AMO

GreEnergy: ein neues Paradigma für die Gewinnung von Solarenergie

AMO GmbH ist Partner von GreEnergy, einem neuen Projekt, das von der Europäischen Kommission im Rahmen des Horizon 2020 Programms gefördert wird. Ziel des Projekts ist die Entwicklung optischer Nano-Antennen als kosteneffiziente Harvester für Sonnenenergie für eine grünere Zukunft.

Die meisten Energiequellen, die wir heute nutzen, haben einen geringen Wirkungsgrad, sind auf nicht erneuerbare Ressourcen angewiesen und verursachen schwere Schäden an unserem Planeten, indem sie zur globalen Erwärmung beitragen. GreEnergy sieht die Nutzung der saubersten verfügbaren Energiequelle vor: die Sonne.  Die Sonne ist die stärkste und reichhaltigste Energieressource der Welt und bietet eine nahezu unbegrenzte Energieversorgung für unseren Planeten. Laut dem Joint Research Centre (JRC) produziert die derzeitige Photovoltaik (PV) jedoch nur etwa 4 % des weltweiten Stroms, was auf ihre geringe Effizienz und relativ hohen Kosten zurückzuführen ist.

GreEnergy hat sich zum Ziel gesetzt, ein neues Paradigma im Bereich der Solarenergiegewinnung zu definieren, indem ein Prototyp eines selbstversorgenden Systems auf der Grundlage optischer Nanoantennen entwickelt wird, das Sonnenenergie ernten, das AC-Signal gleichrichten und es zum Aufladen eines Mikro-Superkondensators verwenden kann. Der angestrebte Gesamtwirkungsgrad der Demonstratoren liegt bei etwa 20-40%, was im Vergleich zum Stand der Technik konkurrenzfähig ist. Darüber hinaus liegt der maximale theoretische Wirkungsgrad von GreEnergy’s Ansatz weit über der theoretischen Grenze des Wirkungsgrades einer einzelnen PV-Zelle, was reichlich Raum für weitere technologische Verbesserungen lässt.

GreEnergys kostengünstige Solarenergie-Harvester könnten den Energiemarkt dramatisch verändern. Der On-Chip-Selbstversorgungsmechanismus wird die Realisierung von intelligenten Bauelementen ermöglichen, die nie von einer externen Stromversorgung aufgeladen werden müssen – wie tragbare Outdoor-Geräte, Strukturüberwachungssensoren für Fahrzeuge und Infrastrukturen oder Umweltsensoren. Darüber hinaus werden GreEnergy’s Proof-of-Concept-Demonstratoren die wissenschaftlichen Erkenntnisse auf dem Gebiet der Solarenergiegewinnung im Allgemeinen vorantreiben – mit potenziellen Auswirkungen auch für Energieversorger und Solarzellenfirmen – und dazu beitragen, die Abhängigkeit von schädlichen fossilen Brennstoffen zu verringern.

Koordiniert von der Chalmers University of Technology, ist GreEnergy ein vierjähriges interdisziplinäres Projekt, das auf der Expertise von vier Spitzenuniversitäten, einem Forschungszentrum und drei spezialisierten KMUs aus sechs verschiedenen Ländern aufbaut, darunter Chalmers University of Technology (Schweden), Aalto University (Finnland), AMO GmbH und IHP – Innovations For High Performance Microelectronics (Deutschland), NOGAH PHOTONICS Ltd (Israel), SCIPROM Sàrl (Schweiz), Università Politecnica delle Marche und Università di Udine (Italien).

“Mit GreEnergy wollen wir zeigen, dass es möglich ist, Sonnenenergie effizienter und kostengünstiger zu ernten, als es derzeit mit Photovoltaikzellen möglich ist”, sagt der Projektkoordinator Prof. Per Lundgren von der Chalmers University of Technology. “Es ist eine echte Herausforderung, elektromagnetische Wellen bei optischen Frequenzen in einen DC-Strom zur Energiespeicherung und -verwaltung gleichzurichten. Dies wollen wir mit dem koordinierten Design der Antenne, des Stromrichters und des Bauelements zur Energiespeicherung für eine optimale Integration erreichen. Eine solche integrierte Technologie hat keine Präzedenzfälle und wird die Art und Weise, wie Solarenergie geerntet werden kann, grundlegend verändern.”

“GreEnenrgy ist ein Beispiel dafür, wie Nanotechnologie genutzt werden kann, um gesellschaftliche Herausforderungen wie die Entwicklung sauberer Wege der Energiegewinnung für unsere energiehungrige Gesellschaft anzugehen”, sagt Prof. Max Lemme, Direktor der AMO GmbH. “Um ein konkretes Beispiel zu nennen: Wir erwarten in den nächsten Jahren eine drastische Zunahme von autonomen Sensorknoten, da diese eine große Rolle im sogenannten Internet der Dinge spielen. Bisher sind die meisten dieser Sensoren auf Batterien angewiesen, mit oder ohne zugehörige Photovoltaikzelle, aber das ist kein nachhaltiger Ansatz, da Batterien oft eine kürzere Lebensdauer als der Sensor selbst haben und hohe Umweltkosten verursachen. Die von GreEnergy entwickelte Technologie wird eine völlig saubere Antwort auf dieses Problem geben – und das ist nur eine der möglichen Anwendungen.”

GreEnergy wird durch das Forschungs- und Innovationsprogramm Horizon 2020 der Europäischen Union unter der Fördervereinbarung Nr. 101006963 (GreEnergy) gefördert.