MasterCPC – Neue Verfahren zur Entwicklung leistungsfähiger Mitteltemperaturkollektoren am Beispiel stationärer CPC-Kollektoren

Dem jüngsten Klimaschutzbericht des Umweltbundesamtes zufolge, kann Österreich seine Klimaziele, eine Reduktion der CO2 Emission von 16% bis 2020, nur dann erreichen, wenn mit mehr Ehrgeiz und zusätzlichen Anstrengungen an der Erreichung der Zielsetzung gearbeitet wird. Ein Bereich, der sich für Maßnahmen zur Reduktion anbietet, ist die Industrie, die nahezu ein Drittel der Treibhausgasemissionen verursacht. Eine Möglichkeit zur Emissionsreduktion ist die verstärkte Integration von Erneuerbaren Energiequellen wie z.B. der Sonne via thermische Kollektoren. Von besonderem ökologischem als auch ökonomischem Interesse für österreichische Kollektorhersteller, die seit Jahren weltweit innovative Lösungen anbieten, ist dabei die Erschließung der Bereiche industrielle Prozesswärme sowie solare Klimatisierung. Trotz einiger Forschungsanstrengungen in den letzten Jahren befindet sich die dafür notwendige Technologie noch in den Kinderschuhen. Die größte Herausforderung, der sich die Kollektorhersteller gegenüber sehen, ist der geringe Wirkungsgrad (20 bis 35%) der Kollektoren in dem, für die meisten Mitteltemperatur-anwendungen notwendigen, Temperaturniveaubereich von 100 bis 150°C. Mangels der Möglichkeit einer detaillierten Analyse der Wärmeverluste, ist es in den aktuellen Pilotprojekten gängige Praxis, in einer Art Trial and Error Verfahren oftmals kostspielige Verbesserungen in der Kollektorphysik sowie den verwendeten Materialien vorzunehmen, um damit den Wirkungsgrad zu erhöhen. Viele dieser Änderungen finden nicht Eingang in die Produktion der Mitteltemperaturkollektoren, da auf Seiten der Kollektorhersteller Zweifel am Kosten-Nutzen-Verhältnis dieser Neuerungen besteht. Um in Zukunft den Einfluss verschiedener Konzepte, Designs und Komponenten auf den Wirkungsgrad der Kollektoren quantifizieren zu können, werden im Projekt MasterCPC neue experimentelle Methoden und vorgeschrittene theoretische Modelle erarbeitet, angewendet und hinsichtlich ihres Einflusses auf die Kollektorleistung untersucht. Man konzentriert sich dabei auf den CPC Kollektor, der sich aufgrund seines speziellen Designs besonders gut für den angestrebten Mitteltemperaturbereich eignet. Das im Projekt erarbeitete Portfolio an Mess- und Simulationsmethoden erlaubt in Zukunft eine wissenschaftlich fundierte Analyse der Auswirkungen von Neuerungen aller Art an Kollektoren. Damit wird die österreichische Kollektorindustrie die Möglichkeit erhalten, eine weit detailliertere als bisher, auf ihre Bedürfnisse zugeschnittene, Analyse ihrer thermischen Sonnenkollektoren durch ein österreichisches Institut durchführen zu lassen. Der Industriepartner, die Firma Solarfocus, kann darauf aufbauend mittelfristig gezielt einen optimierten Mitteltemperaturkollektor entwickeln und damit interessante Märkte erschließen.