Zurück zur Übersicht

Konzentrierende Solarstromsysteme für sonnenreiche Standorte

Hohe Materialkosten sind eines der Probleme, wenn es darum geht, wirtschaftliche Photovoltaiksysteme zu produzieren. Die Freiburger Concentrix Solar GmbH, gegründet 2005 von Wissenschaftlern des Fraunhofer Instituts für Solare Energiesysteme (ISE), umgehen das Problem: Sie setzen bei ihren Konzentratorzellen durch günstige Linsentechnologie weniger, dafür aber besonders effiziente Solarzellen ein. Anders als bei herkömmlichen Siliziummodellen fokussieren Fresnellinsen das Sonnenlicht, das 500-fach konzentriert auf die Gallium-Arsenid-Solarzellen trifft. Deren außergewöhnlich geringe Größe von nur etwa 0,03 Quadratzentimeter erlaubt es, hochwertige Halbleitermaterialien zu nutzen, die bisher nur in der Raumfahrt im Einsatz waren. Die Gesamtfläche an Halbleitermaterialien ist folglich niedriger als bei Siliziumflachmodulen. Das macht die Konzentratortechnologie zu einer Option, die vor allem in südlichen Ländern mit hoher Direkteinstrahlung besonders effektiv ist.

Das zweijährige Projekt testete die Technik erstmals in Deutschland in einem Demonstrationssystem um sie zur Serienreife zu bringen. Die Anzahl von 330 Modulen konnte Concentrix 2007 mit halb so vielen Modulen ersetzen, die mehr als doppelt so viele Zellen haben. Bei einem Wirkungsgrad von knapp einem Drittel lag der Ertrag bei bis zu 6400 kWh pro Jahr. Für Gebiete wie den Mittelmeerraum produzieren sie sogar die doppelte Strommenge.

Der Praxistest erwies sich als überaus erfolgreich: Mit den Erkenntnissen aus dem Demonstrationssystem baute Concentrix inzwischen eine 100 KW-Anlage in Spanien. Die neue Produktionsanlage im Freiburger Gewerbegebiet Haid startet mit einer Produktionskapazität von 25 MW. Als herausragendes Start-up Unternehmen erhielt Concentrix im Januar 2008 den 28. Innovationspreis der Deutschen Wirtschaft.

Weitere Informationen finden Sie auf der Homepage der Firma Concentrix.

Projektdaten

Projektnummer 2006-04
Projektart Forschung und Studien
Projektträger Concentrix Solar GmbH
Laufzeit Januar 2006 bis Juni 2008
Zuschuss 160.400

Ihre Ansprechpartner

Richard Tuth

Richard Tuth

Innovationsfonds Klima- & Wasserschutz

T: 0761-279-29 84

E-Mail: richard.tuth@badenova.de

Michael  Artmann

Michael Artmann

Innovationsfonds Klima- & Wasserschutz

T: 0761-279-22 53

E-Mail: michael.artmann@badenova.de

Einblicke in weitere Förderprojekte:

Standortbezogene Minimierungsstrategie für den Metaboliten-Eintrag ins Grundwasser
Freiburg

Minimierung von Pflanzenschutzmittelabbauprodukten im Grundwasser

Nicht nur Pflanzenschutzmittel, sondern auch deren Abbauprodukte, sogenannte Metabolite, sind potentielle Schadstoffe, die ins Grund- und Trinkwasser gelangen können. Verbesserte Analysemethoden machten es in den letzten Jahren möglich, eine steigende Anzahl an Metaboliten im Boden und Grundwasser nachzuweisen. Über die Entstehung, das Verhalten und die Auswirkungen dieser Metaboliten ist jedoch recht wenig bekannt. Langfristige, vergleichende und flächendeckende Untersuchungen liegen noch kaum vor, genauso wenig wie standardisierte Verfahren, um Bodenproben quantitativ auf eine große Anzahl an Metaboliten zu untersuchen. Das Projekt von badenova und dem DVGW-Technologiezentrum Wasser (TZW) in Karlsruhe setzte hier an und untersuchte beispielhaft zwei Grundwassergebiete in Südbaden. Mit den Ergebnissen entstanden verallgemeinernde Modelle und Handlungsempfehlungen. Ziel war es, nicht nur das Vorkommen, sondern den gesamten Entstehungs- und Versickerungsprozess hinsichtlich Ausgangsstoffen, Bodenbeschaffenheit, Eintragswegen und Umweltfaktoren zu erfassen. Hierfür entwickelten die Projektpartner die vorhandene Boden- und Wasseranalytik im Labor sowie in den beiden Untersuchungsgebieten – den Wassereinzugsgebieten Hausen und Ebnet – weiter. Diese beiden Gebiete weisen eine sehr unterschiedliche Belastung an Metaboliten auf, was, wie sich im Projektverlauf herausstellte, mit der unterschiedlichen landwirtschaftlichen Nutzung und damit verbundenen Einsatz von Pflanzenschutzmitteln, dem unterschiedlichen Humusgehalt der Böden sowie dem Grundwasserneubildungverhalten erklärbar ist. Diese Ergebnisse und Einflussfaktoren sind auf andere Wassereinzugsgebiete übertragbar und machen es möglich, das Vorkommen von Metaboliten räumlich und zeitlich vorherzusagen und mögliche Problemgebiete zu identifizieren. Außerdem erstellten die Projektpartner einen Maßnahmenkatalog für Wasserversorger und Landwirtschaft, um den Eintrag von Metaboliten ins Grundwasser in Zukunft zu minimieren. Hierzu gehören ein verbessertes Monitoring, eine optimierte Zusammenarbeit zwischen Behörden, Landwirtschaft und Wasserversorgern und nicht zuletzt eine breitere Betrachtung von Metaboliten bei der Zulassung von Pflanzenschutzmitteln. Drei wesentliche Erkenntnisse: •Die Flächennutzungen und der damit verbundene Pflanzenschutzmitteleinsatz bestimmen den Eintrag von Metaboliten ins Grundwasser. •Weitere wichtige Einflussfaktoren auf das Versickerungsverhalten sind der Humusgehalt der Böden und die Grundwasserneubildungsrate. Niedrige Humusgehalte und eine geringe Grundwasserneubildungsrate begünstigen eine höhere Belastung des Grundwassers mit PSM-Metaboliten. •Die Gehalte an PSM-Metaboliten an den Modellstandorten bilden die Nutzungen dort sehr gut ab und lassen die Verlagerung in tiefere Horizonte erkennen.

Arzneimittel in der aquatischen Umwelt
Freiburg

Arzneimittelrückstände im Abwasser

Pro Jahr verbrauchen die Deutschen 38.000 Tonnen pharmazeutischer Wirkstoffe. Weil sie oft unsachgemäß entsorgt werden, gelangen Spuren davon über Kanalisation und Kläranlage in den Wasserkreislauf. Besonders häufig sind Desinfektions- und Kontrastmittel sowie Antibiotika oder das Antidiabetikum Metformin. In zwei Modellgebieten in der Region Freiburg identifizierten das Technologiezentrum Wasser Karlsruhe und das Institut für Umweltmedizin und Krankenhaushygiene der Uniklinik Freiburg deshalb exemplarisch alle Quellen, die das Trinkwasser mit Arzneimittelspuren verunreinigen. Die gefundenen Konzentrationenlagen lagen mindestens 10.000fach unter der niedrigsten Dosis, in der Menschen das jeweilige Arzneimittel einnehmen. Die Experten stellten aber fest, dass Bakterien einige Wirkstoffe, die den menschlichen Stoffwechsel unverändert passieren, in der Kläranlage umwandeln. So entstehen neue Stoffe, deren Verhalten man bisher nicht voraussagen kann. Nicht die Krankenhäuser, in denen es ohnehin möglich ist, Medikamente professionell zu entsorgen, sondern die Privathaushalte verbrauchen die meisten Arzneimittel, so die Studie. Deshalb betont sie, wie wichtig es ist, die Menschen dafür zu sensibilisieren, nicht gebrauchte Medikamente verantwortungsvoll zu entsorgen. Weiterhin empfehlen die Experten Ärzten, möglichst umweltfreundliche Stoffe zu verschreiben. Zwar sind viele Stoffe nicht abbaubar, Laborversuche zeigten aber, dass konventionelle Verfahren wie Oxidation oder Aktivkohlefiler die Mehrzahl von ihnen entfernen.

Versickerung von Regenwasser im Vauban
Freiburg

Funktioniert die Regenwasserversickerung wie geplant?

Weil mehr und mehr Flächen bebaut oder mit Beton versiegelt sind, versickert in den Großstädten Regenwasser immer schlechter ins Grundwasser. Die Kapazitäten des Kanalsystems sind oft begrenzt und deswegen bei Starkregen überlastet. Darüber hinaus schwemmt der Regen Schadstoffe in die Gewässer. Während man davon ausgeht, dass städtische Grünflächen, Bäume oder begrünte Dächer das Problem mildern, fehlen noch statistische Daten, die das erforschen. Im Freiburger Stadtteil Vauban untersuchte das Institut für Hydrologie der Universität Freiburg diese Zusammenhänge. Als junger Stadtteil ist das Vauban besonders gut dafür geeignet zu überprüfen, inwieweit die Stadtplaner tatsächlich vorhersagen konnten, wie der Regen abfließt. Weil der undurchlässige Lehmboden Wasser schlecht aufnimmt, entschieden sich die Planer damals dafür, Regenwasser weitgehend über Pflasterrinnen und Sammelgräben abzuleiten. Anders als herkömmliche Methoden arbeiten die Freiburger Hydrologen nicht nur mit Computermodellen, sondern stellen selbst umfassende Messreihen an, die in dieser Kombination bisher einzigartig sind. Sie untersuchen, wie viel Regen fällt, abfließt und verdunstet, wie viel Wasser Grünflächen aufnehmen können und ob bewaldete Flächen mehr Wasser speichern. Luftbilder geben Auskunft darüber, wie viele begrünte Dächer überhaupt vorhanden sind. Nach Projektabschluss steht das Simulationswerkzeug FReWaB (Freiburger Regen Wasser Bewirtschaftung) Gemeinden, Behörden und andere Interessierten zur Verfügung. Das Model ermöglicht die Abschätzung der Effekte von Regenwasserbewirtschaftung auf die Wasserbilanz eines spezifischen Standortes oder Grundstückes.. Das Modell sowie weiterführende Informationen finden Sie unter der Webseite des Instituts für Hydrologie der Universität Freiburg. Einige der während des Projektes angelegten Messstellen (einen Übersichtsplan (PDF, 1.5MB) finden Sie hier