Das so genannte High Concentration PhotoVoltaic Thermal (HCPVT)-System kann durch 2000-fache Konzentration des Sonnenlichts und innovative Heisswasserkühlung 80 % der einfallenden Strahlung in nutzbare Energie umwandeln. Bei besten Lichtverhältnissen werden so 12 Kilowatt elektrische Energie und 20 Kilowatt Wärme erzeugt, genug, um mehrere durchschnittliche Haushalte zu versorgen.
Herzstück des zehn Meter hohen HCPVT-Systems ist eine 40 m² grosse Parabolschüssel, die aus von Airlight Energy entwickeltem Spezialbeton besteht und optisch an eine Sonnenblume erinnert. Das Material verfügt über ähnliche mechanische Eigenschaften wie Aluminium, kostet dabei aber nur ein Fünftel davon. In der Schüssel selbst befinden sich 36 elliptische Spiegel, die mit Hilfe einer speziellen Folie das Sonnenlicht sehr präzise auf mehrere photovoltaik-thermische Multizellen-Empfänger konzentrieren.
Im Laufe eines durchschnittlichen sonnigen Tages könne jede der 1 mal 1 cm² grossen Zellen bis zu 57 Watt elektrische Leistung produzieren, informiert IBM Research. Um eine Überhitzung der Zellen zu verhindern, werden diese mit Wasser gekühlt und die Betriebstemperatur so unter 105°C gehalten. Das von den IBM-Forschern entwickelte Kühlsystem orientere sich am menschlichen Blutkreislauf und garantiere eine Lebensdauer der Solarzellen von 25 bis 30 Jahren, schreibt die „Neue Zürcher Zeitung“.
Die Wärme, die in dem heißen Wasser steckt, könne anschließend zu Heizzwecken verwendet werden: „Da die Konzentratorsysteme jedoch vornehmlich für Gegenden mit einer hohen Sonnenscheindauer konzipiert werden, drängen sich eher andere Anwendungen auf“, heißt es im bericht der „Neuen Zürcher Zeitung“. „So kann die Wärme in Verbindung mit einem Adsorptionskühler zur Raumkühlung verwendet werden. Eine weitere Option ist die Entsalzung von Meerwasser mit einer entsprechenden Anlage. Die Nutzung der Wärme bringt den Gesamtwirkungsgrad des Konzentratorsystems auf 75 bis 80 Prozent – bei einem elektrischen Wirkungsgrad von bis zu 30 Prozent.“
Die gesamte Parabolschüssel und die Solar-Empfänger befinden sich unter einer luftgefüllten Plastikhülle, die einerseits das System vor Regen, Hagel und Staub und anderseits aber auch Vögel und andere Tiere vor Verletzungen durch die konzentrierte Sonnenstrahlung schützt. Die Wissenschaftler gehen davon aus, dass der Preis für die neue Technologie in der Massenproduktion zwei- bis dreimal günstiger als für vergleichbare Systeme sein wird. IBM ist nun auf der Suche nach zwei Gemeinden, die bereit sind, das neue System zu testen. Die Markteinführung der „Solar-Sonnenblume“ ist für 2017 geplant.
