Kurzbeschreibung
Die Wende von fossilen zu erneuerbaren Energiesystemen bedeutet einerseits eine Transformation von Hochtemperatur- zu Niedertemperaturprozessen und andererseits einen Übergang von aufwändig hergestellten Werkstoffen hin zu ökoeffizienten Materialien wie Polymerwerkstoffen, die in einem vollsolaren Energiesystem aus CO2 und H2 synthetisierbar sind. In den letzten Jahrzehnten ermöglichten Polymerwerkstoffe bereits wesentliche Fortschritte bei erneuerbaren Energietechnologien (Energieerzeugung durch Photovoltaik-Module (PV) mit Polymereinkapselung, Energiespeicherung in Akkumulatoren mit Polymerseparator oder energieeffiziente Wasseraufbereitung mit Polymermembranen). Dennoch kommen nach wie vor „over-engineered materials“ mit geringer Ökoeffizienz zum Einsatz (z.B. Fluorpolymere für die PV-Einkapselung oder Membranen), die die weitere Kostendegression und Marktpenetration limitieren.
Basierend auf den bereits vorhandenen wissenschaftlichen und industriellen Kompetenzen in den Bereichen Energie- und Polymertechnologien, ist die visionäre Gesamtzielsetzung des beantragten Forschungsvorhabens die existierende weltweite Spitzenposition Österreichs auf dem Gebiet der Energiewende durch Polyolefin-basierende innovative Neu- und Weiterentwicklungen auch künftig sicherzustellen. Dazu sollen die existierenden Stärken Österreichs auf den Gebieten solare Energieerzeugung, -speicherung und -effizienz sowie der Polyolefin-Materialien (PO) zusammengeführt und zielgerichtet ausgebaut werden. Besonderes Augenmerk liegt bei Synergieeffekten in der Polyolefinentwicklung für unterschiedliche Technologien für die Energiewende. Gleichzeitig soll ein wesentlicher Beitrag zur Verbreitung erneuerbarer Energietechnologien und zur Reduktion von Treibhausgasemissionen geleistet werden.
Zur Erreichung der Gesamtzielsetzung wurde vom Konsortium der Projektpartner ein Forschungsvorhaben bestehend aus drei sich ergänzenden inhaltlichen Arbeitspaketen konzipiert. Durch zielgerichtete Entwicklung von maßgeschneiderten und ökoeffizienten Polyolefinwerkstoffen (PO) sollen in einem hochgradig synergistischen Ansatz Innovationen in der Photovoltaik, der Wärmespeicherung und der Energieeffizienz erarbeitet werden. Die übergeordneten Einzelziele liegen in der Entwicklung von vernetzenden und funktionalen Polyolefinmterialien, Hybridlaminaten und Membranen für Doppelglas-PV-Module, Großwärmespeicher in Erdbeckenbauweise und für die Ammoniakrückgewinnung aus Abwasser. Im vorliegenden kooperativen industriellen Forschungsprojekt SolPol-6 werden in drei inhaltlichen Arbeitspaketen folgende Themen behandelt bzw. Ergebnisse erzielt:
• PO-Glas-PV: Entwicklung von funktionalen PO-Compounds für die Einkapselung von Doppelglas-PV-Modulen – Eigenspannungsarme, zuverlässige und recyclingtaugliche PV-Module statt Glas-Folien-Module mit umweltkritischen Fluorpolymeren.
• PO-TES: Entwicklung von schlagzähmodifizierten PO-Materialien und Barrierelaminaten für thermische Energiespeicher in Erdbeckenbauweise – einfach verlegbare und langlebige PO-Abdichtungsmaterialien durch Sauerstoff- und Wasserdampfdichtigkeit.
• PO-MEM: Entwicklung von vernetzten und funktionalisierten PO-Hohlfasermembranen für die energieeffiziente Rückgewinnung von Ammoniak aus Abwasser – PO-basierende Kapillarmembranmaterialien mit vergleichbarer Performance (Selektivität und Foulingverhalten) wie ökologisch bedenkliche Flachmembranen aus Fluorpolymeren.