AiF-FV-Nummer 21155

Herstellung von Nanomaterial-basierten Liquiden zur Optimierung der Solarthermie (HELIOS)

Status & Laufzeit

Abgeschlossen: 01.10.2020 bis 30.09.2023

Forschungsstellen

  • Institut für Umwelt & Energie, Technik & Analytik e. V.
    Bliersheimer Str. 58 - 60, 47229 Duisburg
    http://www.iuta.de

Zusammenfassung

Die Solarthermie ermöglicht die Nutzung der Solarenergie, jedoch ist ihre Wirtschaftlichkeit abhängig von der Effizienz der Energiewandlung, d.h. dem Transfer der Solarstrahlung in Wärmeenergie. Ein zentrales Problem in der Solarthermie ist es, dass die eingesetzten Fluide selbst keine oder nur wenig Energie aus dem Sonnenlicht absorbieren können. Daher werden derzeit Absorber-Materialien auf der Außenseite von z.B. Röhrenkollektoren aufgebracht, welche die Strahlung in Wärme wandeln und dann die Wärme auf das Trägerfluid übertragen. Derartige Systeme übertragen aufgrund von Strahlungsverlusten einen Großteil der Wärme nicht ins Fluid, so dass eine Steigerung der Effizienz auf Basis dieser Technologie derzeit nicht möglich ist. Im Rahmen dieses Vorhabens wird die Umwandlung der Sonnenstrahlung in Wärme im Fluid (statt an den Außenwänden der Kollektoren) untersucht. HELIOS verfolgt einen integrativen Ansatz von experimentellen Untersuchungen und numerischen Simulationen, um einen Zusammenhang zwischen Nanomaterialeigenschaften, Dispersionsstabilität, Wärmetransport im Solarkollektor und Pumpleistung herzustellen. Gelingt der Schritt der Steigerung des Wirkungsgrades von zurzeit ~ 60% auf die hier angestrebten ca. 80% wird die Technologie für private Betreiber zunehmend attraktiver. Davon profitieren insbesondere KMU, da sowohl der Anlagenbau, die Anlageninstallation sowie die Bereitstellung von Betriebsmitteln (Fluide) von KMU durchgeführt wird. Die Herstellung von Nanofluiden mit absorbierenden Eigenschaften bietet für KMU ebenfalls ein gutes Marktpotential, da sowohl das verwendete Absorbermaterial im kg-Maßstab benötigt wird als auch die Dispersionsherstellung von bis zu 1000l/Tag in Batchprozessen nur für KMU wirtschaftlich ist. Die Herstellung dieser Nanofluide ist auf andere Anwendungen übertragbar, so dass sich potentiell neue Geschäftsfelder für KMU eröffnen.

Förderhinweis

Das Forschungsvorhaben der Forschungsvereinigung Umwelttechnik wird / wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Dokumente