Funktionsweise von Photothermie-Anlagen
Das besondere System der Photothermie-Anlagen vereint die Funktionsweisen und die Energieerzeugung der Photovoltaik und der Solarthermie. Dies gelingt durch einen Hybridkollektor, in dem Solarmodule und Solarkollektoren gleichermaßen vorhanden sind.
Hybridkollektoren können Strom und Warmwasser erzeugen. Foto: screenshot www.elitec-solar.com
Der Hybridkollektor bei photothermischen Anlagen ist in der Lage, verschiedene Spektren des Sonnenlichtes aufzufangen und zur Energiegewinnung zu verwenden. Das sichtbare Lichtspektrum wird von den Photovoltaik-Anlagen genutzt, während das Infrarotspektrum von den Solarthermie-Kollektoren aufgefangen wird. Zusätzlich existiert ein Kühlsystem, das die Aufheizung der Photovoltaik-Module reduziert, damit die Anlage am effektivsten arbeiten kann, denn mehr Temperatur bedeutet hier nicht gleich auch mehr Ertrag: zu hohe Temperaturen der Photovoltaik-Module minimieren den Ertragswert. Der Verlust liegt zwischen 0,33% und 0,5% je C° Aufheizung.
Funktionsweise der Hybridkollektoren im Detail
In der Regel sind die Hybridkollektoren für Photothermie zweischichtig aufgebaut. Direkt unter der Glasoberfläche befinden sich die Photovoltaikelemente, die aus dem sichtbaren Strahlen des Sonnenlichts Gleichstrom erzeugen. Dieser wird durch einen Wechselrichter in Wechselstrom, also netztauglichen Strom, umgewandelt. Unter den Photovoltaikelementen befinden sich die solarthermischen Elemente, die das Infrarotlicht aus der Sonne aufnehmen. Dieses wird durch einen Absorber, entweder in Form eines mit spezieller Keramik bedampften Kupferblechs oder einer schwarzen Metallfolie aufgenommen. Die entstehende Wärme wird anschließend an die wasserführenden Rohre weitergegeben, die in den Warmwasser- und Heizungskreislauf eingespeist sind.
Darüber hinaus ist es möglich, die durch Photothermie erzeugte Energie noch effektiver nutzbar zu machen, indem der Wirkungsgrad durch einen Thermogenerator noch weiter erhöht wird. Der Generator macht sich den Temperaturunterschied von kaltem und warmem Wasser zunutze und erzeugt daraus zusätzlichen Strom. So wird die überschüssige Wärme, die in einem Haushalt nicht genutzt wird, beispielsweise im Sommer wegen des niedrigeren Warmwasserbedarfs, effektiv genutzt.
Einer von vielen Vorteilen der Hybridkollektoren ist die Maximierung des Stromertrages, der durch die Hinterkühlung der Photovoltaikelemente durch die solarthermischen Elemente bewerkstelligt wird. Dadurch sind im Vergleich zu einfachen Photovoltaikmodulen Leistungssteigerungen im Sommer bis zu 30% möglich, auf das gesamte Jahr gerechnet sind immerhin noch Steigerungen bis 15% möglich bei gleicher Dachfläche.
