Lausanne (pte002/18.04.2023/06:05) – Forscher der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne (EPFL) haben eine neue Anlage entwickelt, die Wärme zum Heizen, Wasserstoff für Brennstoffzellen und vielfältig nutzbaren Sauerstoff produziert. Die Parabolantenne der auf dem Campus betriebenen Installation, die dem Lauf der Sonne folgt, konzentriert sichtbares Licht und Wärmestrahlen auf ein System, das sich im Brennpunkt befindet. Dort kommt die Energie von 1.000 Sonnen an, was das Hochleistungs-Fotovoltaikmodul auf Basis sogenannter III-V-Halbleiter blitzschnell zerstören würde, hätten die Entwickler nicht Vorsorge getroffen.

Rekord mit zwei Kilowatt

Ständig durchfließendes Wasser kühlt die Solarzelle auf eine erträgliche Temperatur ab. Das Wasser gibt seine Wärmeenergie in einem Wärmetauscher an einen zweiten Wasserkreislauf ab, der mit einer Heizungs- oder Warmwasserbereitungsanlage vor Ort kombiniert wird und diese entlastet. Das Spin-off SoH-Hytec des EPFL-Laboratory of Renewable Energy Science and Engineering (LRESE) vermarktet das System bereits.

Der erzeugte Strom wird in einem integrierten Elektrolyseur genutzt, um einen Teil des durchfließenden Wassers in Wasser- und Sauerstoff aufzuspalten. Beide Gase werden abgezogen und genutzt. Mit einer Ausgangsleistung von zwei Kilowatt übertrifft die Anlage alle vergleichbaren Systeme. „Dies ist die erste Demonstration der solaren Wasserstofferzeugung auf Systemebene. Im Gegensatz zu typischen Demonstrationen im Labormaßstab, umfasst unser System alle Hilfsgeräte und Komponenten, sodass wir eine bessere Vorstellung von der Energieeffizienz erhalten, die Sie erwarten können, wenn Sie das gesamte System und nicht nur das Gerät selbst betrachten“, so LRESE-Leiterin Sophia Haussener.

100-Kilowatt-Anlage geplant

„Sauerstoff wird in derartigen Wasserspaltungsanlagen oft als Abfallprodukt angesehen, kann in diesem Fall aber auch nutzbar gemacht werden – zum Beispiel für medizinische Anwendungen“, sagt Haussener. Bei einer Produktion von etwa einem halben Kilogramm solarem Wasserstoff pro Tag könnte das EPFL-System rund 1,5 Brennstoffzellenfahrzeuge mit einer durchschnittlichen Jahresfahrleistung mit Wasserstoff versorgen; oder bis zur Hälfte des Strombedarfs und mehr als die Hälfte des jährlichen Wärmebedarfs eines typischen Vier-Personen-Haushalts decken.

SoH-Hytec arbeitet bereits mit einer Schweizer Metallproduktionsanlage zusammen, um eine Demonstrationsanlage im Multi-100-Kilowatt-Maßstab zu bauen, die Wasserstoff für Metallglühprozesse, Sauerstoff für nahe gelegene Spitäler und Wärme für den Warmwasserbedarf der Fabrik produzieren wird.