Neue Konzepte machen Abwärme von Photovoltaik-Anlagen nutzbar

Wir freuen uns über einen weiteren Gastbeitrag. Diesmal von Robert Doelling vom Solaranlagen-Portal.

Sonnenenergie ist neben der Windkraft und Biomasse eine der wichtigsten Energiequellen. Der weitere Ausbau dieser Energien ist untereinander jedoch nicht konfliktfrei. So konkurrieren gerade in ländlichen Gebieten der Anbau von
Energiepflanzen und Solarkraftwerke um geeignete Flächen. Langfristig werden Photovoltaik-Anlagen daher vermehrt auf Dächern installiert werden. Um den Wirkungsgrad dachintegrierter Photovoltaik-Anlagen zu steigern, gibt es interessante Ansätze, wie man die Abwärme von Photovoltaik-Anlagen gezielt nutzen kann.

Der Wirkungsgrad von Photovoltaik-Anlagen sinkt mit zunehmender Temperatur. Gerade bei Dachanlagen ist der Wirkungsgrad häufig bis zu 10% niedriger als bei Freiflächenanlagen. Grund ist die mangelnde Lüftung der Rückseiten der PV-Module. Daher werden solche PV-Anlagen immer häufiger hinterlüftet geplant, um die optimale Kühlung der Solarzellen zu verbessern. Seit vielen Jahren gibt es daher auch immer wieder interessante Ansätze, die dabei gewonnene Wärme zu nutzen. Grundsätzliches Problem war dabei jedoch, dass die Abwärme der Photovoltaik-Anlage meistens im Sommer zur Verfügung steht und das Temperaturniveau zudem sehr niedrig ist und tageszeitlich als auch saisonal stark schwankt. Zwei vielversprechende Anwendungen von Forschern aus Frankreich und der Schweiz konnten nun jedoch auch im Praxistest überzeugen.

Abwärme zur Heutrocknung

Ein französisches Forscherteam des CEA Liten am INES und das Unternehmen Solarezo haben jetzt im Projekt „Rezospring“ die Leistungsfähigkeit einer dachintegrierten Photovoltaik-Anlage untersucht. Das Besondere: Die an der Photovoltaik-Anlage abfallende Wärme wird zur Heutrockung eingesetzt. So produziert die Photovoltaik-Anlage wesentlich effizienter Strom und auch die zur Heutrocknung notwendige Energie wird auf ein Minimum reduziert. Zu ähnlichen Ergebnisse kamen auch Wissenschaftler der Forschungsgruppe Bau, Tier und Arbeit des Schweizer Instituts Agroscope. Die Schweizer Forscher untersuchten von Juli bis Oktober 2008 ebenfalls den thermischen und elektrischen Wirkungsgrad einer dachintegrierten Photovoltaik-Anlage zur Heutrocknung. Dabei wurde ebenfalls deutlich, dass die Wärmeenergie, die man durch Belüftung der Solarmodule gewinnen kann, vier bis fünf Mal höher ist als die Stromproduktion. Mit zunehmender Luftgeschwindigkeit sinkt die Solarzellentemperatur und der elektrische Wirkungsgrad der Photovoltaik-Anlage steigt.

Alternativ: Nutzung der Abwärme für die Luf-Wärmepumpe im Keller

Im Gegensatz zu den beschriebenen landwirtschaftlichen Anwendungen bei denen die Abwärmenutzung zeitlich teilweise gesteuert werden kann, ist der zeitliche Verlauf des Wärmebedarfs eines privat genutzten Einfamilienhauses
mit dem zeitlichen Verlauf des Wärmeangebots einer Photovoltaik-Hinterlüftung zum großen Teil nicht miteinander vereinbar. Konventionelle Konzepte kommen daher kaum auf einen nennenswerten thermischen Nutzungsgrad. Konzepte, die sich auch bei privater Nutzung eignen, wurden von Sven Moosberger-Kropf in seiner Doktorarbeit „Optimierung der Hinterlüftung und der Abwärmenutzung gebäudeintegrierter Photovoltaik“ an der Universität Bern identifiziert und beschrieben. Im Mittelpunkt der von Moosberger-Kropf untersuchten Anwendungen
stehen Luft-Wärmepumpen, die die Abwärme der Photovoltaik-Anlagen nutzen. Die Abwärme wird dabei in den Keller eines Einfamilienhauses eingeleitet, die dann eine Abluftwärmepumpe nutzt, um die Warmwasserbeheizung zu gewährleisten. Im Ergebnis konnte durch dieses Konzept der Stromverbrauch der Wärmepumpe um fast 40 % reduziert werden, was einem weiteren elektrischen Mehrertrag von über 20 % entspricht. Positiver Nebeneffekt war zudem, dass das Problem der durch eine Abluftwärmepumpe zu stark abgekühlten Innenraumluft entschärft werden konnte.

 

 
About the Author

Cornelia Daniel

Cornelia Daniel

Cornelia Daniel ist österreichische Solarunternehmerin und passionierte Energiebloggerin. Nach dem Studium an der Wirtschaftsuniversität Wien widmete sie sich als eine der wenigen Wirtschaftsabsolventen bereits im Jahr 2008 dem Thema Solarenergie. 2011 gründete sie die Solarberatung Dachgold mit Fokus auf die Beratung von Unternehmen welche in Photovoltaik oder Solarthermie investieren möchten. Ihr Spezialgebiet ist die Wirtschaftlichkeit erneuerbarer Energieträger und in diesem Gebiet vor allem das Thema Gestehungskosten in all seinen Ausprägungen. 2014 initiierte sie gemeinsam mit dem Anlagenbauer 10hoch4 die Aktion Tausendundein Dach mit dem Ziel 1001 Unternehmensdächer bis 2020 zu solarisieren. In diesem Zusammenhang hält sie laufend Vorträge über die Kosten und Wirtschaftlichkeit erneuerbarer Energien und warum kein Weg an einer unternehmenseigenen Photovoltaikanlage vorbeiführt.

One Comment

  1. Eine fesselnde Idee mit der Abwärmenutzung! Habe davon neulich erfahren, danke sehr! Gibt es vielleicht präzise Angaben zum Umfang von Warmwasserbeheizung dadurch? Die Idee könnte meinem Bruder auf dem Lande ihren Einsatz finden.

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