Systemkombination von PV-Hybridmodulen und Wärmepumpen mit Erdreichkollektoren zur Effizienzsteigerung beider Anlagen

Die Erträge von PV-Modulen sind neben der Einstrahlung erheblich von der Temperatur der Module abhängig. Je kälter das Modul, desto höher der Ertrag bei gleicher Einstrahlung.

Eine gute Kühlung lässt sich mit so genannten PV-Hybridkollektoren bewerkstelligen. Dabei wird ein thermischer Solarkollektor mit PV-Modulen kombiniert. Damit kann die Energie, die zur Erwärmung der Module führt, über ein Solesystem abgeleitet, und somit die Temperatur der PV-Module deutlich verringert werden.
Im Sommer jedoch muss die Energie aus dem Kühlsystem irgendwohin abgegeben werden, die Erzeugung von Brauchwarmwasser ist als Wärmesenke aufgrund hoher Temperaturen und nicht ständiger Verfügbarkeit nur bedingt geeignet.

Bei Wärmepumpensystemen mit Erdreichkollektoren hängt der COP stark von der Temperatur der Wärmequelle ab. Die Regeneration des Erdreichkollektors erfolgt zum Großteil durch Sickerwasser.
Eine Kombination von PV-Hybridkollektoren und Wärmepumpensystemen mit Erdreichkollektoren bringt folgende Vorteile:

• die PV-Hybridmodule können dauerhaft wirkungsvoll gekühlt werden, wodurch der Energieertrag steigt

• der Erdreichkollektor wird aktiv regeneriert, was zu höheren Wärmequellentemperaturen und damit zu einem besseren Wirkungsgrad der Wärmepumpe führt
Es gibt bereits einige Demonstrationsprojekte, in denen die Funktion dieser Anlagenkombination bewiesen wurde. Im vorliegenden Projekt soll der nächste Schritt durchgeführt werden: die wesentliche Verbesserung von Verfahren.

Dies wird durch folgende Methoden erreicht:
• Vermessung einer bestehenden Anlage (Kombination aus PV-Hybridkollektoren und Wärmepumpe mit Erdreichkollektoren)
• Vermessung eines PV-Hybridkollektors auf dem Prüfstand
• Simulation von PV-Hybridkollektor und Erdreichkollektor
• Erstellung eines vereinfachten Berechnungstools zur Projektierung und Ertragsabschätzung

Das Ziel des Forschungsprojektes ist nicht die Erstellung eines Prototypen oder die praktische Umsetzung einer neuen Anlage, sondern die Grundlagen für ein neues Produkt zu entwickeln bzw. zu einer erhebliche Verbesserung eines bestehenden Produkts bei zu tragen.