Forschung

Strom, Wärme und Kühlung auf einer Fläche: Forschende entwickeln hybrides Energiesystem

Forschende des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) haben ein hybrides Energiesystem entwickelt, das gleichzeitig Strom, Wärme und Kühlung bereitstellen kann. Dafür kombiniert es Photovoltaik mit passiver Strahlungskühlung und nutzt neben der Sonnenenergie auch die Kälte des Weltalls.

Kernstück des Systems ist eine transparente Kühlschicht aus Siliziumdioxid und einem Silikonpolymer. Sie lässt Sonnenlicht passieren und gibt gleichzeitig Wärme als Infrarotstrahlung über das sogenannte atmosphärische Fenster ins All ab. Unterhalb der Kühlschicht wird das Sonnenlicht auf einen kompakten photovoltaisch-thermischen Kollektor gebündelt, der Strom und Wärme erzeugt.

Ein unter Freilandbedingungen getesteter Prototyp erreichte dabei eine Kühlung von bis zu 6,5 Grad Celsius unter Umgebungstemperatur, eine elektrische Leistungsdichte von 60,6 Watt pro Quadratmeter und Temperaturen von bis zu 110,8 Grad Celsius für die Wärmenutzung.

Die Forschenden sehen Potenzial für den Einsatz auf Dächern und Fassaden, insbesondere dort, wo gleichzeitig Strom, Wärme und Kühlung benötigt werden. Auch energieintensive Anwendungen wie Rechenzentren könnten künftig von dem Ansatz profitieren.

Das Konzept befindet sich noch in der Forschungs- und Entwicklungsphase. Optimiert werden sollen unter anderem die Lichtführung, das Wärmemanagement und die eingesetzten Solarzellen.