Energieautarkes Gewächshaus

Solares Grundlastkraftwerk

“Potenzial zum Weltmarktführer” attestiert Frank Steinhart seinem Unternehmen Sun Orbit, für die Entwicklung eines neuartigen weil energieautarken Treibhauses. Es soll Strom, Kälte und Wärme erzeugen. Gewächshäuser benötigen in den kalten Monaten reichlich Energie – in der Regel Heizöl. Rund 90 % des Gesamtenergiebedarfs beim Unterglasanbau gehen aufs Konto der Ölheizung. Mit dem energieautarken Gewächshaus, einer Kombination von Sonnenenergie und Erdwärme, soll sich das ändern.

Das „EPG-Solabundance-System“ kombiniert ein innovatives Gewächshaus (Energy Power Greenhouse – EPG) mit einem thermochemischen Wärmepumpen-Speichersystem. Die Inputs für das System sind die frei verfügbare saubere und reichlich vorhandene Strahlungsenergie der Sonne sowie die Wärme und der Feuchtigkeitsgehalt der Atmosphäre. Im Sommer speichert das System Sonnenenergie, die es im Winter freisetzt. Unter dem Gewächshausdach sind leichte, dem Sonnenstand folgende Optiken und Wasserleitungen montiert. Die Optiken lenken die Lichtstrahlen auf die Leitungen und erwärmen das darin zirkulierende Wasser – und wandeln es so in speicherbare Wärme um. Zu den Pflanzen dringt nur indirektes Sonnenlicht. Das verringert die Hitzebelastung der Pflanzen und fördert ihr Wachstum.

Fresnellinsen unter dem Dach des Treibhauses werden dem Sonnenstand nachgeführt und konzentrieren den direkten Anteil des Sonnenlichts in einer Brennlinie, in der Pflanzenöl durch eine schwarze Röhre fließt und das auf etwa 200 Grad Celsius erhitzt wird. Über diese Brennlinie nimmt der thermochemische Solarenergie-Empfänger namens “HotPhoton” während des Tages die Strahlungsenergie auf, und wandelt diese rund um die Uhr in Hochtemperaturprozessdampf um. Der diffuse Teil des Sonnenlichtes passiert die Linse und steht im Pflanzenraum als diffuses natürliches Sonnenlicht zur Verfügung. Durch diese Doppelfunktion der Linse wird das Energiegewächshaus EPG einerseits zum solaren Grundlastkraftwerk, andererseits wird die Wärmelast im Gewächshaus, bei gleichzeitig optimaler Beleuchtung, stark reduziert.

Der Speicher beruht auf der Reaktion von Wasserstoff mit Hydriden. Der Wasserstoff und die Metallhydride befinden sich in einem geschlossenen System. Der Wasserstoff reagiert exotherm mit den Metallmolekülen und erzeugt entweder Hochtemperaturwärme (Strom) oder Niedertemperaturwärme (Heizung, Warmwasser). Der Wasserstoff wird wie bei einem Pingpong Spiel durch zwei endotherme Vorgängen jeweils von der heißen zur kalten Seite und umgekehrt verschoben. Bei diesem reversiblen Prozess, wird weder Wasserstoff noch Metall verbraucht und es wird simultan noch Kälte erzeugt. So stellt er eine reversible thermochemische Wärmepumpe mit kombinierter Energiespeicherung dar. Benötigte Energieformen zum Antrieb des Systems sind konzentrierte Sonnenstrahlung und Wärme der Umgebungsluft. Der Speicher kann auch durch die Verbrennung von biogenen Brennstoffen (Holzpellets, Biogas und vor allem Wasserstoff) betrieben werden.

Durch Kopplung mit dem geothermischen System können die Gewächshauskulturen mithilfe eines Niedertemperaturheizsystems in der kalten Jahreszeit zuverlässig frostfrei gehalten werden. Nicht nur die Pflanzen profitieren vom günstigen Klima im energieautarken Gewächshaus.

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