Energiespeicher und Photovoltaik: TU Graz erforscht Hybridsysteme aus Solarzelle und Batterie

„Derzeit sind miteinander verbundene Einzelsysteme im Einsatz, die aus Photovoltaik-Zellen, meist bleibasierten Akkus und Unmengen an Kabel bestehen. Solarpaneele am Dach, und eine Batterie im Keller: Das braucht viel Platz, ist wartungsintensiv, und nicht optimal effizient“, sagt Ilie Hanzu vom Institut für Chemische Technologie von Materialien der TU Graz.
„Wir wollen nun aus zwei Einzelsystemen einen Hybriden zwischen Batterie und Solarzelle machen, der elektrische Energie sowohl umwandeln als auch speichern kann.“
Hanzu betritt mit seinem Team und in Kooperation mit dem Zentrum für Elektronenmikroskopie Graz ZFE ein noch weitgehend unbekanntes Wissenschaftsfeld: Im Rahmen des Projekts „SolaBat“ wollen sie ein neues, anwendungsrelevantes Konzept entwickeln und auf seine Leistungsfähigkeit prüfen.

Neue Materialien kombinieren
Der Schlüssel zum Erfolg liege in der neuen Kombination funktioneller Materialien. „In dem Hybridsystem teilen sich leistungsstarke Materialien ihre Aufgaben in der Solarzelle und in der Batterie“, erklärt Hanzu.
„Wir brauchen Materialien, die ihre jeweiligen Aufgaben zuverlässig erfüllen sowie mit anderen Materialien elektrochemisch kompatibel sind, damit sie in einem Gerät zusammen funktionieren.“
Statt umweltschädlicher kobalthaltiger Elektroden sollen umweltfreundliche Titanate als Aktivmaterialien eingesetzt werden. Auch polymerbasierte, also organische Solarzellen könnten zum Einsatz kommen.
„Wir müssen wissen, was passiert, wenn die Materialien miteinander in Kontakt kommen. Deshalb untersucht das ZFE als unser Projektpartner die zugrundeliegenden Grenzflächeneffekte und -reaktionen“, so Hanzu. Die anderen drei Arbeitspakete des Projekts konzentrieren sich auf Materialien für die Photovoltaikseite und für die Batterieseite sowie auf die Materialkompatibilität und den Zusammenbau der beiden Komponenten zu einem Gerät.

Hybrid für alle Fälle
Die Vorteile eines „2 in 1“-Hybridsystems seien klar: Es sei platzsparend, effizient und vergleichsweise simpel in der Handhabung. Im Projekt SolaBat werden die Grundlagen erarbeitet und erprobt, dennoch zeichnen sich vom Handyakku über Autobatterien bis zu größeren Solarstromanlagen schon jetzt vielfältige potenzielle Einsatzmöglichkeiten eines solchen Systems ab.
„Unsere Vorarbeiten waren bereits sehr vielversprechend und ich bin zuversichtlich, dass wir am Ende von SolaBat ein funktionierendes Konzept für einen Photovoltaik-Batterie-Hybriden vorstellen können. Wo genau ein solches System anschließend Verwendung findet, lässt sich wie bei vielen Grundlagenprojekten noch nicht determinieren – die Möglichkeiten sind jedenfalls mannigfaltig“, so Hanzu.

Nährboden Leadprojekt
SolaBat ist das ausgekoppelte Kernthema eines früheren Antrags zur Förderung eines internen Leadprojekts der TU Graz. Das Grundlagenprojekt des Energie- und Klimafonds wird nunmehr von der Forschungsförderungsgesellschaft FFG in der Förderlinie emerging technologies unterstützt – das neuartige, universitätsinterne Förderkonzept Leadprojekt war damit der Nährboden für SolaBat.
In den kommenden drei Jahren stehen dem Institut für Chemische Technologie von Materialien der TU Graz gemeinsam mit dem Zentrum für Elektronenmikroskopie ZFE der Austrian Cooperative Research rund 700.000 Euro zur Verfügung.
An der TU Graz ist dieses Forschungsprojekt im Field of Expertise „Advanced Materials Science“ verankert, einem von fünf strategischen Forschungsschwerpunkten.

01.04.2016 | Quelle: TU Graz; Bild: Lunghammer, TU Graz | solarserver.de © EEM Energy & Environment Media GmbH