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Thermodynamische Solarpanele

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Eingestellt 8, Jun 2014 in Solare Wärme, Heizen von Anonym
Ich sah auf der Int. Pv Messe in München Thermodynamische Ww Module. Wer hat eine Meinung dazu
   

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Beantwortet 14, Jun 2014 von Christof Erban (92 Punkte)
Hallo Anonym,

zuerst mal vorab. Der Begriff Thermodynamische Solarpanele ist unglücklich gewählt, denn so ziemlich alles auf der Welt ist thermodynamisch – auch normale Photovoltaik Module. Was wohl gemeint ist, sind sog. PVT Kollektoren, also konventionelle Solarelemente, die zusätzlich eine Möglichkeit aufweisen die Überschüssige Wärme abzuführen.

Ihr Eindruck von der Intersolar kann ich nachvollziehen. Es waren einige PVT Kollektoren zu sehen. das Thema kommt mit schönen Regelmäßigkeit wieder. Die Frage ist: Unter welchen Randbedingungen ist so etwas sinnvoll.

Fakt ist. Die meisten - nicht alle - Photovoltaikmodule liefern um so mehr Strom, je kälter sie sind. Die mit rund 80% Marktanteil am weitesten verbreiteten kristallinen Solarmodule, liefern ca. 0,4% mehr Leistung für jedes Grad, das sie kühler sind. Also z.B. 10% mehr Leistung, wenn man es schafft die Module 25° abzukühlen. Dazu muss man, bei Solarmodulen, die heutzutage eine Wirklungsgrad von 15-18% haben, also rund 85% der eingestrahlten Energie in Wärme abführen. Bei z.B. 1000 Watt Einstrahlung pro m² sind das also 750-850 Watt/m². Nun kommt dazu, dass Photovoltaikanlagen in der Regel wesentlich größer sind als solarthermische Anlagen. Auf einem Privathaushalt findet man  aus guten Grund selten eine solarthermische Anlage, die wesentlich größer ist als 10-12 m². Im Gegensatz dazu, sind PV Anlagen auch auf privaten Gebäuden durchaus schnell 50 oder 60 m² groß.
Das hat zur Konsequenz, das ein Wärmespeicher, wie er für normale thermsiche Solaranlagen Verwendung findet, rund 5 mal größer ausfallen müsste. So viel warmes Wasser braucht keine Familie. Auch nicht wenn sie dauerduscht. Denn am nächsten Tag kommt die Sonne ja wieder und damit es mit dem Runterkühlen der Photovoltaikanlage funktioniert, muss der Wärmespeicher ja komplett kalt sein.

Dazu kommt aber noch: wir wollten ja die Module runterkühlen von z.B: 50° auf  25°, damit sich das Ganze für die PV auch lohnt. Auf einem Themperturniveau von 25° kann ich aber in einem konv. solarthermischen Speicher die Energiemenge gar nicht unterbringen. Ein solcher Speicher müsste zusätzlich zu den 5mal größer als Normal, rund weg 12-15 mal größer sein. Da sind wir dann schon bei einem kleinen Tanklaster. So geht das also nicht. Aussserdem wer braucht schon als Privatmann jeden Tag 50 m³ warmes Wasser auf einem temperaturniveau von 25°.

Die einzige mir bekannte und  sinnvoll erscheinende Lösung ist die Kombination eines PVT Kollektors mit einer Wärmepumpe. Im Winter holt man sich die Wärme zur Heizung des Hauses aus dem Boden, und im Sonnen pumpt man die überschüssige Wärme der Photovoltauikelemente in den von der Wärmeentnahme unterkühlten Boden. Das ganze nennt sich Erdreichregenierung. Das hat zwei positive Aspekte. Zum einen, den der gekühkten und deshalb leistugnsfähigeren Photovoltaik. Zum Anderen arbeitet die Wärmepumpe besser, weil das Erdreich nicht so kalt ist.
Zur Klärung noch: Dies ist keine saisonale Speicherung der Wärme, sondern nur die Regenierung des durch die Wärmepumpe im Winter abgekühlkten Erdreichs. (Das Ganze funktioniert soweieso nur dann, wenn nicht zu starke Grundwasserbeweguzng vorhanden ist, die die zugeführte Wärme abführt)

Wichtig noch zu sagen: Es sollten nur hochwetrtigste Produkte Verwendung finden, denn die Kombination von Strom und Wasser auf engstem Raum  ist nicht ganz ohne Gefahr.  Es sollte möglichst für die nächsten 20 Jahre weder zu einem Leck im thermischen teil noch im elektrischen Teil kommen.

Macht das also Sinn? Unter ganz gewissen Randbedingungen ja. Für die meisten Anwendungen aber nicht , denn die PV Module werden nicht so stark gekühlt, dass es sich wirklich lohnt.

Ich hoffe, das kann Dir weiterhelfen.
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Beantwortet 10, Jun 2014 von Jörg Tuguntke (1,368 Punkte)
Moin, moin,

bis jetzt war jedes Jahr mindestens ein Anbieter von "Kombimodulen", also Module welche Strom und warmes Wasser erzeugen auf der Intersolar.

Diese Module haben fast immer einen Schönheitsfehler: Ist der thermische Speicher voll und die Sonne "knallt" weiter auf das Dach, kochen die Module im eigenen Saft. Eine "normalerweise" stattfindende Abkühlung ist dann nicht mehr gegeben und die elektrischen Verluste entsprechend hoch.

Den thermischen Speicher so groß dimensionieren, daß er auch die 3 Wochen Sommerurlaub durchhält, hat 2012 ein Anbieter aus denn Niederlanden versucht, leider muß man diesen Speicher vor dem Neubau als Fundament einplanen (also von der Volumengröße).

Sonderbarerweise sieht man diese Anbieter ein Jahr später fast nie wieder.

 

mfg  tugu
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Beantwortet 16, Jun 2014 von Frank Engelmann (12 Punkte)
Hallo Anonym,

die Ausführungen von Herrn Erban sind klar gegen die PVT-Module, die Annahmen 3 -15 mal so großer Speicher wiie üblich notwendig zeigen, dass er sich mit den Systemen wenig beschäftigt hat.

PVT Module oder auch 2Powermodule werden von manchen Herstellern in den gleichen Abmesssungen und Optik wie PV Module angeboten und sind somit mit denselben Montagesystem wie PV Module zu installieren. Daraus ergibt sich auch, dass bei einer typischen EFH Installation z.B. 10 Module mit der PVT Funktion ausgestattet werden und die z.B. restlichen 10 Module normale PV Module sind. Dadurch hat man aus einer Fläche beide Energiearten im "richtigen Verhältnis" (welches von Haushalt zu Haushalt unterschiedlich ist) gewonnen. Die PVT Modul sollten dann in einen separaten elektrischen String gelegt werden damit der WR die elektr. Mehrleistung auch abnehmen kann.

Die Hersteller geben Ihnen gerne Eckpunkte zur Ermittlung der richtigen PVT Modulanzahl für Ihren Haushalt.

Richtig ist, dass bei eier PVT Anlage nur hochwertigste Komponenten verbaut werden sollten, neben den Modulen und Wärmetauschern auch für die niedrigeren Temperaturen der PVT Module ausgelegte Pufferspeicher sowie drehzahlgesteuerte Umwälzpumpen, die einen Stillstand sehr weit verzögern.

Bei PVT Modulen ohne Reflektorschicht kommt es auch beim Stillstand nicht zum Aufkochen der Sole! Das ist Unsinn!

Die Kühlung der PV Laminate ist ein schöner Nebeneffekt, der Hauptertrag liegt im thermischen Bereich.

Es ist richtig, dass die Kombination mit einer Erdwärmepumpe eine Idealsituation darstellt.

Für weitere Fragen und Ausführungen stehe ich gerne zur Verfügung

Frank Engelmann
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