„nachhaltige technologien 03 | 2026"

Polygenerierende Solar- kollektoren erzeugen Wärme, Strom und Wasserstoff und reinigen Abwasser Reines Wasser Industrielle Abwässer (Schadstoffe) UV Photokatalytischer Reaktor Sichtbares Licht NIR PV-Zellen IR Themischer Absorber Wärme Hochtemperatur- Wärme für industrielle Prozesse und Speicherung Strom In den PV- Zellen durch Sichtbares Licht und NIR erzeugt Wasserstoff Durch Photokatalyse produzierter Grüner Wasserstoff Sauberes Wasser Entfernung von Schadstoffen aus dem behandelten industriellen Abwasser K Konzeptdesign des SPECTRUM-Kollektors (UV - Ultraviolett, IR - Infrarot, NIR - Nahinfrarot) Grafik: SPECTRUM-Projekt / MG Sustainable Engineering onzepte für hybride Solarkollektoren zur gleich- zeitigen Erzeugung von Strom und Wärme (PVT- Kollektoren) – werden bereits seit den 1970er-Jahren vorgestellt und demonstriert. Heute existieren mehrere kommerzielle Lösungen. Auch Konzepte zur Integration unterschiedlicher solarbetriebener Technologien auf Systemebene, beispielsweise zur kombinierten Erzeugung von Strom und Wasserstoff oder von Wärme und Wasserstoff, wurden bereits vorgestellt und untersucht. Das Konzept polygene- rierender beziehungsweise mehrere Produkte er- zeugender Kollektoren rückt jedoch erst seit Kurzem verstärkt in den Fokus der Solarforschung. Das von der EU geförderte Projekt SPECTRUM (Solar polygeneration collector for combined heat, power, hydrogen fuel and wastewater treatment), koordi- niert von LNEG (Laboratório Nacional de Energia e Geologia, I.P. - Portugal), verfolgt das Ziel, polygene- rierende innovative Solarkollektoren zu konzipieren, zu entwickeln, als Prototypen umzusetzen sowie auf Laborebene zu testen und zu validieren (TRL 4). Diese Kollektoren sollen in einer einzigen solaren Anlage gleichzeitig Wärme, Strom und Wasserstoff erzeugen und darüber hinaus industrielle Abwässer reinigen. Die neuartigen Kollektoren nutzen ultraviolettes Licht (UV) zur photokatalytischen Wasserstoffpro- duktion. Gleichzeitig werden Schadstoffe im Abwas- ser synergistisch abgebaut und deren biologische Abbaubarkeit verbessert. Sichtbares Licht (VIS) und Infrarotstrahlung (IR) werden zur Erzeugung von Strom und Wärme genutzt. Kollektorkonzepte Das 2023 vorgestellte SPECTRUM-Kollektorkonzept ist das erste seiner Art. Zwei unterschiedliche Kollektoren werden entwickelt: • SPECTRUM-LT für Niedertemperaturanwendungen bis 100 °C; • SPECTRUM-HT für Mitteltemperaturanwendungen bis 200 °C. Die Konstruktion des SPECTRUM-LT-Kollektors basiert auf der Anpassung eines bestehenden, von Solarus entwickelten PVT-Kollektors. Dabei handelt es sich um einen konzentrierenden, doppelten MaReCo 1 -PVT-Kollektor mit einer symmetrischen CPC-Reflektorgeometrie. Der bifaziale PVT-Receiver besteht aus einem thermischen Absorber mit acht elliptischen Kanälen und zwei PV-Schichten aus monokristallinen Siliziumzellen. Der SPECTRUM-HT-Kollektor verwendet hingegen eine neuartige, im Rahmen des Projekts entwickelte Konstruktion auf Basis eines linear fokussierenden João P. Cardoso 1 MaReCo - Maximum Reflector Collector 15 14 SOLAR-TO-X: VOM SONNENSTRAHL ZUM MOLEKÜL