IKZ Energy Die Zukunft der Wärmeversorgung (Vorschau)
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SONNENENERGIE<br />
Hybridkollektoren<br />
Reduzierter Flächenbedarf<br />
und höhere Energieerträge<br />
Eine kleine Marktübersicht zu PVT-Hybridkollektoren<br />
Der Einsatz von Hybridkollektoren als PVT-Module zählt zu den innovativen Möglichkeiten, den Wirkungsgrad <strong>der</strong> konventionellen<br />
PV-Module zu erhöhen und die bisher ungenutzte Abwärme zu verwerten. Mit den Kombinationsmodulen wird zudem nicht nur eine<br />
Platzersparnis, insbeson<strong>der</strong>e auf kleinen Dachflächen, son<strong>der</strong>n auch eine homogene Dachoptik erreicht.<br />
Verhältnisse <strong>der</strong> Wirkungsgrade.<br />
Bisher stand <strong>der</strong> Nutzer von regenerativer<br />
Solarenergie vor <strong>der</strong> Wahl, entwe<strong>der</strong><br />
den photovoltaischen Solarstrom mit einem<br />
Wirkungsgrad unter 20 % zu installieren<br />
o<strong>der</strong> – wenn die Dachfläche den Platz noch<br />
zur Verfügung stellte – auch ein separat<br />
angeordnetes Solarthermiesystem zu integrieren.<br />
Auf dem Markt werden im Segment <strong>der</strong><br />
Hybridkollektoren nun, nach Behebung <strong>der</strong><br />
anfänglichen Probleme, ausgereifte Produkte<br />
zur Verfügung gestellt. Einerseits<br />
sind die Problematiken und technischen<br />
Anfor<strong>der</strong>ungen zur effizienten Nutzung<br />
des Wärmestroms in Kombination mit <strong>der</strong><br />
Nutzung des Solarstroms verfahrungstechnisch<br />
gelöst. An<strong>der</strong>erseits haben aber noch<br />
die Prüfinstitute schwierige Aufgaben zu<br />
lösen, weil es <strong>der</strong>zeit noch an geeigneten<br />
Prüfverfahren mangelt, um die Leistungsfähigkeit<br />
<strong>der</strong> PVT-Kollektoren (Hybridkollektoren)<br />
messtechnisch beurteilen zu können.<br />
Insofern müssen Standards entwickelt<br />
werden, auf welcher Basis die Effizienz <strong>der</strong><br />
Hybridkollektoren beurteilt werden kann<br />
und welche Sicherheitsvorschriften gelten,<br />
die das Zusammenspiel <strong>der</strong> wasserführenden<br />
Komponenten und <strong>der</strong> elektrischen<br />
Elemente auch sicherstellen können.<br />
Der Hybridkollektor einer photothermischen<br />
Anlagen ist in <strong>der</strong> Lage, verschiedene<br />
Spektren des Sonnenlichtes aufzufangen<br />
und zur Energiegewinnung zu verwenden.<br />
Das sichtbare Lichtspektrum wird<br />
von den PV-Anlagen genutzt, während das<br />
Infrarotspektrum von den Solarthermie-<br />
Kollektoren aufgefangen wird. Durch den<br />
Wärmeentzug des PV-Moduls werden die<br />
PV-Zellen auf eine optimale Betriebstemperatur<br />
von 25 °C gekühlt und <strong>der</strong> Modulwirkungsgrad<br />
erhöht. Das bedeutet, dass<br />
durch die Kühlung <strong>der</strong> Solarstromertrag<br />
ansteigt. Als Doppeleffekt wird die bisher<br />
bei den Standard-PV-Modulen ungenutzte<br />
Wärme nun aktiv zur <strong>Wärmeversorgung</strong><br />
des Gebäudes genutzt.<br />
Bei den Entwicklungen im Bereich <strong>der</strong><br />
PVT-Kollektoren wurden auch im Bereich<br />
<strong>der</strong> Verfahrenstechnik Fortschritte gemacht,<br />
denn etliche Problematiken wurden<br />
zwischenzeitlich technisch gelöst. Bei<br />
den unterschiedlichen Lösungsvarianten<br />
bestand eine beson<strong>der</strong>e Problematik darin,<br />
dass <strong>der</strong> Wärmeübertrag vom Solarmodul<br />
zum Wärmeabsorber schlecht funktionierte.<br />
<strong>Die</strong> Wärme, die in <strong>der</strong> PV-Zelle<br />
entsteht, konnte nicht effizient an den Wärmeübertrager<br />
abgegeben werden.<br />
Einen interesssanten Aspekt bildet auch<br />
die Nutzung des selbst erzeugten Solarstroms<br />
zur zeitgleichen Bereitstellung von<br />
elektrischer Energie für die erfor<strong>der</strong>liche<br />
Hilfsenergie, z. B. für die Umwälzpumpen<br />
<strong>der</strong> Solarthermie-, Zirkulations- und Wärmepumpe,<br />
etc.).<br />
Da eine PVT-Hybridkollektoranlage gegenüber<br />
einer getrennt installierten Solarstrom-<br />
und Solarthermieanlage einen höheren<br />
Gesamtenergieertrag liefert, kann<br />
auch eine geringere Kollektorfläche installiert<br />
werden. <strong>Die</strong>ses Ergebnis kommt insbeson<strong>der</strong>e<br />
dem oftmals reduzierten Dachflächenangebot<br />
positiv entgegen.<br />
Technologie <strong>der</strong> PV-Thermie (PVT)<br />
<strong>Die</strong> Technologie <strong>der</strong> Hybridkollektoren<br />
unterscheidet sich generell nach Systemen,<br />
bei denen die Wärmeproduktion im Vor<strong>der</strong>grund<br />
steht und solchen, die primär<br />
Strom liefern sollen. Um die Wärme aus<br />
dem Strahlungssammler zur weiteren Nutzung<br />
zu transportieren, nutzen beide Varianten<br />
Flüssigkeit als Medium.<br />
1. Selektiver Kollektor mit Solarzellen<br />
Der Aufbau entspricht einem konventionellen<br />
Flachkollektor, wobei jedoch anstelle<br />
<strong>der</strong> Frontscheibe ein PhV-Laminat<br />
26 <strong>IKZ</strong>-ENERGY 8/9/2014