Blätter-Design optimiert Sonnenkollektoren

Bereits Leonardo da Vinci hat sich Ideen für technische Erfindungen aus der Natur geholt. Diese Strategie heißt heute Bionik und wird in fast allen wissenschaftlichen Bereichen angewandt.

Michael Hermann vom Fraunhofer-Institut für solare Energiesysteme (ISE) hat die Wärmetauscher von Sonnenkollektoren optimiert, indem er sich an der Natur orientiert hat, berichtet das Handelsblatt. Egal ob bei Energiegewinnung, Verkehrsplanung oder der Entwicklung von Sportschuhen suchen Wissenschaftler in der Natur nach Lösungen.

Für die Optimierung von Sonnenkollektoren hat sich Hermann Blattstrukturen, Arterien und Lungen als Vorbild genommen. Die dunklen Flächen von Kollektoren nehmen Sonnenstrahlung auf und geben Energie an ein Trägermedium ab. Die Effizienz eines solchen Wärmetauschers hängt davon ab, wie das Medium seine Kanäle durchströmt und wie hoch der Druckverlust ist. Bei herkömmlichen Kollektoren sind die Kanäle gleichmäßig geometrisch angeordnet. Hermanns Forschungen zeigten jedoch, dass Wärmetauscher mit verzweigten Strukturen, wie man sie beispielsweise bei Blättern findet, weitaus effizienter sind.

Hermann hat ein Programm entwickelt, das die Fläche eines Wärmetauschers mit ähnlichen Strukturen überzieht. Dafür benötigt es nur einen Ein- und Austrittspunkt sowie die Kontur der Fläche. Die Anwendungsmöglichkeiten für diese Innovation sind breit gestreut und beschränken sich nicht nur auf Sonnenkollektoren. Es kann überall eingesetzt werden, wo Wärme- und Stoffaustausch stattfindet. Das kann sowohl in der Mikrosystemtechnik, als auch in großen Chemieanlagen sein. Mit Partnern aus der Industrie wird Hermann seine Software nun für den Bau effektiverer Sonnenkollektoren und verbesserter Kühlsysteme für elektronische Schaltungen einsetzen.