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CleanTech StartUp der Woche 11-2013: Kollektorfabrik und die Solarwärme

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Seit dem 26. April 2013 findet die bundesweite „Woche der Sonne“ statt, die noch bis zum 5. Mai andauert. Unter dem Motto „Deine Energiewende“ machen sich Initiativen, Verbände, Kommunen und Unternehmen gemeinsam für den Ausbau der solaren Energieerzeugung stark. Seit 2007 fanden während der bundesweiten Aktionswochen insgesamt 24.000 Veranstaltungen mit rund zwei Millionen Besuchern statt. In diesem Jahr kommen mehr als 3.800 Veranstaltungen zu Solarstrom, Solarwärme und Holzpellets hinzu.

Doch im Rahmen der Energiewende-Debatte wird eines oft vernachlässigt: Nicht nur durch Sonne gewonnene Energie in Form von Strom ist ein Teil der Energiewende – auch Solarwärmeanlagen sind ein wichtiger Baustein einer zukunftsfähigen Energieversorgung. Geht man davon aus, dass etwa 80 Prozent des Gesamtenergieverbrauchs eines Durchschnittshaushalts auf Wärmenutzung zurückzuführen sind, wird das Potenzial der Solarwärme als den CO2-Ausstoß reduzierende und damit klimaschonende Alternative deutlich.

„Willkommen in der Welt der einfachen Solarwärmeversorgung“ – mit diesem Satz begrüßt das CleanTech-StartUp der Woche, die Kollektorfabrik,  die Besucher seiner Website und passt damit perfekt zur bundesweiten Woche der Sonne. Das Freiburger Unternehmen stellt Solarluftkollektoren und dazugehörigen Solarkreiskomponenten für industrielle und private Solaranlagen her. Und dies erfolgreich, wie das folgende Portrait beweist…

Kollektorfabrik: Fakten zum StartUp der Woche

Auszeichnung StartUp der Woche_KollektorfabrikDie Kollektorfabrik wurde 2006 zunächst als GbR gegründet. Das junge Unternehmen entwickelte sich derart erfreulich, dass die Inhaber es 2011 in eine GmbH & Co. KG überführten. Das Freiburger StartUp beschäftigt bis zu fünf Mitarbeiter, die bei Entwicklung, Produktion und Montage der Anlagen beteiligt sind.

Im Kern beschäftigt sich das junge Unternehmen mit dem selbst entwickelten Solarkollektor namens Sun-Storm. Dieser kombiniert Luft als Wärmeträger mit einem Solarabsorber in einer Vakuumröhre. Der „Sun-Storm“ kann mithilfe des Sonnenlichts bis zu 150°C heiße Luft erzeugen. Er erweitert so den nutzbaren Temperaturbereich bei Luftkollektoren  und erschließt damit neue Anwendungen, die bislang nicht mit Solarthermie unterstützt werden konnten – ohne die sonst damit einhergehenden Stagnationsrisiken.

Damit lassen sich Heizungs-, Lüftungs- und Warmwasseranlagen in Wohnhäusern betreiben und verschiedene industrielle Anwendungen, etwa zur konditionierten Lüftung oder zur Regenerierung von Sorptionmitteln, realisieren. Der Vorteil: Selbst bei schlechten äußeren Bedingungen wie beispielsweise bei mäßiger Sonneneinstrahlung kann ein „nutzbares“ Temperaturniveau erzeugt werden. Das StartUp wurde im Jahr 2010 für diese Entwicklung mit dem Freiburger Innovationspreis bzw. Anerkennungspreis ausgezeichnet. Zur genauen Funktionsweise später mehr…

Laut Angaben der Kollektorfabrik sind mittlerweile vier Anlagen bei Kunden im industriellen Umfeld  im Einsatz – vornehmlich zur Regeneration von Sorptionsmitteln oder zur Trocknung im weiteren Sinn. Weitere 15 Anlagen wurden bei Privatpersonen installiert. Diese umfassen jeweils zwischen 18 und 27 Quadratmeter Solarfläche.

Wer sich hinter der Kollektorenfabrik verbirgt

Gegründet wurde die Kollektorfabrik von den beiden Maschinenbauingenieuren Kurt Schüle und Thorsten Siems. Beide beschäftigten sich am Fraunhofer Institut für solare Energiesysteme mit dem Stagnationsverhalten großer solarthermischer Systeme. „Stagnation ist der Betriebszustand, wenn die Sonne scheint, aber die Wärme nicht mehr aus dem Kollektor abgeführt wird“, erklärt Schüle. Dieser Zustand kann verschiedene Ursachen haben. Fest steht jedoch: Je größer eine Anlage ist, desto heftiger ist die Verdampfung während dieser Stagnationsphase. „Wir hatten damals zwar Möglichkeiten gefunden, den Ablauf der Stagnationsphase vorherzusagen und auch Strategien entwickelt, wie diese vermieden werden kann. Jedoch gibt es keine Möglichkeit, die Stagnation mit Sicherheit zu verhindern.“

Das sei nur möglich, wenn sich die Sonne „ausschalten“ ließe. Demnach muss die Stagnation also auftreten dürfen, ohne dabei Schäden oder eine Gefährdung zu verursachen. Erste Versuchsträger eines Vakuumröhrenkollektors mit Luft als Wärmeträger erzielten vielversprechende Performance-Ergebnisse bei völliger Immunität gegenüber einer Stagnation.

„Aus diesen Erkenntnissen heraus haben wir die Kollektorfabrik gegründet und den Sun-Storm-Kollektor zur Serienreife gebracht“, so Kurt Schüle zur Idee, die hinter der Gründung steckt. Laut Angaben des mittlerweile alleinigen Inhabers musste man zunächst in das Unternehmertum hinein wachsen und verschiedene Probleme lösen. Nicht nur die zahlreichen erfolgreichen Projekte belegen, dass dieser Prozess positiv verlief. Auch das Solar-Keymark-Zertifikat ist ein weiterer wichtiger Nachweis für den Unternehmenserfolg: „Dieses Zertifikat ist eine Voraussetzung für die Förderfähigkeit durch die BAFA und weist unter anderem den geforderten Mindestertrag in einem Referenzsystem nach“, so Schüle.

Liebe Leserinnen und Leser –  wird stellen sehr gerne spannende CleanTech-StartUp der Woche vor. StartUps können sich mit einer Mail an startups@cleanthinking.de bei der CleanThinking-Redaktion bewerben. Wir freuen uns über Hinweise und Empfehlungen und sind gespannt, was die CleanTech-Welt bewegt!

Lesen Sie hier den zweiten Teil des StartUp-Porträts:

Der Solarluftkollektor Sun-Storm

dachkollektor„Der Sun-Storm-Kollektor ist in Privatgebäuden für die Gebäudeheizung und Trinkwasserbereitstellung geeignet – vor allem dann, wenn der angestrebte solare Deckungsanteil besonders hoch sein soll oder nur geringe Speichervolumina zur Verfügung stehen“, so Kurt Schüle. „Darüber hinaus ist der Kollektor prädestiniert für alle Arten der Trocknung. Vor allem im industriellen Umfeld mit ganzjährigem Wärmebedarf ergeben sich phantastische Randbedingungen für den Einsatz des Sun-Storm-Kollektors.“

Der Sun-Storm ist ein Vakuumröhren-Solarluftkollektor. Durch die Vakuumröhren und eine Wärmedämmung im Gehäuse werden Wärmeverluste stark reduziert. Dadurch können mit dem Kollektor aus Sonnenlicht hohe Lufttemperaturen erzeugt werden. Der Sun-Storm hat sich in Kombination mit der so genannten L.A.-Box als Bestandteil von solar unterstützten Anlagen zur Trinkwassererwärmung und Heizungsunterstützung für Privatnutzer bewährt. Optimale Einsatzfelder des Sun-Storm sind jedoch industrielle Anwendungen – etwa bei der Erzeugung von Prozesswärme für Trocknungs- und Waschprozesse  oder zur Klimatisierung / Luftentfeuchtung großer Logistikzentren und Lagerhallen.

Die Besonderheit besteht vor allem in der Nutzung von Luft als Wärmeträger. Dies bietet verschiedene Vorteile. Einerseits ist Luft ein uneingeschränkt verfügbares Medium, das weder toxisch ist noch gefrieren kann. Daher sind keine Frostschäden möglich. Auch ein Sieden des Wärmeträgers ist ausgeschlossen. Zudem ist das bereits erwähnte Stagnationsverhalten bei Anlagenstillstand vollkommen unproblematisch. Dadurch ist der Sun-Storm eigensicher, robust und wartungsextensiv bei gleichzeitig sehr hohen solaren Deckungsanteilen. Weiterhin ermöglicht der Wärmeträger Luft kurze Reaktionszeiten in den Anlagen, sodass Zieltemperaturen auf Niedertemperaturniveau bereits bei schwacher Strahlung erreicht werden können. Da Luft gasförmig ist, sind Folgeschäden am Gebäudebestand durch Flüssigkeitsaustritt bei eventuellen Schäden am Kollektor ausgeschlossen.

Vorteilhafte Eigenschaften für Prozesswärmeanwendungen sind zudem Stillstandssicherheit und hohe Leistungsfähigkeit.

Kunden und Kooperationen

Die erste große industrielle Anlage wurde bei der Firma Pfizer in Freiburg installiert. „Diese Anwendung ist dem Sun-Storm-Kollektor auf den Leib geschneidert, da wir dort zum einen das hohe Temperaturniveau benötigen, das der Sun-Storm Kollektor auf Grund seiner Vakuumröhren liefern kann, und zum anderen, weil direkt das Medium Luft benötigt wird“, erklärt Schüle. Das Projekt wurde durch die Hochschule Offenburg begleitet und dokumentiert. Damit wurde der Einsatz im industriellen Umfeld eindrucksvoll demonstriert.

Gemeinsam mit EBM-Papst hat das Unternehmen zudem eine Wärmetauschereinheit mit Ventilator entwickelt, die den primären Luftkreis durch zwei oder drei Kollektormodule zirkuliert und Wärme auf Heizungswasser überträgt. Damit findet der Installateur Schnittstellen vor, die ihm eine Integration in das Heizungsnetz erheblich erleichtern. Diese Wärmeübertragungseinheit wurde besonders unter dem Aspekt geringer Schallentwicklung konstruiert. Ein eigener Regler, auf Wunsch ein Speicher und praxiserprobte Empfehlungen für die Integration runden das Angebot der Kollektorfabrik ab.

Schüle resümiert: „Wir haben also zwei wesentliche Dinge erreicht: Einen Kollektor, der im industriellen Umfeld hoch skalierbar ist, und ein Solarpaket, das im privaten Umfeld einfach einzusetzen ist und hohe solare Deckungsgrade erzielen kann.“

Erreichte Ziele und Zukunftspläne

„Unser Primärziel – die Entwicklung des Sun-Storms und den proof-of-market – haben wir erreicht“, berichtet Kurt Schüle stolz. Aktuell beschäftigt sich das Freiburger Unternehmen mit der Suche nach Vertriebs- und Integrationspartner, die den  noch recht wenig erschlossenen Markt der industriellen Prozesswärme gemeinsam mit der Kollektorfabrik erschließen können und möchten. „Für den Privat-Bereich sind solche Gespräche  bereits erfolgreich im Gange“, so Schüle weiter, „Dort wünschen wir uns zusätzlich noch eine enge Kooperation beispielsweise mit Herstellern von Lüftungskompaktgeräten, um die Vorteile des Wärmeträgers Luft voll ausschöpfen zu können.“

Eine künftige Aufgabe wird es zudem sein, die Kollektoren in industriellem Maßstab zu fertigen und somit die Serien-Potentiale zu erschließen, welche bereits bei der Entwicklung des Kollektors  angedacht wurden. Auch hierfür sieht sich das CleanTech-StartUp der Woche nach Partnern  für das anstehende Wachstum um.

Doch nicht nur in den Bereichen Vertrieb und Produktion, sondern auch auf der Produktebene stehen laut Unternehmensangaben weitere Ziele auf dem Plan. So fokussiert man, neben der stetigen Produktpflege und Anpassungen an die jeweils geltenden Normative, auch innovative Anwendungsmöglichkeiten: „Es gibt einige Ideen, den Kollektor selbst oder auch Peripheriegeräte auf bestimmte Anwendungen abzustimmen, beispielsweise im Temperaturhub oder im Volumenstrom.“ Wir dürfen also gespannt sein, wie sich das CleanTech-StartUp der Woche weiter entwickeln und positionieren wird.

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