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28.01.2023

15.12.2022

Frauen-Solar-Power

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Solarenergie
Bild: pixabay [CCO]
In Zeiten der Energiewende beschäftigen sich immer mehr Hausbesitzer mit Solarenergie, um eine autarke Energieversorgung für Haus und Elektro-Auto zu ermöglichen. Aber wussten Sie, dass das Massachusetts Institute of Technology (MIT) bereits seit Mitte der 1930er Jahre daran forscht, wie ein Haus mittels Sonnenenergie beheizt werden kann? Zu dieser Zeit ging man nämlich von dem baldigen Versiegen der fossilen Brennstoffe aus, da die Ausmaße der Ölfelder des Nahen Ostens noch nicht bekannt waren. Es wurde daher händeringend nach alternativen Energiequellen gesucht.

Gemäß dem Motto des belgischen Ordenspriesters und Schriftstellers Phil Bosmans

Die Sonne scheint immer umsonst.
Phil Bosmans (1922-2012)
widmeten sich Wissenschaftler des MIT daher der Sonnenenergie und installierten bereits im Jahr 1936 auf dem Dach eines Haus-ähnlichen Labors einfache Solarzellen: Unter drei Glasschichten wurde eine um 30 Grad geneigte Sonnenwärmefalle angebracht. Der Boden dieses Kastens war mit einer schwarz lackierten Kupferplatte versehen, unter der Rohre verliefen. Durch diese zirkulierte Wasser, welches dann in einen Metalltank im Keller lief und seine gespeicherte Wärme wieder abgab.

Nach Versuchen mit zwei weiteren Prototypen von Solarhäusern kam die ungarische Chemikerin Maria Thelkes, die seit 1945 am MIT dozierte, auf eine neue Idee, die Sonne für die Energieversorgung von Gebäuden zu nutzen. Sie schlug vor, Natriumsulfat Decahydrat (Na2SO4·10H2O), auch bekannt als Glaubersalz, als Wärmespeicher einzusetzen, da es eine deutlich höhere Wärmekapazität als Wasser hat.

Ihre Idee kam in der Forschungsabteilung allerdings nicht so gut an. Sie suchte sich daher außerhalb des Institutes Mitstreiter und fand diese in der erfolgreichen Architektin Eleanor Raymond, die das Gebäude entwarf, und der Bostoner Bildhauerin Amelia Peabody, die das Projekt finanzierte. Das gemeinsam entwickelte Solarhaus wurde 1948 in Dover, einem Vorort von Boston im US-Bundesstaat Massachusetts, errichtet und gilt als eines der ersten bewohnten Passiv-Häuser. Als "Dover Sun House" fand es große Beachtung in den Medien. Dem Zeitgeist folgend war dies aber leider hauptsächlich darauf zurückzuführen, dass ein reines Frauenteam für das Projekt verantwortlich war. Die technische Innovation wurde dadurch in den Hintergrund gedrängt.

Wie funktionierte nun aber die Solarheizung und -kühlung des Dover Sun House? Schließlich musste das Team ohne die heute üblichen Solarzellen mit hohem Wirkungsgrad auskommen. Die waren nämlich schlichtweg noch nicht erfunden.

Natriumsulfat Decahydrat hat eine sehr hohe Wärmespeicherkapazität beim Übergang vom festen in den flüssigen Aggregatzustand. So konnte das System im Sommer als eine Art Klimaanlage genutzt werden, indem es der Raumluft die Wärme entzog und speicherte. Beim umgekehrten Phasenwechsel - von flüssig zu fest - wird dagegen eine erhebliche Menge Wärmeenergie frei, was man sich an kalten Tagen zunutze machte. Dieses Prinzip ist uns von Handwärmern bekannt: Kleine, mit klarer Flüssigkeit gefüllte Plastikpäckchen werden fest und heiß, wenn man auf ein im Päckchen befindliches Metallplättchen drückt.

Der Phasenwechsel findet beim Natriumsulfat Decahydrat bereits bei 32°C statt. Einer Temperatur, die man auf einer sonnenbeschienenen Fläche leicht erreichen kann. Für das Dover Sun House wurden daher an der Südseite des Dachgeschosses senkrechte Sonnenkollektoren angebracht. Diese bestanden aus einer Doppelverglasung, die durch einen Lufthohlraum und einem schwarzen Metallblech getrennt war. Die von der Sonne erhitzte Luft wurde mittels Ventilatoren in Glaubersalzbehälter, die neben den Wohnräumen gelagert waren, gedrückt, das so zum Schmelzen gebracht wurde und damit die Wärme speichern konnte. Wenn die Innentemperatur sank, rekristallisierte das Salz und gab die aufgenommene Wärme wieder frei, die - wiederum durch Ventilatoren unterstützt - in den Räumen zirkulierte.

Leider hatte das Solarhaus aber auch deutliche Schwächen: Die Doppelverglasung wurde undicht, das Glaubersalz - immerhin mehr als 20 Tonnen - mussten jährlich erneuert werden und die Behälter, in denen es gelagert wurde, korrodierten und mussten ausgetauscht werden. Da es in Massachusetts auch sehr lange Perioden mit starker Bewölkung gibt, reichte die Sonnenkraft außerdem nicht immer aus, um das Haus ausreichend zu erwärmen. Andrew Nemethy, einer der frühen Bewohner des Dover Sun House, berichtete darüber, dass seine Familie häufig mit elektrischen Heizlüftern nachhelfen musste, um nicht zu frieren. Um den Schein zu wahren, wurden die Heizlüfter allerdings im Schrank versteckt, wenn Besucher kamen.

Letztendlich brauchten die Ventilatoren, die die warme Luft im Haus verteilten, so viel Strom, dass es keine Ersparnis gegenüber einer herkömmlichen Heizung gab. So wurde die Solartechnik nur wenige Jahre nach Inbetriebnahme im Jahr 1954 durch eine Ölheizung ersetzt. Im Jahr 2010 wurde das Haus schließlich abgerissen.

Ehre wurde den beiden Projektleiterinnen trotzdem zuteil: Maria Telkes wurde 1952 als erste Person mit dem Preis der Society of Women Engineers ausgezeichnet und Eleanor Raymond wurde 1961 Fellow des American Institute of Architects. Auch wenn das ehrgeizige Ziel des ersten solarbetriebenen Passivhauses damals nicht erreicht werden konnte, so hatte Maria Telkes schon vor mehr als 70 Jahren weit in die Zukunft gedacht und gezeigt, dass man durchaus Sonnenenergie als alternative Energiequelle nutzen kann. Das von Maria Telkes entwickelten Verfahren der Latentwärmespeicherung wird übrigens noch heute in diversen Wärmespeichersystemen auf chemischer Basis eingesetzt.

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Autor: Anke Fähnrich


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