Bio4Sun Biogene Kunststoffe für solartechnische Applikationen

Im Projekt „Bio4Sun“ wurden das Potenzial und die Einsatzmöglichkeiten von Biokunststoffen, d.h. Kunststoffe welche auf nachwachsenden Rohstoffen basieren und/oder welche biologisch abbaubar sind, als Werkstoffe für Systemkomponenten von Photovoltaik- und Solarthermieanlagen umfassend sondiert und ausgelotet. Ausgehend von bestehenden werkstofflichen Anforderungsprofilen erfolgte zunächst eine umfassende Markt- und Werkstoffrecherche hinsichtlich prinzipiell für Solaranwendungen infrage kommender Biokunststoffe. Anschließend wurden aussichtsreiche Referenzmaterialien bezüglich ihrer anwendungsrelevanten thermischen, thermo-mechanischen, mechanischen und optischen Werkstoffcharakteristika analysiert und ein umfassendes polymerphysikalisches Eigenschaftsprofil erstellt. Ergänzend erfolgten die systematische Untersuchung der Änderung spezifischer Eigenschaften durch langzeitige Einwirkung anwendungsrelevanter Umgebungsbedingungen sowie eine grundsätzliche Lebensdauerabschätzung. Nach erfolgreichem Projektabschluss liegen nun umfangreiche Informationen über die Einsetzbarkeit und Einsatzgrenzen von Biokunststoffen als Werkstoffe für Solaranwendungen sowie über einen potenziellen werkstofflichen Optimierungsbedarf und werkstoffliche Optimierungsmöglichkeiten vor. Mit den vorliegenden Erkenntnissen sollen nun weitere innovative industrielle Forschungsvorhaben in den Bereichen Photovoltaik, Solarthermie und Biokunststoffe initiiert werden.

Ausgangssituation

In der Vernetzung der Kunststoffforschung mit der Solarenergieforschung liegt ein hohes Potenzial für innovative Weiterentwicklungen von Komponenten und Systemen, sowohl was deren Funktionsfähigkeit als auch was die Wirtschaftlichkeit (Kostenreduktion) anbetrifft. In der Photovoltaik sind Kunststoffe als Einkapselungs- und Rückseitenmaterialien von Modulen bereits seit vielen Jahren Stand der Technik. Dennoch besteht stetig werkstofflicher Innovationsbedarf, vor allem um neue kosteneffizientere Produktionstechniken für Module zu etablieren. In der Solarthermie gewinnen Kunststoffe erst in den letzten Jahren an Bedeutung. Zahlreiche aktuelle Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten renommierter Forschungsinstitute der Polymerwissenschaften und der Solartechnik sowie der Global Player der Solar- und Kunststoffindustrie zeigen deutlich, dass Kunststoff auch der Werkstoff der Zukunft in solarthermischen Systemen sein wird. Neben den klassischen petrochemischen Kunststoffen etablieren sich jüngst Biokunststoffe, d.h. Kunststoffe welche auf nachwachsenden Rohstoffen basieren und/oder welche biologisch abbaubar sind, als neue, nachhaltige und zukunftsträchtige Werkstoffe am Markt, die bereits sehr erfolgreich unter anderem in der Automobil- und Elektronikindustrie eingesetzt werden. Das Potenzial dieser Biokunststoffe als Werkstoffe auch für solartechnische Komponenten und Systeme ist hoch einzuschätzen. Für Solarapplikationen wurden Biokunststoffe bislang jedoch noch nicht systematisch und umfangreich untersucht und charakterisiert. Bis dato sind keine Informationen über deren solartechnisch relevanten Eigenschaften (optische, mechanische, thermische Eigenschaften) bzw. über Eigenschaftsänderungen durch langzeitige Einwirkung in der Solartechnik vorherrschender Umgebungsbedingungen (UV-Strahlung und/oder Feuchtigkeit und/oder Temperatur) bekannt. Die Hauptzielsetzung des gegenständlichen Projekts lag daher in der umfassenden Sondierung und Auslotung des Potenzials und der Einsatzmöglichkeiten von Biokunststoffen als Werkstoffe für Systemkomponenten von Photovoltaik- und Solarthermieanlagen.