Forscher von SINTEF haben in Zusammenarbeit mit Svalin Solar in Trondheim ein hybrides Solarsystem entwickelt, das über die herkömmliche Stromerzeugung hinausgeht. Sein Design ermöglicht die Erzeugung von Elektrizität und gleichzeitig die Rückgewinnung von nutzbarer Wärme für anspruchsvolle industrielle Prozesse wie die CO₂-Abscheidung.
Diese energetische Integration markiert einen Paradigmenwechsel in der Anwendung von Solarenergie in industriellen Umgebungen.
Wie das hybride Solarsystem funktioniert
Die Solarmodule, die 5 Meter hoch sind, kombinieren Photovoltaikzellen mit geneigten Spiegeln, die die Sonnenstrahlung konzentrieren. Unter den Paneelen erfassen Rohre mit Flüssigkeit die Wärme und erreichen Temperaturen von bis zu 60 °C.
Um die für die Kohlenstoffabscheidung erforderlichen 130 °C zu erreichen, integriert das System eine fortschrittliche Wärmepumpe, die den erzeugten Strom nutzt, um die Wassertemperatur zu erhöhen.
Darüber hinaus richtet ein Solartracker die Module ständig zur Sonne aus, um die elektrische und thermische Erfassung zu optimieren. Das Ergebnis ist ein hybrides Schema, das die Sonnenstrahlung maximal ausnutzt und Energieverluste reduziert.
Auswirkungen auf die Kohlenstoffabscheidung
Die CO₂-Abscheidung ist ein energieintensiver Prozess, der normalerweise etwa 3,1 Megajoule pro metrische Tonne erfordert. In Tests im Multiphase-Labor in Tiller reduzierte das neue System diesen Verbrauch um 0,52 Megajoule pro Tonne, das heißt um 17 % weniger.
Obwohl dies eine moderate Reduzierung zu sein scheint, ist die kumulierte Einsparung in Industrien, die Hunderttausende Tonnen pro Jahr abscheiden, enorm. Modelle deuten darauf hin, dass bei Verbesserungen in der Sonnenkonzentration und der Reduzierung von Wärmeverlusten die Reduzierung bis zu 39 % erreichen könnte.
Herausforderungen und Einschränkungen
Die Leistung hängt von der verfügbaren Sonnenstrahlung ab. In grauen nordischen Bedingungen benötigt das System zusätzliche elektrische Unterstützung, um die Betriebstemperatur aufrechtzuerhalten.
Diese Einschränkung ist allen solarthermischen Lösungen gemeinsam, aber das Team erkennt an, dass die Leistung in sonnenreicheren Breiten viel höher wäre.
Nächste Phase: Industrielle Anwendung
Nach der Validierung des Modells in Trondheim wird das System in eine Glasfabrik in Italien verlagert, einen Sektor mit hohem thermischen Energiebedarf und schwer zu reduzierenden Emissionen. Dort wird seine kontinuierliche Leistung, Wartung, Integration in bestehende Prozesse und operative Stabilität bewertet.
Wenn es sich unter industriellen Bedingungen als effektiv erweist, ist das Potenzial zur Replikation in Zementwerken, Stahlwerken und Chemieanlagen offensichtlich. Diese Sektoren stehen vor großen Herausforderungen bei der Elektrifizierung thermischer Prozesse und benötigen Zwischenlösungen, die Emissionen reduzieren, ohne ausschließlich auf fossile Brennstoffe angewiesen zu sein.
Nachhaltiges Potenzial
Das System stützt sich auf mehrere Säulen:
- Integration von konzentrierter Solarenergie in bestehende industrielle Prozesse.
- Reduzierung des Energieverbrauchs bei der CO₂-Abscheidung.
- Höhere Leistung in Ländern mit hoher Sonnenstrahlung.
- Komplementarität mit europäischen Dekarbonisierungsstrategien für die Industrie.
Die Entwicklung von SINTEF zeigt, wie die Kombination aus konzentrierter Solarenergie, Wärmepumpen und Kohlenstoffabscheidung zu einer realistischeren und progressiveren industriellen Dekarbonisierung beitragen kann. Sie ersetzt nicht die Notwendigkeit, Emissionen an der Quelle zu reduzieren, verbessert jedoch die Effizienz von Prozessen, die noch Jahrzehnte Teil des europäischen Klimamixes sein werden.
