Als erster Wissenschaftler der Bergischen Universität erhielt Patrick Görrn 2015 einen der begehrten „ERC Starting Grants“ für seine Pionierforschung auf dem Gebiet der großflächigen Optik. Der Europäische Forschungsrat förderte sein Projekt HyMoCo (Hybrid Node Modes for Highly Efficient Light Concentrators) über Lichtkonzentratoren in den vergangenen fünf Jahren mit insgesamt rund 1,5 Millionen Euro. Mit dem „Proof of Concept Grant“ wollen Görrn und Witt nun prüfen, inwieweit die Ideen aus dem Projekt marktreif sind.

Zum Hintergrund: Die Photovoltaik (PV) soll einen wichtigen Beitrag zu einer zukünftigen klimaneutralen Energieversorgung leisten. Allerdings sind Solarzellen aufwendig herzustellen. 2019 wurden weltweit Solarzellen mit einer Fläche von circa 600 km² hergestellt. „In klassischen PV-Anlagen eingesetzt genügt diese Jahresproduktion an Solarzellen, um etwa 0,6 Prozent des globalen Energiebedarfs zu decken. Selbst wenn man von einer unendlichen Zellen-Lebensdauer und konstant bleibendem Energiebedarf ausgeht, benötigten wir 160 Jahre, um genügend Solarzellen zu produzieren“, erklärt Görrn.

Die konzentrierte Photovoltaik (CPV) hingegen nutzt Solarzellen deutlich effizienter aus. Sie verwendet Linsen, die das Sonnenlicht auf einer großen Fläche aufnehmen und bündeln können und platziert kleinere Solarzellen im Fokus dieser Linsen. So wird die nutzbare Fläche um den Faktor 300 erhöht, gleichzeitig die Effizienz um den Faktor 1,5 gesteigert und insgesamt 450-mal mehr Energie erzeugt. „Rein technisch gesehen bilden Lichtkonzentratoren einen beeindruckenden Multiplikator, um die Menge an Solarenergie zu steigern“, sagt der Wissenschaftler. Tatsächlich sei CPV inzwischen aber fast bedeutungslos. Weniger als ein Tausendstel der produzierten Solarzellen werde in dieser Form eingesetzt, Tendenz fallend. „Der Grund liegt in den hohen Herstellungskosten und dem hohen Wartungsaufwand der Lichtkonzentratoren“, so Görrn weiter.

Hier soll ConPhoNo ansetzen. Anstelle der heutigen Module auf Basis von Fresnel-Linsen mit Fokuslängen von etwa 10 cm kommen Wellenleiter zum Einsatz, die das Licht lateral sammeln und konzentrieren und so die Dicke der Module auf ein Hundertstel reduzieren sollen. Wenn zudem interne Lichtlenker die mechanische Nachführung (solar tracking) ersetzen, könnten CPV-Anlagen um ein Vielfaches günstiger und deutlich schneller herstellbar werden. Das Thema von ConPhoNo liegt deshalb an der Schnittstelle technischer und ökonomischer Fragestellungen.

„Aus betriebswirtschaftlicher Sicht dient unser Projekt dazu, ein Geschäftsmodell zu entwickeln, um mit Konzentratoren positive Kapitalwerte zu erzielen. Dabei sind zum einen Fragen der kosteneffizienten Fertigung und zum anderen Fragen einer geeigneten Vermarktung zu klären“, sagt Peter Witt. Im Idealfall amortisiere sich die Investition eines Kunden in eine CPV-Anlage mit Konzentratoren und Lichtlenkern nicht nur innerhalb der technisch realisierbaren Nutzungsdauer, sondern werfe angesichts der deutlich erhöhten Stromproduktion auch eine positive Kapitalrendite ab.

Der Europäische Forschungsrat ERC ist eine von der Europäischen Kommission eingerichtete Institution zur Finanzierung von grundlagenorientierter Forschung. Proof of Concept ist eine ergänzende Förderung zu den Forschungsgrants des ERC. Er richtet sich ausschließlich an Wissenschaftler*innen, die bereits einen ERC Grant innehaben und ein Forschungsergebnis aus ihrem laufenden oder bereits abgeschlossenen Projekt vorkommerziell verwerten möchten. Ziel eines Proof-of-Concept-Projektes soll es sein, das Marktpotenzial einer solchen Idee zu überprüfen. Der ERC finanziert hiermit also keine Forschungsaktivitäten, sondern Maßnahmen zur Weiterentwicklung im Hinblick auf die Anwendungsreife, Kommerzialisierung oder Vermarktung der Idee.

www.eubuero.de/erc-proof.htm

Kontakt:
Prof. Dr.-Ing. Patrick Görrn
Fakultät für Elektrotechnik, Informationstechnik, Medientechnik
Telefon 0202/439-1424
E-Mail goerrn[at]uni-wuppertal.de

Prof. Dr. Peter Witt
Fakultät für Wirtschaftswissenschaft - Schumpeter School of Business and Economics
Telefon 0202/439-3572
E-Mail witt[at]wiwi.uni-wuppertal.de