Auszug
aus dem Gutachten des Fraunhoferinstituts für solare
Energieanwendungen ISE
Dies
ist ein Auszug aus einem Gutachten über die Solarmuschel,
das Dr. A. Häberle für das Fraunhofer-Institut für
Solare Energiesysteme ISE erstellt hat. Dr. Häberle hat über
10 Jahre lang am ISE konzentrierende Solarenergiesysteme
entwickelt, gebaut und bewertet. Er kann als ausgewiesener
Experte auf diesem Gebiet betrachtet werden.
Andreas
Nöhrig
Geschäftsführer
der PROZP-Solar GmbH
Gutachten
zum Entwicklungsvorhaben der
PROZOP-SOLAR
GmbH
Bearbeiter
Dr. A. Häberle
PSE GmbH
Christaweg 40
D-79114 Freiburg
für das
Fraunhofer-Institut für
Solare Energiesysteme ISE
Oltmannsstraße 5
D-79100 Freiburg
1
Grundlage des Gutachtens
Aufgabenstellung
des vorliegenden Gutachtens ist eine Beurteilung des
PROZOP-Solar-Systems der PROZOP-Solar GmbH, Margetshöchheim
(Geschäftsführer Herr Nöhrig) unter technischen
und wirtschaftlichen Gesichtspunkten.
Insbesondere
die wirtschaftlichen Aspekte wurden keiner umfassenden Analyse
un-terzogen, sondern auf Plausibilität geprüft.
Folgende
schriftliche Unterlagen standen zur Verfügung
[1]
Lebenslauf Herr Nöhrig
[2]
Marktszenarien für PROZOP-Solar
[3]
Rumpfgeschäftsplan
[4]
Alleinstellungsmerkmale
[5]
Exposé
[6]
Anschreiben
[7]
Wirtschaftlichkeitsberechnung
[8]
Zeichnungen
In diesen
Unterlagen liegt der Schwerpunkt auf der Anwendung und
wirtschaftlichen
Beschreibung.
Die Planung der technischen Realisierung ist hierin nicht
ausreichend
beschrieben,
um sich daraus ein zuverlässiges Bild machen zu können.
Es wurden
deshalb einige klärende Gespräche mit Herrn Nöhrig
geführt. Um einen
besseren
Eindruck von den existierenden Prototypen zu bekommen, wurde am
22.11.00
die Fertigung von PROZOP-Solar besucht.
2
Gegenstand des Entwicklungsvorhabens
ZWEIACHSIG
NACHGEFÜHRTES KONZENTRIERENDES SOLARENERGIESYSTEM ZUR
ERZEUGUNG VON STROM UND/ODER WÄRME
Anwendungszweck
ist die gleichzeitige Erzeugung von Strom und Wärme aus
Solarstrahlung.
Ein der
Sonne nachgeführter parabolischer Reflektor konzentriert
direkte Solarstrahlung
auf einen
Receiver, der mit speziell dafür geeigneten Solarzellen
belegt ist.
Die
Solarzellen werden rückseitig (auf der nicht beleuchteten
Fläche) aktiv gekühlt.
Die
abgeführte Wärme kann als Nutzwärme zur Verfügung
gestellt werden.
KOMPONENTEN
Spiegel
Bauweise:
Styrodur und Sperrholz mit Epoxid laminiert bildet eine sog.
Muschel. Die
Innenseite
der Muschel ist mit dem Reflektormaterial beklebt. Die Form des
Reflektors
orientiert
sich an einem halbierten Paraboloid. Orientiert bedeutet, dass
die exakte
Form
durch plane Polygone (Flächen) nachgebildet wird. Die
Brennweite des Paraboloids entspricht etwa seinem Radius.
Nachführungsmechanik
Die
Nachführung erfolgt 2-dimensional, um eine Achse senkrecht
zur horizontalen
Ebene
(Stundenwinkel) und um eine Achse parallel zur horizontalen Ebene
(Neigungswinkel).
Klappmechanismus
Ein
Klappmechanismus kann über die Anforderung der Nachführung
hinaus, den
Spiegel
horizontal legen und dadurch die Spiegelfläche und Mechanik
schützen.
PV-Receiver
Als
PV-Receiver, im Focus des Paraboloids, sind
Konzentrator-Solarzellen vorgesehen,
die zur
Kühlung auf eine Stegdoppelplatte geklebt sind. Um eine
homogene
Beleuchtung
zu gewährleisten, ist in einigen Zentimeter Abstand eine
Diffusor-Scheibe
(Milchglas)
vorgesehen. Die Größe des Receivers ergibt sich aus
der Größe
des
Reflektors, dividiert durch den geometrischen
Konzentrationsfaktor cgeom
=
20.
thermischer
Receiver
Die
Stegdoppelplatte, die die Solarzellen kühlt, liefert
gleichzeitig Nutzwärme. Soll
ausschließlich
Wärme produziert werden, kann ein thermisch optimierter
Receiver
eingesetzt
werden.
Elektronik
Die
Elektronik hat die mechanische Nachführung zur Sonne, die
Regelung der Wär-meabfuhr, die Stromeinspeisung und das
Einklappen in den Ruhezustand zu steuern.
Eine
autarke Regelung auf der Basis von 4 PV Sensoren übernimmt
die Feinjustierung
der
mechanischen Nachführung.
SYSTEMGRÖßE
Die
vorgesehene Systemgröße ist aus der Produktbezeichnung
"Muschel 400"
"Muschel
800" und "Muschel 1200" abzuleiten. Der
Durchmesser der Apertur des
Paraboloids
ist mit zunächst 400 cm und 800 cm geplant, eine zukünftige
Version
soll 1200
cm Durchmesser haben. Als effektive, beleuchtete Aperturfläche
ergeben
sich
daraus etwa 6 m², 24 m² und 54 m².
3 Technische Machbarkeit
3.1
Aktueller Entwicklungsstand
Es
existiert ein tragbares Funktionsmodell, mit dem das geplante
Prinzip erklärt werden
kann.
Der
Reflektor der ersten Muschel 400 ist etwa zur Hälfte fertig.
Es
existieren nach Auskunft von Herrn Nöhrig eine Vielzahl von
Patenten, die jedoch
für
die vorliegende Beurteilung nicht zur Verfügung standen.
3.2
Ist die technische Realisierung grundsätzlich möglich
(unter
Laborbedingungen, industriell)
Diese
Frage kann eindeutig mit ja beantwortet werden. Es gibt keine
Bedenken gegen
die
grundsätzliche technische Realisierbarkeit des Vorhabens,
weder unter Laborbedingungen (handwerkliche Einzelanfertigung)
noch in industriellem Maßstab
(automatisiert).
Spiegel
Die
Fertigung der Muschel inkl. Verspiegelung ist sowohl in
Einzelanfertigung reali-sierbar, als auch automatisierbar.
Nachführungsmechanik
Es ist
sicher möglich, die Mechanik robust und dennoch mit
ausreichender Präzision
zu
fertigen.
Klappmechanismus
Der
Klappmechanismus stellt keine prinzipiellen Probleme dar.
PV-Receiver
Marktverfügbare
Konzentrator-Solarzellen lassen sich zu ausreichend großen
Modulen
verschalten.
Der geplante Wirkungsgrad von 10 % ist realistisch, auch eine
Steigerung
des
Wirkungsgrads auf etwa 20% ist mittelfristig möglich.
Die
Homogenität der Ausleuchtung des Moduls ist sehr wichtig.
Durch einen Diffusor
kann
diese Homogenität erreicht werden.
Die
Kühlung des Moduls durch einen vollflächig
durchströmten Wärmetauscher
(Stegdoppelplatte),
auf den die Zellen geklebt sind, ist ausreichend.
Thermischer
Receiver
Eine
Stegdoppelplatte ist ausreichend, die Wärmeabfuhr zu
bewerkstelligen. Flexible
Schläuche,
die den entstehenden Temperaturen und Drücken standhalten
sind verfügbar.
3.3
Gibt es absehbare technische Risiken, die eine Realisierung
unwahrscheinlich machen
Technische
Risiken bestehen nicht hinsichtlich der Möglichkeit der
Fertigung.
Nachführungsmechanik
und Klappmechanismus
Die
Zuverlässigkeit der Nachführmechanik ist entscheidend.
Insbesondere das Blockieren wegen Flugsand und Salz stellt ein
Risiko dar, das aber konstruktiv gelöst
werden
kann.
PV-Receiver
Die
Langlebigkeit des PV-Moduls ist ein Risiko, das aber nach dem
Stand der Technik
gelöst
werden kann.
Thermischer
Receiver
Am
Receiver können, wenn die Wärme nicht abgeführt
wird, sehr hohe Temperaturen
auftreten,
die zu seiner Zerstörung führen. Diesem Risiko, muss
durch die elektronische
Regelung
begegnet werden.
3.4
Entspricht das Vorhaben dem Stand der Technik
Diese
Frage ist ohne Einschränkung zu bejahen.
3.5
Organisation der technischen Umsetzung
Die
Planung erscheint konsequent und aus technischer Sicht fundiert.
4
Anwendungsbereich und Kundennutzen des neuen Produkts
Das
Vorhaben muss im Vergleich zu der am Markt bestehenden
regenerativen Energietechnik gesehen werden.
Diese
ist: fest montierte PV-Module und ebenfalls fest montierte
thermische Kollektoren.
Es wird
im Vergleich zu dieser bestehenden Technik zunächst kein
neuer Anwendungsbereich gesehen. Der Kundennutzen liegt also im
niedrigeren Preis pro erzeugter kWh Strom bzw. Wärme.
Marketingaspekte
durch die optische Attraktivität des Systems existieren
sicher, können hier aber nicht bewertet werden. In weiterer
Zukunft lassen sich Anwendungsbereiche wie Prozesswärmeerzeugung
oder photochemische Anwendung der konzentrierten Solarstrahlung
sehen. Diese sind aber nicht entscheidend für den kurz- und
mittelfristigen Markterfolg.
5
Risiken, Chancen und Voraussetzungen der Vermarktung
Hier muss
darauf hingewiesen werden, dass das vorliegende Gutachten keine
umfassende Marktanalyse darstellt, sondern im Bereich von
wirtschaftlichen Aussagen
die
möglicherweise subjektive Meinung des Autors wiedergibt.
5.1
Wettbewerbsvorteile
Es ist
ein modulares System, das zu hohen Anschlussleistungen skaliert
werden
kann. Das
ist insbesondere für den Ausbau der Fertigung von großem
Vorteil, da die
Fertigungskapazität
in kleinen Schritten erweitert werden kann.
In einem
System wird Strom und Wärme erzeugt. Dort wo Strom und Wärme
gebraucht
werden,
kann das einen Kostenvorteil darstellen.
5.2
Marktrisiken
Da es
sich um ein bewegtes System handelt, sind regelmäßige
Wartungsintervalle
nötig.
In welchen Abständen diese erfolgen müssen, ist noch
nicht klar und zusätzlich
standortabhängig.
5.3
Markteinführung
Wie im
Geschäftsplan vorgesehen, zunächst den
"Mittelmeer-Hotelmarkt" anzugehen
erscheint
sinnvoll. Dort ist der Bedarf an Strom und Wärme gegeben,
außerdem
kann das
System imagewirksam eingesetzt werden.
Eine
weitere sinnvolle Anwendung ist die solare Meerwasser-Entsalzung.
Auch hier
wird
Strom und Wärme benötigt, außerdem kann auf
Energiespeicher verzichtet
werden
und somit ein autarkes System realisiert werden.
6
Fazit
6.1
Zusammenfassung
Das
PROZOP-Solar-System ist ein interessanter Ansatz, die
Herstellungskosten eines
Konzentrator-Systems
zu reduzieren.
Die
technische Realisierbarkeit ist gegeben. Grundsätzliche
technische Einwände
bestehen
nicht.
Impressum
|