Absorberbeschichtung auf Sol-Gel-Basis für Solarthermie

10. September 2008

Das Patent “Verfahren zur Herstellung einer Absorberbeschichtung auf Sol-Gel-Basis für Solarthermie“ ist Eigentum der ZYRUS Beteiligungsgesellschaft mbH & Co. Patente I KG aus Berlin und wird im Rahmen der Veredelungsstrategie von der IP Bewertungs AG (IPB) aus Hamburg weiterentwickelt und anschließend verwertet.

Zur Weiterentwicklung des genannten Schutzrechtes hat die ZYRUS Beteiligungsgesellschaft mbH & Co. Patente I KG mit der FuE-Zentrum FH Kiel GmbH einen Forschungs- und Entwicklungsvertrag abgeschlossen. Ziel dieses Vertrages ist es, das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Absorberbeschichtungen für Sonnenkollektoren dahingehend weiterzuentwickeln, dass die Verwertungschancen verbessert werden. Dies soll zunächst durch eine Sol-Optimierung geschehen. Anschließend soll das Verfahren für den industriellen Herstellungsprozess angepasst werden. Somit kann zukünftig eine neue Generation von Solarkollektoren gebaut werden.

Zentrale Aufgabe des Forschungsvorhabens ist die Optimierung der Materialien, um in einem einfachen Verfahren Sonnenkollektoren mit einem hohen Wirkungsgrad herstellen zu können. Ziel ist die Entwicklung eines Verfahrens zur Herstellung einer für die Solarthermie günstigen Absorberbeschichtung, durch das sich die Schichten mit bekannten Sol-Gel-Beschichtungsverfahren auf verschiedenen Substraten, insbesondere auf Kupfer, Aluminium, Edelstahl oder Glas, bilden lassen. Für das Projekt ist insgesamt eine Laufzeit von 1,5 Jahren vorgesehen. Die Leitung des Projektes übernahm Dr. rer. nat. Mohammed Es-Souni, Professor im Fachbereich Maschinenwesen der Fachhochschule Kiel und Leiter des Instituts für Werkstoff- und Oberflächentechnologie (IMST) .

Solarkollektoren nutzen die einfallende Sonnenstrahlung durch Absorption sichtbaren Lichts und Umwandlung dieserelektromagnetischen Energie in Wärme. Diese wird generell an ein wärmespeicherndes, fließfähiges Medium abgegeben und durch den Fluss einem Speicherreservoir zugeführt. Solarkollektorflächen bestehen typisch aus beschichteten Kupfer- oder Aluminiumblechen, die mit Rohrleitungen verschweißt sind, um einen guten Wärmetransport in das in den Rohren geführte Speichermedium zu sichern. Die letzten Endes erzielbare Nutzwärme hängt wesentlich vom Absorptionsvermögen der Kollektorbeschichtung ab.

Solarselektive Beschichtungen von hoher Qualität werden aktuell in aufwendigen und kostenintensiven Verfahren hergestellt. Es werden ebene Bleche mit Hilfe der physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD) beschichtet. Zunächst werden die schichtbildenden Teilchen in die Gas- (Dampf-) phase überführt und dieser Dampf zu den zu beschichtenden Blechen transportiert. Dort kondensiert der Dampf auf den Blechen und bildet eine Schicht. Diese ebenen Bleche werden dann in weiteren aufwendigen Bearbeitungsschritten der Solaranlage angepasst.

Robuste, fest haftende, thermisch und chemisch langzeitstabile Beschichtungen lassen sich aber auch durch Sol-Gel-Beschichtungsverfahren (Sprühen, Tauchen, Schleudern) erzeugen. Die Vorteile solcher Verfahren liegen neben den geringen Anforderungen an Equipment und Prozesskontrolle in der hohen Variabilität der verwendbaren Materialien hinsichtlich Zusammensetzung und Schichtstruktur. Zudem lassen sich nahezu alle beliebigen nicht-planaren Flächen mit relativ geringem Energiebedarf beschichten. Einen weiteren Vorteil dieser Methode bietet die Kombinierbarkeit verschiedener Beschichtungsschritte zur Erzeugung von multifunktionellen Schichten, welche mit anderen bekannten Verfahren nicht oder mit kaum vertretbarem Aufwand realisiert werden können.