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.

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