß wird - eine richtige
Kältemaschine, weil sie dann große Mengen Wasser
verdampft."

Das Fazit ist für Physiker Kleinwächter klar: "Man muss
Solaranlagen bauen, die das sichtbare Licht
photovoltaisch und die Wärmestrahlung thermisch
nutzen, und schließlich noch die UV-Strahlung für
chemotechnische Prozesse verwenden." Multifunktional
eben. Dank solcher Ideen gehört Kleinwächters Firma
BSR Solar Technologies im badischen Lörrach zu den
kreativsten Forscherwerkstätten Deutschlands.

Die Vorteile eines solchen Ansatzes sind vielfältig. Denn
Wärmestrahlung stört bei der Photovoltaik nur: Sie heizt
die Solarzelle auf, womit der Wirkungsgrad sinkt. Wenn
es nun gelingt, den langwelligen Infrarot-Anteil
anderweitig zu verwenden, hat man doppelten Vorteil:
nutzbare Wärme und höhere Stromerträge durch kühlere
Zellen.

Da es oft leichter ist, die Wärme mittels eines
Kühlmediums abzuführen als das Licht spektral zu filtern,
hat Kleinwächters Firma nun ein Kraftwerk nach diesem
Prinzip entwickelt: Eine Parabolrinne oder wahlweise
eine vergleichbare Fresnel-Linse fokussiert das
Sonnenlicht auf ein schmales Band von Solarzellen.
Diese werden über ein Kühlmedium im dahinter
liegenden Rohr temperiert. Oder anders ausgedrückt:
Die ohnehin störende Wärme wird entzogen und
anderweitig genutzt.

Kühlt man auf diese Weise die Solarzelle, so könne man
die Einstrahlung bis zum 20fachen der Intensität der
natürlichen Sonneneinstrahlung konzentrieren, sagt
Kleinwächter. Denn der Wirkungsgrad einer Solarzelle
bleibe bis zum 20fachen der natürlichen
Einstrahlungsdichte konstant - sofern sie sich nicht
erwärmt.

So spart man Kosten. Kleinwächter rechnet vor: Ein
Quadratmeter Solarzellen kostet 500 Euro. Fokussiert
man nun die Sonnenstrahlen auf ein Zwanzigstel dieser
Fläche, braucht man nur noch Zellen für 25 Euro, holt
aber dennoch die gleiche Leistung heraus. Der Spiegel
koste dann zwar noch 50 Euro je Quadratmeter, und die
notwendige Peripherie weitere 100 Euro. Doch für
höchstens 200 Euro je Quadratmeter lasse sich die
Solarenergie damit verstromen - verglichen mit
herkömmlichen Solarzellen eine deutliche Einsparung.

Und auch beim Spiegel setzt sich Kleinwächter von den
üblichen Verfahren ab. "Wer sagt, dass man zum
Fokussieren des Sonnenlichts überdimensionierte,
massive Spiegel braucht?", fragt er. Deshalb hat er
einen aufblasbaren Solarspiegel aus einem
Fluorpolymer erfunden. Dieser besteht aus einem Torus,
einem aufblasbaren Körper ähnlich einem Schwimmring.
Dessen Durchmesser wird mit zwei Folien überspannt.
Erzeugt man nun in dem dazwischen liegenden Raum
einen Überdruck, wölben sich die Folien parabolisch
nach außen - und schon hat man einen
Konzentrator-Spiegel. Denn die der Sonne zugewandte
Folie ist transparent, die dahinter liegende aber auf der
sonnenbestrahlten Innenseite spiegelnd beschichtet.

"So baut man aus einer Kunststofffolie von einem
Zehntel Millimeter Dicke einen guten Konzentrator", sagt
der Forscher, der neben der Multifunktionalität auch den
Leichtbau zu seinem Credo erhoben hat. "Heutige
solarthermische Kraftwerke benötigen drei Tonnen
Material für jedes installierte Kilowatt - Kohlekraftwerke
brauchen nur 300 Kilogramm." Daran werde deutlich,
dass die Solartechnik noch weiterentwickelt werden
müsse. Wie kraftvoll Kleinwächters Spiegel die Sonne
bündeln können, zeigt er anhand einer Stahlplatte: Dort
hinein hat er mit einem Sonnenstrahl ein Loch gebrannt:
»3.000 Grad Celsius erreichen wir problemlos.«

Doch damit nicht genug - der interdisziplinär denkende
Tüftler hat noch vieles mehr auf Lager. "Meine Vision ist
das dezentrale solarthermische Kraftwerk, das rund um
die Uhr läuft", sagt Kleinwächter. Auch das hat er bereits
entworfen - mit Niedertemperatur-Stirling-Motor und
thermochemischem Magnesiumhydrid-Speicher. Somit
dürfte die kleine Ideenschmiede mit ihren derzeit zwölf
Mitarbeitern die unkonventionellste unter den
renommierten deutschen Solarforschungsstätten sein.
Bereits 1971 hatte Hans Kleinwächter zusammen mit
seinem Sohn begonnen, die Nutzung der Solarenergie
zu erforschen, nachdem er zuvor Roboter gebaut hatte.

Doch er forscht nicht nur. Die auf dem Firmengelände
ansässige Bomin Solar verkauft auch marktreife
Produkte - unter anderem Heliostatensysteme, die
Sonnenlicht in Gebäude leiten. Referenzprojekte gibt es
etwa am Flughafen Manchester, bei BMW in München
und auch in der Aachener Landeszentralbank. Dort
schaffen Spiegelsysteme nicht nur angenehme
Innenraumbeleuchtung, sondern setzen zudem
künstlerische Akzente. Multifunktionale Produkte eben. "
BERNWARD JANZING

taz Nr. 7044 vom 3.5.2003, Seite II, 167 Zeilen
(TAZ-Bericht), BERNWARD JANZING