IKZ ENERGY - Ausgabe 8/9 2014

SONNENENERGIE
Hybridkollektoren
Reduzierter Flächenbedarf
und höhere Energieerträge
Eine kleine Marktübersicht zu PVT-Hybridkollektoren
Der Einsatz von Hybridkollektoren als PVT-Module zählt zu den innovativen Möglichkeiten, den Wirkungsgrad der konventionellen
PV-Module zu erhöhen und die bisher ungenutzte Abwärme zu verwerten. Mit den Kombinationsmodulen wird zudem nicht nur eine
Platzersparnis, insbesondere auf kleinen Dachflächen, sondern auch eine homogene Dachoptik erreicht.
Verhältnisse der Wirkungsgrade.
Bisher stand der Nutzer von regenerativer
Solarenergie vor der Wahl, entweder
den photovoltaischen Solarstrom mit einem
Wirkungsgrad unter 20 % zu installieren
oder – wenn die Dachfläche den Platz noch
zur Verfügung stellte – auch ein separat
angeordnetes Solarthermiesystem zu integrieren.
Auf dem Markt werden im Segment der
Hybridkollektoren nun, nach Behebung der
anfänglichen Probleme, ausgereifte Produkte
zur Verfügung gestellt. Einerseits
sind die Problematiken und technischen
Anforderungen zur effizienten Nutzung
des Wärmestroms in Kombination mit der
Nutzung des Solarstroms verfahrungstechnisch
gelöst. Andererseits haben aber noch
die Prüfinstitute schwierige Aufgaben zu
lösen, weil es derzeit noch an geeigneten
Prüfverfahren mangelt, um die Leistungsfähigkeit
der PVT-Kollektoren (Hybridkollektoren)
messtechnisch beurteilen zu können.
Insofern müssen Standards entwickelt
werden, auf welcher Basis die Effizienz der
Hybridkollektoren beurteilt werden kann
und welche Sicherheitsvorschriften gelten,
die das Zusammenspiel der wasserführenden
Komponenten und der elektrischen
Elemente auch sicherstellen können.
Der Hybridkollektor einer photothermischen
Anlagen ist in der Lage, verschiedene
Spektren des Sonnenlichtes aufzufangen
und zur Energiegewinnung zu verwenden.
Das sichtbare Lichtspektrum wird
von den PV-Anlagen genutzt, während das
Infrarotspektrum von den Solarthermie-
Kollektoren aufgefangen wird. Durch den
Wärmeentzug des PV-Moduls werden die
PV-Zellen auf eine optimale Betriebstemperatur
von 25 °C gekühlt und der Modulwirkungsgrad
erhöht. Das bedeutet, dass
durch die Kühlung der Solarstromertrag
ansteigt. Als Doppeleffekt wird die bisher
bei den Standard-PV-Modulen ungenutzte
Wärme nun aktiv zur Wärmeversorgung
des Gebäudes genutzt.
Bei den Entwicklungen im Bereich der
PVT-Kollektoren wurden auch im Bereich
der Verfahrenstechnik Fortschritte gemacht,
denn etliche Problematiken wurden
zwischenzeitlich technisch gelöst. Bei
den unterschiedlichen Lösungsvarianten
bestand eine besondere Problematik darin,
dass der Wärmeübertrag vom Solarmodul
zum Wärmeabsorber schlecht funktionierte.
Die Wärme, die in der PV-Zelle
entsteht, konnte nicht effizient an den Wärmeübertrager
abgegeben werden.
Einen interesssanten Aspekt bildet auch
die Nutzung des selbst erzeugten Solarstroms
zur zeitgleichen Bereitstellung von
elektrischer Energie für die erforderliche
Hilfsenergie, z. B. für die Umwälzpumpen
der Solarthermie-, Zirkulations- und Wärmepumpe,
etc.).
Da eine PVT-Hybridkollektoranlage gegenüber
einer getrennt installierten Solarstrom-
und Solarthermieanlage einen höheren
Gesamtenergieertrag liefert, kann
auch eine geringere Kollektorfläche installiert
werden. Dieses Ergebnis kommt insbesondere
dem oftmals reduzierten Dachflächenangebot
positiv entgegen.
Technologie der PV-Thermie (PVT)
Die Technologie der Hybridkollektoren
unterscheidet sich generell nach Systemen,
bei denen die Wärmeproduktion im Vordergrund
steht und solchen, die primär
Strom liefern sollen. Um die Wärme aus
dem Strahlungssammler zur weiteren Nutzung
zu transportieren, nutzen beide Varianten
Flüssigkeit als Medium.
1. Selektiver Kollektor mit Solarzellen
Der Aufbau entspricht einem konventionellen
Flachkollektor, wobei jedoch anstelle
der Frontscheibe ein PhV-Laminat
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