Solarer Doppeleffekt

Die Kombination aus Strom- und Warmwassererzeugung soll Sonnenenergie preisgünstiger machen. In den USA ging nun ein Pilotprojekt für Firmenkunden an den Start.

Das Start-up Cogenra Solar installierte bei einem Weinproduzenten im Norden Kaliforniens in den vergangenen Wochen eine besondere Sonnenstromanlage: Das System kombiniert konventionelle Photovoltaik-Zellen mit einer Infrastruktur zum Speichern von Wärme. Damit erzeugt die Technik nicht nur Elektrizität, um Abfüllanlagen und Beleuchtung bei der Firma zu betreiben, sondern liefert auch noch heißes Wasser zum Reinigen von Waschtanks und Fässern.

Cogenra plant, solche Hybridanlagen bei Firmen zu installieren, die einen Bedarf an großen Strom- und Warmwassermengen haben – und dann beides zentral abzurechnen. Noch kann die junge Firma zwar keinen Preis pro Watt Sonnenstrom nennen, doch die Warmwasserkosten sollen bereits deutlich unter denen traditioneller Versorger liegen.

Die Sonoma Wine Company schuf zuvor Platz für die Anlage. Nun stehen dort mehrere Parabolsysteme, die jeweils zehn Meter lang und drei Meter breit sind. Die Spiegel konzentrieren das Licht auf zwei Streifen mit monokristallinen Solarzellen, die über ihnen angeordnet sind. Die Spiegel sitzen auf mechanischen Armen, die eine ständige Ausrichtung zur Sonne erlauben. Wärme wird über eine Mischung aus Glykol und Wasser gespeichert, die durch eine Aluminiumröhre hinter den Solarzellen fließt. Die Glykollösung wird nach Erhitzung in einen Wärmetauscher geleitet, wo sie Wasser erwärmt. Dieses Warmwasser wird anschließend in einen Speichertank gepumpt und kann genutzt werden, das abgekühlte Glykol geht zurück in die Solaranlage.

Ähnliche Hybridsysteme scheiterten bislang in der Vergangenheit, weil Solarzellen zu schnell überhitzten. Cogenra will dieses Problem nun durch den Einsatz von Hochleistungstemperatursensoren umgehen. Wird die Photovoltaik zu heiß, pumpt ein automatisches Kontrollsystem Flüssigkeit ab, um sie zu kühlen.

Überhitzungsphänomene reduzierten die Leistung einer Solarzelle und stellten für Hybridsysteme ein großes Problem dar, meint auch Tim Merrigan, leitender Programmmanager am US-National Renewable Energy Laboratory und Experte für die Technik. Intelligente Systeme zur Temperaturüberwachung und gut funktionierende Pumpsysteme könnten dagegen helfen. "Dies korrekt durchzuführen, ist allerdings sicher nicht leicht." Bei der Cogenra-Technik ergeben sich zudem noch die typischen Nachteile von Hybridsystemen: Wird mehr Warmwasser erzeugt, reduziert sich der Wirkungsgrad der Solarzellen – und umgekehrt.

Das Testsystem bei Sonoma ist dementsprechend für das Start-up ein wichtiges Projekt
- und für die Solar-Hybridtechnik an sich. Cogenra will genaue Daten dazu sammeln, wie effizient ein solches System wirklich Strom und Warmwasser erzeugen kann. Dabei geht es auch um die Nutzung bei verschiedenen Wetterbedingungen. Außerdem soll das System zeigen, dass es sich an die verschiedenen Anforderungen eines lebendigen Firmenbetriebs anpassen kann.

Die installierten Solarzellen sollen 50 Kilowatt Strom erzeugen können, was einem Äquivalent von 222 Kilowatt thermischer Energie entspricht. Gilad Almogy, Chef von Cogenra, glaubt, dass sich so zwischen 45 und 50 Prozent des jetzt zur Warmwassererzeugung genutzten Erdgasbedarfs reduzieren lassen. Beim Strom sieht es etwas mauer aus – hier sollen immerhin zehn Prozent gedeckt werden.

Eine weitere Herausforderung liegt darin, die Technik wettbewerbsfähig zu machen. Zwischenzeitlich könnten in den USA aufgelegte Regierungssubventionen helfen, die bei der Finanzierung von Warmwassersystemen auf Solarbasis helfen. Eines dieser Programme wurde im Oktober in Kalifornien gestartet. Es läuft bis 2017 und soll immerhin insgesamt 350,8 Millionen an Rabatten für solche Anlagen ausschütten. Langfristiges Ziel ist ein Ende der Abhängigkeit vom Erdgas in diesem Bereich.

Vinod Khosla von der bekannten Risikokapitalfirma Khosla Ventures hat 10,5 Millionen Dollar in das Cogenra-Projekt gesteckt. Er glaubt vor allem an die Kosteneffizienz der Anlagen des Unternehmens. "Andere Solarfirmen brauchen Hunderte Millionen Dollar, bis sie auf dem Markt sind. Gilad brauchte vielleicht zehn Millionen." Das sei eine ganz neue Skalierungs-Philosophie. (bsc)