Innovationspreis - BOA - Baden-Württembergisches Online-Archiv

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Ausgangslage Bisher werden Solaranlagen üblicherweise mit einem Wasser-Glykol-Gemisch als frostsicherem Wärmeträger betrieben. Damit das Frostschutzmittel sich nicht mit dem Brauchwasser oder dem Heizungswasser mischen kann, muss der Solarkreis ein in sich geschlossener Kreis sein. Um die solare Wärme in den Speicher zu überführen, braucht man also entweder einen speziellen Solarspeicher mit zusätzlichem internen Wärmetauscher oder einen externen Wärmetauscher, was aber aufwändig ist und weniger effizient. Auch wenn es den Solarkreis nicht verlässt, muss das ziemlich teure Frostschutzmittel öfters ausgetauscht werden: Moderne Hochleistungskollektoren erreichen sehr hohe Temperaturen im Stillstand, welche den Bereich der Temperaturbeständigkeit der Wasser-Glykol-Mischung überschreiten und ihr langfristig schaden können. Deshalb wurde immer wieder versucht, einfaches Wasser als Wärmeträger zu verwenden, hier in Deutschland z. B. mit den Drain-Back- Systemen, bei denen sich der Kollektor bei Pumpenstillstand entleert. Bisher gelang es aber wegen verschiedener bauartbedingter Probleme nicht, mit derartigen Systemen nennenswerte Verkaufszahlen zu erreichen. Übliche Solarsysteme speisen unten in den Speicher ein, d. h. es muss erst das gesamte Speichervolumen erwärmt werden, bevor Solarwärme zum Zapfen zur Verfügung steht. Wird vorher gezapft, dann springt evtl. der Kessel zum Nachheizen an, obwohl die Sonne scheint und der Kollektor arbeitet. Die Innovation Das AquaSystem hebt sich hauptsächlich durch die folgenden drei Neuerungen vom Stand der Technik ab: 1. Der Kollektor arbeitet nicht in einem eigenen, geschlossenen Solarkreis (2-Kreis-System), sondern wird parallel zum Kessel angeschlossen (1-Kreis- System). Der Solarvorlauf und der Kesselvorlauf werden dabei kurz vor dem Speicher zusammengeführt und am Speicher-Austritt trennen sich die Wege wieder (siehe Abbildung der Hydraulik). So wird der vorhandene Nachheiz-Wärmetauscher des Speichers mitbenutzt und jeder Speicher ist geeignet zum Anschluss eines Kollektors, einen gewissen Mindestinhalt von ca. 120 l vorausgesetzt. Diese Vereinfachung der Hydraulik erlaubt die kostengünstige und platzsparende Nachrüstung einer Solaranlage an eine bestehende Heizungsanlage und eröffnet ganz neue Marktsegmente. Außerdem wird so eine einfache solare Heizungsanbindung möglich, die ohne Pufferspeicher auskommt. 2. Man braucht kein Frostschutzmittel mehr, d. h. der Kunde spart Geld für das Mittel selbst und für die regelmäßige Kontrolle und Wartung. 3. Moderne Vakuum-Röhrenkollektoren sind ther- misch extrem gut gegen die Umgebung isoliert. Beispielsweise liegt der Wärmeverlust beim Paradigma CPC-Kollektor um den Faktor 4 - 6 niedriger als der von herkömmlichen Flachkollektoren. Dadurch ist es möglich, den Kollektor bei höherer Temperatur als üblich arbeiten zu lassen, ohne große Einbußen am Kollektor-Wirkungsgrad hinnehmen zu müssen. Der System-Wirkungsgrad kann aber gesteigert werden, indem das auf Brauchwasser-Solltemperatur erhitzte Wasser gleich oben in den Speicher eingebracht wird. So steht es kurz nach Einstrahlungsbeginn zum Zapfen zur Verfügung und das Nachheizen durch den Kessel wird unnötig. Mit Wasser als Wärmeträger kann man also den CPC- Kollektor als Zusatzkessel parallel zum normalen Kessel betreiben. Die Grundlage für diese wesentlichen Verbesserungen am Solarsystem ist natürlich die Frostsicherheit der Anlage auch ohne Frostschutzmittel. Diese wird garantiert durch den in detaillierten Simulationsstudien entwickelten intelligenten Frostschutz-Algorithmus. Der Algorithmus erkennt kritische Betriebssituationen wie schnelles Abkühlen nach sonnigen Wintertagen allein aus dem Temperatursignal des Kollektorfühlers und reagiert entsprechend vorausschauend durch Anpassen der Pumpen-Taktrate. So werden alle außenliegenden Anlagenteile trotz verschiedener Auskühlgeschwindigkeiten immer frostfrei gehalten. Dabei wird wenig Energie verbraucht, da der Kollektoraustritt nur auf ca. 5 °C gehalten wird und dafür relativ kühles Wasser aus dem unteren Speicherbereich verwendet wird. Das Unternehmen 1989 wurde die Firma Paradigma Energie- und Umwelttechnik GmbH & Co. KG gegründet. Hauptgesellschafter ist Alfred T. Ritter. Paradigma ist Produktentwickler, Vermarkter und Ideenschmiede für ökologische Heizsysteme. Ob Solarwärme-, Holzpellets- oder Gasbrennwert-Systeme, die Unternehmensphilosophie basiert auf optimaler Nutzung erneuerbarer Energien bei maximaler Schadstoff- Reduktion und höchstem Komfort. Der Systemgedanke steht bei Paradigma an erster Stelle. Alle Komponenten lassen sich flexibel miteinander kombinieren. Das Unternehmen ist heute einer der Marktführer in den Bereichen Vakuumröhrenkollektoren und Holzpellets-Kessel in Deutschland. Innovationspreis des Landes Baden-Württemberg 37
38 Nasschemisches Kantenätzen im Durchlaufverfahren für Solarzellen RENA Sondermaschinen GmbH Gütenbach Um die Attraktivität regenerativer Energie zu steigern und wettbewerbsfähig zu machen fordert der Solarmarkt eine effizientere Produktion von Solarzellen. Dies gilt umso mehr, als gereinigtes metallisches Silizium - der Hauptbestandteil einer Solarzelle - heute auf dem Markt in zu geringer Menge angeboten wird und entsprechend teuer ist. Ein wichtiger Schritt bei der Produktion ist das Ätzen der Solarzellenkanten, ein Vorgang, der für das spätere Funktionieren der Zelle von wesentlicher Bedeutung ist. Durch den im Solarbereich völlig neuartigen Ansatz, die Kanten der Zellen nasschemisch über Rollentransportstrecken zu ätzen, wird eine deutlich höhere Effizienz gegenüber dem bisherigen Produktionsverfahren erzielt. Der Automatisierungsgrad wird wesentlich erhöht, da mehrere Prozessschritte in einer Anlage integriert werden können. Gegenüber dem bisherigen Verfahren - dem Plasmaätzen - gehen beim neuen wesentlich weniger Zellen zu Bruch, d. h. der Ausschuss wird minimiert. Daneben fallen geringere Lohnkosten an. Das neue Verfahren ist optimal geeignet für sehr dünne Wafer (zwischen 100 µm und 300 µm) und kann damit auch für neue zukunftsträchtige Konzepte von Hochleistungssolarzellen eingesetzt werden. Durchlaufanlage für Solarzellenherstellung Detailansicht Innovationspreis des Landes Baden-Württemberg
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