Projektbeschreibung
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.
Abstract
Der Übergang von fossilen zu erneuerbaren Energiesystemen ist mit einer Umstellung von hochtemperaturbeständigen Materialien auf ökoeffiziente polymere und hybride Materialien verbunden, die aus CO2 und H2 hergestellt werden könnten. In den letzten Jahrzehnten haben polymere Werkstoffe erhebliche Fortschritte bei den Technologien für erneuerbare Energien ermöglicht (z. B. Photovoltaikmodule mit Polymerverkapselung, Lithium-Ionen-Akkumulatoren mit polymeren Elektrodenbindern und Separatoren oder energieeffiziente Wasseraufbereitung mit Polymermembranen). Dennoch sind übertechnisierte Materialien mit schlechter Ökoeffizienz immer noch weit verbreitet (z. B. Fluorpolymere für Rückseiten von PV-Modulen oder Membranen für die Energierückgewinnung aus Wasser). Diese übertechnisierten Materialien schränken den Erfolg bei der Kostensenkung, der Marktdurchdringung und der Recyclingfähigkeit von Produkten für die Energiewende ein.
Basierend auf der in Österreich vorhandenen wissenschaftlichen und industriellen Expertise im Bereich der erneuerbaren Energietechnologien und der Polymertechnologien ist es das übergeordnete visionäre Ziel des vorliegenden Forschungsvorhabens, die weltweit führende Position der österreichischen Industrie für erneuerbare Energien durch neuartige Produktentwicklungen und Innovationen auf Basis von Polyolefinen (PO) zu fördern und zu stärken. Daher werden diese beiden Fachgebiete und Kompetenzen in diesem Forschungsvorschlag kombiniert, wobei besonderes Augenmerk auf die Synergieeffekte der Entwicklung von Polyolefinmaterialien für Energietechnologien und -systeme gelegt wird, die weniger Energie und Material verschwenden. Insgesamt zielt der Forschungsvorschlag darauf ab, einen wichtigen Beitrag zur Ausweitung der Nutzung erneuerbarer Energien im Allgemeinen zu leisten und dadurch die Treibhausgasemissionen erheblich zu verringern.
Unter Berücksichtigung der Gesamtziele wird ein industrielles Verbundforschungsprojekt vorgeschlagen, das aus drei miteinander verknüpften Arbeitspaketen besteht. Durch die systematische und hoch synergetische Entwicklung von maßgeschneiderten und ökoeffizienten Polyolefin (PO)-Materialien sollen Innovationen in der Photovoltaik, der thermischen Energiespeicherung und der Energieeffizienz realisiert werden. Konkrete Teilziele sind die Entwicklung von vernetzten und funktionalisierten Polyolefinmaterialien, hybride Laminate und Membranen für Glas-Glas-PV-Module, saisonale thermische Energiespeicher und Ammoniakrückgewinnung aus Abwasser. Das industrielle Verbundforschungsprojekt SolPol-6 umfasst die folgenden Arbeitspakete:
– PO-glass-PV: Entwicklung funktioneller PO-Verbindungen für die Verkapselung von Glas-Glas-PV-Modulen – Delaminationsbeständige, zuverlässige und recyclingfreundliche PV-Module als Ersatz für Glas-Folien-Module mit umweltkritischen Fluorpolymeren oder TiO2-Pigmenten.
– PO-TES: Entwicklung von schlagfesten PO-Materialien und Barrierelaminaten für saisonale thermische Energiespeicher – einfach zu installierende und dauerhafte Auskleidungen, die Sauerstoff- und Wasserdampfdichtigkeit bieten.
– PO-MEM: Entwicklung von strahlenvernetzten, funktionalen PO-Hohlfasermembranen für die energieeffiziente Rückgewinnung von Ammoniak aus Abwasser – Kapillarmembranmaterialien auf PO-Basis mit vergleichbarer Leistung (Ionenselektivität und Foulingneigung) wie Flachmembranen aus umweltschädlichen Fluorpolymeren.
