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Hybrid-Solarmodule: Funktionsweise, Typen und Vorteile

Hybrid-Solarmodule sind eine Art von Modulen, die sowohl die Produktion von elektrischer Energie als auch die Produktion von warmem Wasser und Luft garantieren

Hybrid-Solarmodule sind eine innovative und effiziente Lösung, um erneuerbare Energiequellen optimal zu nutzen. Diese kombinieren die Eigenschaften von thermischen und photovoltaischen Anlagen zur Erzeugung von elektrischer Energie, Warmwasser und Heizung und bieten zahlreiche Vorteile gegenüber herkömmlichen Anlagen wie Energieeinsparung, reduzierte Umweltauswirkungen, Flexibilität und Energieautonomie.

Bevor Sie mit der Installation von Hybrid-Solarmodulen fortfahren, müssen verschiedene Faktoren berücksichtigt werden. Zunächst muss die Leistung der Anlage basierend auf den spezifischen Anforderungen an Warmwasser und Heizung berechnet werden. Darüber hinaus sind die Ausrichtung und die Neigung der Module wichtig, um die Absorption von Sonnenstrahlen zu maximieren, mit einer optimalen Ausrichtung nach Süden und spezifischen Neigungen für Wasser- und Luftmodule. Schließlich ist es entscheidend, Schattenwürfe zu vermeiden, die die Leistung der Anlage beeinträchtigen könnten.

Um Fehler zu vermeiden und die maximale Produktivität zu erzielen, können Sie die Photovoltaik-Planungssoftware verwenden, mit der Sie in Echtzeit die korrekte Positionierung des Photovoltaikfeldes basierend auf den tatsächlichen Bedingungen des Installationsstandorts überprüfen und jede Art von Photovoltaikanlage entwerfen können.

Was sind Hybrid-Solarmodule

Hybrid-Solarmodule sind innovative Geräte, die den photovoltaischen Effekt mit dem thermischen Effekt kombinieren, um sowohl elektrische als auch thermische Energie zu erzeugen. Diese Module bestehen aus einem isolierenden Substrat, auf dem Kupfer- oder Aluminiumrohre montiert sind, die für den Transport des Wärmeträgerfluids bestimmt sind. Über diesen Rohren sind die photovoltaischen Module angebracht, die für die direkte Umwandlung von Sonnenenergie in elektrische Energie verantwortlich sind.

Wie funktionieren Hybrid-Solarmodule

Hybrid-Solarmodule nutzen Sonnenenergie, um gleichzeitig Strom zu erzeugen und Wasser zu erwärmen. Diese Systeme kombinieren Photovoltaikmodule und thermische Solarkollektoren und arbeiten synergistisch, um die Energieeffizienz zu maximieren und damit die Leistung herkömmlicher Photovoltaikanlagen zu übertreffen.

Im Allgemeinen ähnelt ein Hybridmodul einem herkömmlichen Photovoltaikmodul, d.h. die Module können aus kristallinem Silizium, sowohl monokristallinem als auch polykristallinem, bestehen.

Es besteht aus einem Photovoltaikmodul und einem thermischen Kollektor.

Photovoltaikmodul

Der obere Teil des Hybrid-Solarmoduls besteht aus Photovoltaikzellen, die Sonnenlicht in Elektrizität umwandeln. Dies ist der Teil, der Sonnenenergie zur Stromerzeugung einfängt, ähnlich einem herkömmlichen Photovoltaikmodul. Diese Elektrizität kann verwendet werden, um elektrische Geräte zu betreiben oder in Akkuspeichern für zukünftige Verwendung gespeichert werden.

Thermischer Kollektor

Auf der Unterseite des Hybrid-Solarmoduls befindet sich ein thermischer Solarkollektor, der die thermische Energie der Sonne nutzt, um ein Wärmeträgerfluid zu erwärmen, normalerweise Wasser oder ein spezielles Wärmeträgerfluid. Dieses Fluid kann sowohl zur Raumheizung in Verbindung mit einem Heizkörpersystem oder Fußbodenheizung als auch zur Bereitstellung von Warmwasser verwendet werden.

In solchen Systemen neigen die Photovoltaikmodule dazu, mit steigender Temperatur an Effizienz zu verlieren, da ihre optimale Leistung bei etwa 25°C liegt. Wenn die Temperatur steigt, nimmt die Leistung der Photovoltaikmodule ab, was zu einer Unterauslastung der Sonneneinstrahlung führt.

Um dieses Problem zu lösen, wird ein Solarthermie-Kollektor unter den Photovoltaikmodulen verwendet, um die überschüssige Wärme zur Erwärmung von Wasser zu nutzen. Dieser Ansatz optimiert nicht nur die Effizienz der Photovoltaikmodule, sondern nutzt auch die Restwärme, um Warmwasser bereitzustellen und zur Gebäudeheizung beizutragen.

Wechselrichter

Ein wichtiger Bestandteil dieser Systeme ist der Wechselrichter, der für die Umwandlung des Gleichstroms der Photovoltaikmodule in den für den Betrieb von Haushaltsgeräten erforderlichen Wechselstrom verantwortlich ist. Hybrid-Solaranlagen sind mit fortschrittlichen Hybridwechselrichtern ausgestattet, die verschiedene Funktionen wie die Stromversorgung des Gebäudes, das Aufladen von Akkuspeichern und die Interaktion mit dem externen Netz zur Aufnahme oder Abgabe von Strom ausführen können. Die Hybrid-Wechselrichter können je nach Anforderungen der Anlage als einphasig oder dreiphasig konfiguriert werden und können auch zum Laden von Elektrofahrzeugen verwendet werden.

Die verschiedenen Arten von Hybrid-Solarmodulen

Es gibt verschiedene Arten von Hybrid-Solarmodulen, jede mit unterschiedlichen Eigenschaften:

  • Luftmodule: können aufgrund der geringen Leistung der Luft bei der Wärmeabfuhr eine Verringerung der Wärmerückgewinnung und der Leistung der Solarzellen aufweisen;
  • Wassermodule: bieten eine effiziente Wärmeübertragung und Wärmeaustausch, was sie besonders effizient macht;
  • verglaste Module: haben den Vorteil, dass sie durch Glas die frontalen Energieverluste reduzieren, können jedoch bei intensiver Sonneneinstrahlung stagnieren, d.h. die interne Temperatur des Moduls steigt stark an und verringert die elektrische Leistung;
  • unglasierte Module: haben eine geringere elektrische Ausbeute im Vergleich zu anderen Modultypen;
  • Flachkollektoren und Konzentrationskollektoren: zeichnen sich durch hohe Leistungen bei der Absorption von Sonnenstrahlung aus, sowohl für die Energieerzeugung als auch für die Warmwasserbereitung und Raumheizung;
  • Wasserstoffmodule: sind spezielle Module, die tagsüber Sonnenenergie einfangen können, um sie in Energie umzuwandeln, indem sie eine Mischung aus Wasser und Methanol verwenden. Sie können Wasserstoff produzieren, der in einem Tank gespeichert und dann als Brennstoff für verschiedene Funktionen verwendet werden kann, darunter die Erzeugung von Wärmeenergie oder die Verwendung während der Nacht durch spezielle Brennstoffzellen, die die Stromerzeugung auch bei fehlender Sonne ermöglichen;
  • Vakuummodule: sind durch Photovoltaikzellen in Vakuumröhren gekennzeichnet. Sie haben eine hohe Absorptionskapazität für Sonnenstrahlung. Aufgrund der hohen erreichbaren Wassertemperatur können sie auch in Solar-Kühlungsanlagen eingesetzt werden.

Die Vorteile von Hybrid-Solarmodulen

Hybrid-Solarmodule sind eine innovative und effiziente Lösung zur optimalen Nutzung von erneuerbaren Energiequellen und bieten zahlreiche Vorteile. Hier sind sie:

  • Kosteneinsparungen bei Energiekosten;
  • einzelne Anlage für zwei Funktionen;
  • Reduzierung der Treibhausgasemissionen;
  • Optimierung des Platzbedarfs;
  • höhere Effizienz der Photovoltaik;
  • mehr Flexibilität (Eigenverbrauch, Eigenverbrauch vor Ort);
  • Erhöhung des Eigenverbrauchsanteils;
  • Steigerung der Effizienz der thermophotovoltaischen Anlage.

Hybrid-Solarmodule: Nachteile

Die Nachteile von Hybrid-Solarmodulen sind:

  • die Kosten für den Kauf und die Installation dieser Module können höher sein als bei herkömmlichen Modulen;
  • die Wartung ist erforderlich und muss regelmäßig durchgeführt werden, um die Leistung aufrechtzuerhalten;
  • sie können eine Heizung nicht vollständig ersetzen, insbesondere in Regionen mit strengen Wintern.

Dennoch ist die Verwendung dieser Art von Modulen eine Investition, die langfristige Einsparungen garantieren kann.

Solarius-PV

 

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