Hongkonger Forscherteam produziert mit Solarfenster Strom und Wärme

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von pv magazine International

Wissenschaftler der Universität für Wissenschaft und Technologie in Hongkong haben ein Fenster mit selektiver Sonnenausbeute entwickelt, das auf transparenter Photovoltaik und transparenten Solarabsorbern basiert. Die Solarabsorber werden eingesetzt, um ultraviolettes oder nahinfrarotes Licht in Wärmeenergie umzuwandeln. „Die gewonnene thermische Energie wird durch ventilierte Luft abgesaugt, um in kalten Jahreszeiten für die Beheizung der Innenräume zu sorgen oder in heißen Jahreszeiten die Kühllast in den Innenräumen zu verringern“, so das Forscherteam. „Wir haben gezeigt, dass das SSH-Fenster eine sichtbare Durchlässigkeit von 42 Prozent hat, einen Wirkungsgrad von 0,75 Prozent bei der Umwandlung von Solarstrom und einen Wirkungsgrad von 24 Prozent bei der Umwandlung von Solarthermie mit einem Temperaturanstieg der ventilierten Luft von 10 Grad Celsius.“

Die Forschungsgruppe verwendete einen lumineszierenden Solarkonzentrator auf der Basis von Quantenpunkten aus Kupfer-Indium-Sulfid und Zink-Sulfid auf der Außenseite. Dieser ist in der Lage, UV-Licht zu sammeln und es zur Stromerzeugung an nichttransparente Photovoltaik-Komponenten am Rand weiterzuleiten. Für die Herstellung der Innenseite des Fensters, wo Wärme erzeugt und gesammelt wird, wurden transparente Solarabsorber verwendet. „Die thermische Energie wird größtenteils von der ventilierten Luft innerhalb des Spalts für verschiedene Zwecke wie die Raumheizung in kalten Jahreszeiten genutzt“, so das Team.

Die Wissenschaftler haben einen Prototyp mit den Abmessungen 30 mal 30 mal 2,4 Zentimeter hergestellt. Sie behaupten, dass das Fenster eine beträchtliche sichtbare Durchlässigkeit aufwies und in der Lage war, bei Strom eine Leistung von 6 Watt pro Quadratmeter und bei Wärme eine Leistung von etwa 150 Watt pro Quadratmeter zu erreichen.

„Die thermische Leistung beträgt das 25-fache der elektrischen Leistung, was darauf hindeutet, dass die Gewinnung von Wärmeenergie für gebäudeintegrierte Fenster von größter Bedeutung ist“, so die Forscher. „Bei der Gewinnung von Wärmeenergie durch Belüftung wurde der effektive Gesamtwirkungsgrad auf über 30 Prozent bei typischen Betriebsbedingungen für Raumheizungsanwendungen in Gebäuden geschätzt. „Das Fenster kann den jährlichen Energieverbrauch für Heizung, Lüftung und Klimatisierung im Vergleich zu normalem Glas um bis zu 61,5 Prozent senken, zusätzlich zu der erzeugten Elektrizität, die bis zu 19,1 Prozent der jährlichen Energieeinsparung ausmacht“, so die Forscher. Sie haben ihre Ergebnisse in der Veröffentlichung „Selective Solar Harvesting Windows for Full-Spectrum Utilization“ in Advanced Science vorgestellt.

 

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