Photovoltaik ist eine Zukunftstechnologie. Für Daniel Altegoer ist sie aber auch eine Form der Stromerzeugung, die den Mechatronik-Ingenieur schon lange begleitet: Als Student und Mitglied des SolarCar-Teams, aber auch als Mitarbeiter von Prof. Dr.-Ing. Eckhard Beese und schließlich von Prof. Dr.-Ing. Ralph Lindken. Um sie leistungsfähiger zu machen hat Altegoer die Kühlung von Photovoltaikmodulen durch Verdunstung von Wasser zum Thema seiner Promotion gemacht.
Denn der Wirkungsgrad von Solarzellen hängt von ihrer Temperatur ab: Steigt die Zelltemperatur um 1 °C, sinkt der Wirkungsgrad bereits um etwa 0,5 %. So verlieren PV-Module bei starker Sonneneinstrahlung bis zu 20 % der maximal möglichen Ausgangsleistung.
Daniel Altegoer hat im Projekt SolarCool eine Zwei-Phasen-Kühlung entwickelt. Dazu hat er einen Luftkanal hinter einem Photovoltaikmodul angebracht. Die Rückseite des Moduls gibt ihre Wärme an die Luft im Kanal ab. Diese erwärmt sich, steigt nach oben und zieht kühlere Luft nach sich. Es entsteht eine Konvektionsströmung. In diesen Kühlkanal wird dann über Zerstäuber-Düsen Wasser eingesprüht. Das eingesprühte Wasser verdunstet und entzieht dabei der Luft im Kanal sehr viel Energie. Die Temperatur der Luft im Kanal sinkt, so dass der Temperaturunterschied zwischen der Luft und der Rückseite des PV-Moduls steigt. Dies wiederum führt zu einem erhöhten Wärmeaustausch zwischen dem PV-Modul und der Luft im Kühlkanal. Die Temperatur des PV-Moduls sinkt und der elektrische Wirkungsgrad „erholt“ sich.
Mittlerweile arbeitet Daniel Altegoer an SolarCool und seiner Doktorarbeit im sechsten Jahr und hat verschiedene Versuchsmodelle gebaut und getestet. Ein Glücksfall war dabei etwa, dass er während seiner Zeit im SolarCar-Team Oliver Gochermann kennengelernt hat, der für zahlreiche Sonnenrenner aus aller Welt und insbesondere aus Bochum die speziellen PV-Module hergestellt hat. Für SolarCool spendete Gochermann Solar Technology ein kleines PV-Modul, in das gleichmäßig verteilt neun PT100-Temperatursensoren eingebaut sind. So konnte Altegoer einen mobilen Prüfstand aufbauen, der die Temperatur direkt an der Solarzelle messen kann und zusätzlich die Betriebsparameter (z.B. Wasserdurchfluss und -druck, PV-Leistung …) sowie die Umgebungsparameter (Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit, Druck, …) erfasst. Auch hat Altegoer mehr als 20 verschiedene Zerstäuber-Düsen getestet und hinsichtlich ihrer Eignung für das Kühlsystem charakterisiert.
Heute kann der Ingenieur feststellen, dass sein Kühlsystem vor allem dann von Interesse sein könnte, wenn bei einer Photovoltaik-Anlage eine Erhöhung der elektrischen Ausgangsleistung benötigt wird, der Platz für den Zubau weiterer Module jedoch fehlt. Dies könnte etwa bei Dachanlagen der Fall sein. Dann könnte ein solches System trotz des zusätzlich anzurechnenden Wasserverbrauchs wirtschaftlich sein, erklärt Altegoer. „Vor allem natürlich dann, wenn das Wasser noch für einen weiteren Zweck wie etwa dem Bewässern von Pflanzen verwendet werden könnte, wäre diese Zwischennutzung rentabel.“
Um kooperativ an der Ruhr-Universität promovieren zu können, hat Daniel Altegoer 30 zusätzliche ECTS-Punkte erworben und dafür fünf zusätzliche Klausuren geschrieben. Bis zum Ende des Jahres möchte der mittlerweile zweifache Familienvater mit der Promotion soweit sein. Dann könnte er für seine berufliche Zukunft ein neues Kapitel aufschlagen. Sein Betreuer Prof. Lindken und die Hochschule Bochum wünschen ihm Glück!
