Technologie

NASA-Lupe steigert Effizienz von Solarzellen

Lesezeit: 2 min
02.03.2015 11:02
Neue Technologien steigern die Effizienz von Solarzellen auf über 40 Prozent. Möglich macht dies eine Art Lupe zur Verstärkung des Lichteinfalls, die bislang nur im Weltraum angewandt wurde. Diese kann jetzt auch bald auf dem eigenen Hausdach Strom erzeugen.
NASA-Lupe steigert Effizienz von Solarzellen

Benachrichtigung über neue Artikel:  

Inhalt wird nicht angezeigt, da Sie keine externen Cookies akzeptiert haben. Ändern..

Der schwache Wirkungsgrad von Solarzellen ist oft Ziel der Kritiker. Doch damit ist bald Schluss. Neue Technologien machen es möglich die Effizienz der Zellen auf über 40 % zu steigern. Möglich macht dies eine Methode, die bislang nur im Weltraum angewandt wurde. Diese kann jetzt auch bald auf dem eigenen Hausdach Strom erzeugen.

Knackpunkt bei dieser Technik sind sogenannte „concentrated photovoltaic“ (CPV), also konzentrierte Photovoltaik-Systeme. Dabei werden teure vielarmige Solarzellen verbessert durch günstige optische Hilfselemente. Sonnenlicht wird quasi gebündelt auf die Zellen geschossen und somit die einzelne Zelle effektiver gemacht, berichtet rdmag.com.

Noel Giebink, Assistenzprofessor für Elektrotechnik in Penn State University erklärt die Neuheit: „Aktuelle CPV-Systeme haben die Größe von riesigen Werbetafeln und müssen sehr akkurat den ganzen Tag auf die Sonne ausgerichtet werden. Aber so ein System kann man nicht auf ein Hausdach installieren, wo die Masse der Solarzellen letzten Endes zu finden sein wird.“

Giebink bestätigt, dass die immer günstiger werdenden Preise für Solarzellen diese Entwicklung so interessant machen. Außerdem wurde dank der CPV-Systeme die Effizienz von rund 20 % auf über 40 % angehoben - ein entscheidender Entwicklungsschritt für sowohl Wissenschaftler, als auch für die späteren Kunden.

Aus diesem Grund ist die Solarindustrie gerade an einem spannenden Punkt angekommen. Denn bislang waren die Halbleiter der hochpreisige Teil der gesamten Konstruktion, die man sich auf das eigene Dach schraubt. So wurde auch die Forschung in erster Linie darauf ausgerichtet, die Kosten in diesem Bereich für den Endverbraucher zu senken. Der Preis für Solarenergie war bis jetzt immer gleichbedeutend mit dem Preis für Solarpanele und deren Systeme.

Chris Giebink beschreibt die jetzige Situation: „Jetzt haben wir an eine Stelle erreicht, an der wir Solarpanele kaum noch günstiger machen können. Selbst wenn ich die Panele verschenke würde, könnte ich die Kosten für Solarenergie damit nicht senken. Hier kommen die konzentrierten Photovoltaik-Systeme ins Spiel. Dabei werden hocheffiziente Panele, die auf der Raumstation genutzt werden und sehr teuer sind, mit günstig Linsen kombiniert.“

Mit einer Art Lupe ausgestattet, werden diese Solarpanele deutlich wirkungsvoller. Sie können eine Menge Sonnenlicht aus verschiedenen Richtungen einfangen und auf die Solarzelle lenken. Dadurch kann viel Energie erzeugt werden, aber es wird nur ein Bruchteil der teuren Solarzellen benötigt. Die Aufgabe war dann eine kompakte Version der Raumfahrttechnik herzustellen, die für die breite Masse der Bevölkerung eine sinnvolle Verbesserung darstellen würde.

Der Schlüssel zum Erfolg sind die vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten. Die CPV-Systeme können in der Regel alle herkömmlichen Solaranlagen ersetzen. Selbst in kleineren Bereichen, kann die Solarzelle durch ein CPV-System ausgetauscht werden. Das größte Hindernis dabei war die Linsen so zu produzieren, dass die meiste Zeit tagsüber die Sonnenstrahlen eingefangen werden. Schließlich sollte sich nicht die gesamte Konstruktion auf den Hausdächern nach der Sonne ausrichten müssen.

Allerdings bewegt sich doch noch etwas. Denn die Konstruktion besteht aus zwei Ebenen von Plastiklinsen. Diese werden übrigens kostengünstig per 3D-Drucker hergestellt. Die obere Schicht der Linsen wirkt als Lupe und fängt das Sonnenlicht ein und leitet es weiter zu einer gegenüberliegenden Linse. Da die Sonne wandert, trifft das gebündelte Licht der Lupe auch an immer anderen Stellen im CPV-System auf. Deshalb hat die zweite Linse etwa ein Zentimeter Freiraum sich zu bewegen.

Sie fängt computerberechnet den konzentrierten Sonnenstrahl den ganzen Tag über ein. Der Platz von einem Zentimeter reicht dafür aus, um acht Sonnenstunden täglich in Strom umzuwandeln. Somit geschieht die optimale Ausrichtung automatisch und die Eigentümer müssen sich um nichts mehr kümmern.

Weil der Großteil des CPV-Systems aus sparsamen Plastiklinsen besteht, kann die Technologie günstig produziert werden. Einen kleinen Wermutstropfen erwähnt Giebink am Ende aber doch noch: Das entwickelte System ist nicht für alle Regionen gleich gut anwendbar. „CPV macht nur Sinn, wenn das Gebiet viel direkte Sonneneinstrahlung bekommt, wie im Südwesten der USA. In bewölkten Gegenden wie dem Nordwesten, verliert das CPV-System seinen Vorteil, weil es das diffuse Licht nicht konzentrieren kann.“

Inhalt wird nicht angezeigt, da Sie keine externen Cookies akzeptiert haben. Ändern..



DWN
Weltwirtschaft
Weltwirtschaft Corona-Rezession wie Zweiter Weltkrieg – der Tod des Gastgewerbes ist beschlossene Sache

Die aktuelle Corona-Rezession weist große Ähnlichkeiten mit den wirtschaftlichen Auswirkungen des Zweiten Weltkriegs auf. Aus einem...

DWN
Politik
Politik Steinmeier erwägt staatliche Regulierung der sozialen Medien im Namen der Freiheit und der Demokratie

Bundespräsident Steinmeier meint: „Die Demokratien der Welt müssen ihre Verfasstheit auch im Digitalen sichern, gegen Feinde von innen...

DWN
Deutschland
Deutschland 900 Millionen Euro mehr: Stromkosten in Deutschland explodieren

Die Haushalte in Deutschland haben im vergangenen Jahr so viel für ihren Strom bezahlt wie noch nie.

DWN
Unternehmen
Unternehmen Softwareriese Microstrategy nutzt Kursknick für weitere starke Bitcoin-Käufe

Das an der Nasdaq notierte Unternehmen Microstrategy hat im großen Stil Bitcoin zugekauft. Das Investieren von Bitcoin ist zum zentralen...

DWN
Finanzen
Finanzen Lieferketten-Chaos und hohe Transportkosten fachen Inflation in Europa an

Produzenten geben die teils deutlich gestiegenen Kosten an die Kunden weiter, die Inflation in Europa erreicht die Geschäfte und...

DWN
Politik
Politik Zwischen Europa und Russland tobt ein harter Kulturkampf

Der geopolitische Wettbewerb zwischen Europa und Russland nimmt Konturen eines Kulturkampfs an, bei dem es um Religion, Familienwerte und...

DWN
Finanzen
Finanzen Zentralbank der Zentralbanken warnt vor Blasen im Finanzsystem

Die Bank für internationalen Zahlungsausgleich wählt ihre Worte mit Bedacht. Im Klartext warnt sie vor dem Platzen riesiger...

DWN
Politik
Politik Schock-Bericht: Bundesregierung will Lockdown bis Ende März verlängern

Aus einem Bericht geht hervor: „Aus Regierungskreisen heißt es, dass der Lockdown voraussichtlich bis Ende März im Grundsatz...

DWN
Unternehmen
Unternehmen Erschreckend hohe Kosten erdrücken Deutsche Metall- und Elektroindustrie

Dass die deutsche Metall- und Elektroindustrie im internationalen Vergleich relativ hohe Kosten hat, dürfte wohl kaum jemanden...

DWN
Deutschland
Deutschland Verrückte Entwicklung: Immobilien-Preise auf Sylt steigen wegen Corona

Der rasante Anstieg der Immobilienpreise auf Sylt wird durch die Corona-Pandemie verstärkt.

DWN
Finanzen
Finanzen Bargeld boomt: Die Federal Reserve überschwemmt die Welt mit Dollar-Banknoten

Die Nachfrage nach Dollar-Banknoten zieht derzeit weltweit spürbar an – ein Beleg für die Flucht der Bürger in den sicheren Hafen...

DWN
Politik
Politik Die Politik beschließt Corona-Maßnahmen nach dem Mephisto-Prinzip

DWN-Kolumnist Christian Kreiß wendet zur Beurteilung der Corona-Maßnahmen ein neues Verfahren an. Die Ergebnisse sind verblüffend.

DWN
Politik
Politik Italien: Ein Land kann seinen größten Trumpf nicht nutzen

In der elften Folge der großen geopolitischen DWN-Serie zeigt Moritz Enders auf, warum Italien sein Potential als Regionalmacht nicht...

DWN
Politik
Politik Südostasiens Drahtseilakt zwischen den Giganten: Wo führt China, wo die USA? - Teil 2

Wie tief und verlässlich die bilateralen Beziehungen der Vereinigten Staaten und Chinas zu ihren Partnern in Südostasien sind, lässt...