„nachhaltige technologien - 2|2020"

ie Energiewende kann nur dann gelingen, wenn der weltweite Wärmebedarf mit erneuerbaren Technolo- gien gedeckt werden kann, denn fast die Hälfte des globalen Endenergiebedarfes dient der Bereitstel- lung von Wärme. Davon wiederum werden ca. 40 % zur Versorgung industrieller Prozesse verwendet, die zum überwiegenden Teil Temperaturen über 100 °C erfordern. Nicht-konzentrierende Solarkollektoren weisen in diesem Temperaturbereich bereits einen stark reduzierten Wirkungsgrad auf, weshalb der Einsatz von konzentrierender Solartechnik entschei- dende Vorteile bringen kann, sofern Standort und Anwendungsfall dafür geeignet sind. Auf dem Dach der Fachhochschule Oberösterreich (FH OÖ) in Wels ist seit drei Jahren ein Fresnel-Kollektor 1 installiert und in die Laborumgebung eingebunden, um die Charakteristik des Kollektors vermessen und die Anwendung in verschiedenen thermischen Prozessen im Labormaßstab nachbilden und unter- suchen zu können. PVT-Kollektoren bieten mit ihrer Kombination aus Photovoltaik und Solarthermie die Möglichkeit, erneuerbare Wärme und elektrischen Strom mit höherer Flächeneffizienz und reduzierten Installa- tionskosten bereitzustellen. Eine Begrenzung des sinnvollen Einsatzes von PVT-Kollektoren zeigt sich jedoch, wenn Wärme auf höherem Temperaturniveau geliefert werden soll. Die konstruktive Ausführung konventioneller PVT-Kollektoren führt dazu, dass sich der thermische Absorber und die PV-Zellen auf einem ähnlichen Temperaturniveau befinden, sodass beim Betrieb des Kollektors mit hoher Ausgangstempera- tur die Effizienz der PV-Zellen stark reduziert wird. Bei einem PVT-Kollektor mit PV-Zellen aus kristallinem Silizium, der eine Temperatur von 95 °C bereitstellt, beträgt die elektrische Leistung nur mehr ca. 65 % der Nominalleistung. Forschungsprojekt ENTHYRE Für die Entwicklung eines PVT-Kollektors, der für indus- trielle Temperaturbereiche über 100 °C geeignet sein soll, muss ein grundlegend anderer Ansatz gewählt werden. Im Zuge des Forschungsprojektes ENTHYRE wird an der FH OÖ das Konzept eines konzentrieren- den PVT-Kollektors mit optimierter thermischer als auch elektrischer Energiebereitstellung untersucht. Im Zentrum der Arbeit steht dabei die Methode des „Spectral Splitting“ 2 . Die Umwandlungseffizienz der PV-Zelle hängt von der Wellenlänge der einfallen- den Strahlung ab und das bedeutet, dass nur ein gewisser Wellenlängenbereich der Solarstrahlung mit maximaler Effizienz in elektrischen Strom umge- D 1 Spiegelfläche 22 m², Betrieb mit Thermoöl, Wirkungsgrad bei 200 °C ca. 50 % 2 Unter „Spectral Splitting“ versteht man die Aufteilung des Solarspektrums in unterschiedliche Segmente. Alois Resch, Robert Höller Fresnel-Kollektor auf dem Dach der Fachhochschule Oberösterreich in Wels Foto: Fresnex GmbH Entwicklung eines konzentrierenden PVT-Kollektors 19 18 HYBRIDE SOLARTECHNOLOGIEN