Foto: Rainbow- Fasermaterial aus Zellulose

IEA-SHC Task 39: Polymerwerkstoffe für solarthermische Anwendungen

In Task 39 wurden durch internationale Vernetzung der Solarenergie- und Kunststoffforschung Einsatzpotenziale von fortschrittlichen Polymer-technologien für solarthermische Systeme mit neuartigem Design ausgelotet, Kostenreduktionspotentiale und Marktentwicklungsmöglichkeiten bewertet und das Leistungsvermögen und die Zuverlässigkeit von kunststoff¬basierenden Solarthermietechnologien bewertet.

Status

  • Start: Oktober 2010
  • Ende: November 2014

Kurzbeschreibung

IEA SHC Task 39 untergliederte sich in 3 Subtasks mit dem Fokus auf Information (Subtask A), Kollektoren und Komponenten (Subtask B) und Materialien (Subtask C). Österreich trug die Hauptverantwortung für Subtask C. Wesentlicher Input kam aus assoziierten nationalen Forschungsprojekten (bspw. SolPol-1/2). Das österreichische Projektkonsortium zeichnete sich durch ausgewiesene Experten aus den Bereichen Solarthermie und Kunststofftechnologien aus. Die verdeutlicht auch den interdisziplinäre Charakter von Task 39.

Die Tätigkeitsschwerpunkte der österreichischen Beteiligung lagen bei der Leitung von Subtask C „Materials“, der Teilnahme und Mitwirkung bei transnationalen Task 39-Workshops, bei der Mitwirkung und Erarbeitung von Marktszenarien für die Solarthermie basierend auf neuesten, voll-regenerativen Energieszenarien (national, regional und global) sowie der Ableitung der sich daraus ergebenden Potenziale für Kunststofftechnologien. Eine weitere wesentliche Aufgabe bestand in der nationalen Vernetzung und Verbreitung der Ergebnisse von Task 39.

In allen Subtasks wurden von Österreich signifikante Beiträge geleistet. In Subtask A wurde der Stand der Technik zu Kunststoffen in der Solarthermie und Marktpotenziale erarbeitet. Ein Highlight waren die aus 100% erneuerbaren Energieszenarien bis 2050 abgeleiteten Marktszenarien und Werkstoffmengen. Bis 2050 ergab sich ab 2020 ein jährlicher Kunststoffbedarf zwischen 3 und 11 Mio. t/Jahr.

Die jährliche Produktions¬menge von Kunststoffen liegt bei etwa 300 Mio. t/Jahr. Dies verdeutlichte die große Herausforderung, wie auch das große Potenzial für die Kunststoff¬industrie und legte die Verwendung von kostengünstigen und leicht verfüg¬baren Massenkunststoffen wie Polyolefinen nahe. Im Fall der Photovoltaik war der abgeschätzte Materialbedarf um etwa einen Faktor zehn niedriger.

In Subtask B wurden neuartige Designs für solarthermische Komponenten (mit Fokus auf den Kollektor) mit erhöhtem Kunststoffanteil erarbeitet und bewertet. Dabei wurde erstmals der Nachweis der Machbarkeit eines vollständig überhitzungsgeschützten Kunststoff-Flachkollektors durch Nutzung des Rückkühlprinzips mit maximaler Arbeits- und Stagnations-temperatur von 95°C erbracht.

Zudem wurden völlig neuartige Konzepte für solarthermische Großflächenkollektoren aus Polymerfolien erstellt. Vom Firmenpartner Sunlumo wurde die Nullserie des „Eine Welt Kunststoff-Flachkollektors“ mit maximalen Stagnationstemperaturen von etwa 130°C realisiert und in Task 39 vorgestellt.

Maßgeschneiderte Polymerwerkstoffe und Verarbeitungstechnologien für solar-thermische Absorber und Wärmespeicher wurden in Subtask C entwickelt. Dafür wurde eine neuartige Methodik implementiert und genutzt, die die Bestimmung umfassender Belastungsprofile für solarthermische Komponenten (insb. Kollektoren) und die Ableitung von spezifischen Eigenschaftsanforderungen an die Werkstoffe erlaubt. Zudem wurde ein Methodenmix zur adäquaten Qualitätssicherung von Kunststoffprodukten für solarthermische Systeme auf unterschiedlichen Stufen der Wertschöpfungs-kette konzipiert. Letztlich wurden auch Alterungsprüfmethoden auf Probe-körperebene umgesetzt und theoretische Modelle für die Lebensdauer-vorhersage implementiert.

Publikationen

Solar Heating and Cooling (SHC) Task 39: Polymerwerkstoffe für solarthermische Anwendungen

Schriftenreihe 34/2015 G. M. Wallner, K. Grabmayer, M. Povacz, H. Kicker, et al., Herausgeber: bmvit
Deutsch, 317 Seiten

Downloads zur Publikation

Berichte

Newsletter

Der informative IEA-SHC Task 39 Newsletter erscheint etwa halbjährlich:

Im Oktober 2012 wurde im Wiley-Verlag das Handbuch zu Task39 veröffentlicht, in dem die bisherigen Arbeiten umfassend dargestellt sind.

Weitere Publikationen

  • Die Ergebnisse von Task 39 wurden in 35 Info Sheets publiziert.
  • Wesentliche Ergebnisse von Task 39 wurden in den assoziierten Projekten SolPol-1/2 (FFG/KLIEN-Neue Energien 2020) und SCOOP (EC-FP7) erarbeitet: www.solpol.at

Projektbeteiligte

Projektleitung

  • Ao. Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr.mont. Gernot Wallner
    Institute of Polymeric Materials and Testing
    Johannes Kepler University Linz
    www.jku.at/ipmt

Projektpartner

Teilnehmende Staaten

Belgien, Brasilien, Deutschland, Israel, Kanada, Niederlande, Norwegen, Portugal, Österreich, Schweden, Slowenien, USA

Kontaktadresse

Ao. Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr.mont. Gernot Wallner
Institute of Polymeric Materials and Testing
Johannes Kepler University Linz
Altenberger Straße 69
4040 Linz, Austria
E-Mail: gernot.wallner@jku.at
Web: www.jku.at/ipmt

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