PVT (Kombinierte Photovoltaik - Solarthermie - Module)
„Photovoltaikanlagen werden heute noch überwiegend für eng begrenzte Zwecke betrieben. Unabhängig davon, ob ein Inselnetz oder eine Netzeinspeisung realisiert wird, bestehen weder Kopplungen mit anderen Anlagen im Gebäude noch zur Gebäude- und Raumautomatisierung. Dadurch bleiben wichtige Synergieeffekte ungenutzt.“ (Prof. Fraaß)
Das von Prof. Fraaß initiierte Forschungsfeld „Synergieeffekte der Photovoltaik“ verfolgt das Ziel einer integralen und gekoppelten Optimierung vorhandener Konzepte und Technologien. Dabei ist die Wechselwirkung zwischen Photovoltaik, Solarthermie, Gebäudeautomation und Wetterprognose von großer Bedeutung. In diesem Teil des Projekts ist die Untersuchung und Optimierung der Hybridmodule (PVT-Module) von großer Bedeutung.
Synergieeffekt der Photovoltaik: der Weg der Energieeffizienz
Derzeit wird im Labor EMR (Elektro-, Mess- und Regelungstechnik) des Fachbereichs IV eine PVT-Anlage für Testzwecke gebaut. Neben der Struktur der Module und der Regelung des Systems, spielt die Verteilung der Wärme im Gebäude eine entscheidende Rolle. Zur Veranschaulichung der effizienten Nutzung von Solarenergie wird ein Raummodell entwickelt.
Zusätzlich zu der im Labor EMR gebauten PVT-Anlage, werden durch ein optimiertes GLT-Konzept die Daten aus der Anlage, der Wetterstation, sowie des Deutschen Wetterdientes extrahiert und bewertet. Mit dem IP-basierten WAGO BACnet Controller 750-830 sind die Daten ortsunabhängig auswertbar.
PVT-Systeme in Verbindung mit thermisch aktivierbaren Bauteilen
Mit zunehmender Temperatur sinkt der Wirkungsgrad der Module. Dieses Verhalten ist je nach Herstellungstechnik unterschiedlich, deswegen werden für das Projekt unterschiedliche Typen verwendet.
Um den Wirkungsgrad zu erhöhen, werden die PVT-Module mit BEKA Kapillarrohrmatten gekühlt. Gleichzeitig soll die dabei von den Matten aufgenommene Wärme in das Haus geleitet bzw. gespeichert werden.
Stand der Technik
Die PVT-Technologie ermöglicht es gleichzeitig elektrische und thermische Solarenergie zu nutzen. Die Integration von Kapillarrohrmatten auf der Rückseite der zurzeit im Labor EMR der Beuth Hochschule für Technik Berlin entwickelten wassergekühlte PVT-Module verbessert die Effizienz bei der Nutzung der Sonnenenergie.
Hybrid-Module werden auf verschiedene Art und Weise umgesetzt. Eine Variante besteht darin, feinste Ovalkapillarrohre in Form von Matten auf der Rückseite des Panels einzulaminieren. Bei einer anderen Variante wird ein wannenförmiges Blechprofil am Laminat angebracht, durch das ein Zwischenraum zur Wasserzirkulation entsteht. Abgedichtet wird der Aufbau mithilfe einer Spezialmaschine, die alles bis auf die Glasfront mit einem Zwei-Komponenten-Kunststoff vergießt.
In den letzten Jahren haben sich diverse Modulhersteller mit der Problematik der Modulkühlung befasst. Es fehlt jedoch ein klares umsetzbares und robustes Konzept, das reproduzierbar ist und bereits getestet wurde. Dies erklärt auch, warum noch keine marktgängigen Modelle existieren. Auch die fehlende DIN-Norm ist dabei eine Barriere für die Verbindung zwischen entwickeltem Konzept und Industrie bzw. Verbraucher. Die Beuth Hochschule für Technik Berlin zählt zu den Vorreitern auf dem Bereich der Forschung und Entwicklung von PVT-Modulen.
