PVT-T-Modul

Angesichts der fortschreitenden Umsetzung der Klimaschutzziele steigt der Bedarf an Kraft-Wärme-Kopplung, Warmwasserbereitung und Heizung in CO₂-armen Gebäuden kontinuierlich an und stellt höhere Anforderungen an die Gesamteffizienz, Stabilität und Anpassungsfähigkeit von Solaranlagen. Das PVT-T-Thermoelektrik-Doppelmodul mit seiner innovativen integrierten Photovoltaik-Thermal-Technologie (PV-T) überwindet die Funktionsbeschränkung herkömmlicher Solaranlagen und etabliert sich als hocheffiziente und stabile Lösung für die umfassende Nutzung von Solarenergie. Es bietet eine hochwertige Lösung, die Wirtschaftlichkeit und Umweltfreundlichkeit für die Energieversorgung von Gebäuden in verschiedenen Anwendungsszenarien vereint.

Funktionsprinzip des photovoltaisch-thermischen (PVT) Hybridmoduls

Das PVT-Hybridmodul integriert Photovoltaikzellen (PV) und thermische Kollektoren in einer einzigen Einheit und realisiert so die gleichzeitige Umwandlung von Solarenergie in Elektrizität und nutzbare Wärme.

Der Arbeitsprozess gliedert sich in drei Kernschritte:

Photovoltaische Stromerzeugung: Wenn Sonnenlicht auf die PV-Zellen auf der Moduloberfläche trifft, regen Photonen Elektronen im Halbleitermaterial an, wodurch ein elektrischer Strom entsteht, der direkt Elektrizität erzeugt.

Abwärmenutzung: Nur ein Teil der Solarenergie wird von Photovoltaikzellen in Strom umgewandelt, der Rest geht in Wärme über. Diese Wärme würde andernfalls die Zelltemperatur erhöhen und die Stromerzeugungseffizienz verringern. Der integrierte Wärmekollektor nutzt diese Abwärme unmittelbar über ein Wärmeträgermedium (z. B. Wasser oder Frostschutzmittel), das durch den Kollektor fließt.

Temperaturregelung & Optimierung der dualen Leistungsabgabe: Das Wärmeträgermedium führt überschüssige Wärme ab und hält die PV-Zellen auf einer optimalen Betriebstemperatur (typischerweise unter 55 °C). Dies gewährleistet nicht nur einen hohen Wirkungsgrad der Photovoltaikanlage, sondern ermöglicht auch die Nutzung der gewonnenen Wärme für Anwendungen wie Raumheizung oder Warmwasserbereitung.

Kernproduktvorteile

Kraft-Wärme-Kopplung mit synergistischen Doppeleffekten. 

Das Modul integriert auf innovative Weise Photovoltaikkomponenten und hocheffiziente Wärmesammelsysteme und ist mit einer integrierten photovoltaisch-thermischen Kopplungstechnologie ausgestattet. Neben einer hocheffizienten photoelektrischen Umwandlung erfasst es gleichzeitig präzise die von den Photovoltaikzellen im Betrieb erzeugte Abwärme. Diese Konstruktion ermöglicht eine stabile Regelung der Modulbetriebstemperatur unter 55 °C, wodurch eine Beeinträchtigung der Stromerzeugung durch hohe Temperaturen vermieden und eine kontinuierliche und effiziente Stromabgabe gewährleistet wird. Gleichzeitig wird die ursprünglich ungenutzte Abwärme in nutzbare Energie umgewandelt, um zentrale Bedürfnisse wie die Warmwasserbereitung und die Heizung im Winter zu decken. Dadurch wird der Gesamtnutzungsgrad der Solarenergie auf bis zu 80 % gesteigert und der Wert des Prinzips „Einmal Solarenergieeinsatz, mehrfacher Energiegewinn“ optimal genutzt.

Vakuumlaminierung für verbesserte Wärmeübertragung. 

Durch den Einsatz präziser Vakuumlaminierungstechnologie erzielt das Modul eine nahtlose und dichte Verbindung zwischen der Photovoltaikschicht und der Wärmesammelschicht. Dies reduziert den Wärmewiderstand zwischen den Schichten deutlich und verbessert den Wärmeübergangskoeffizienten. In praktischen Anwendungen konnte gezeigt werden, dass diese Technologie die thermische Energienutzungseffizienz um mehr als 40 % steigern kann. So wird sichergestellt, dass die bei der photoelektrischen Umwandlung entstehende Wärme schnell und verlustfrei an das Wärmesammelsystem abgegeben wird und damit eine solide Grundlage für die stabile Versorgung mit nachfolgender Wärmeenergie geschaffen wird.

Dreidimensionale Wärmedämmung zur Wärmespeicherung und Verbrauchsreduzierung. 

Durch die Verwendung eines umfassenden, dreidimensionalen Wärmedämmsystems entsteht eine doppelte Wärmeschutzbarriere: Eine hochtransparente Abdeckplatte auf der Vorderseite, deren Abstand zum Modul präzise optimiert ist, reduziert den Wärmeverlust auf der Vorderseite um 70 % und gewährleistet gleichzeitig eine hohe Solartransmission ohne Beeinträchtigung des Wirkungsgrades der Photovoltaik-Stromerzeugung. Auf der Rückseite kommt ein hochdichtes Faserisolationsmaterial in Kombination mit einer langwelligen, hochreflektierenden Folie zum Einsatz. Selbst unter anspruchsvollen Betriebsbedingungen wie großen Tag-Nacht-Temperaturunterschieden und niedrigen Temperaturen verhindert das System effektiv Wärmeverluste und gewährleistet eine stabile Sammlung und Speicherung von Wärmeenergie.

Intelligente Vernetzung zur Kostenreduzierung und Energieeffizienz. 

Das Modul ist mit hochpräzisen Temperatursensoren und einem intelligenten Steuerungssystem ausgestattet, das sich nahtlos in die Gebäudeenergiemanagementplattform integrieren lässt. Dadurch wird ein intelligenter Betriebs- und Wartungsmodus mit dynamischer Leistungsregelung von Wärme- und Stromabgabe sowie Echtzeitüberwachung der wichtigsten Parameter realisiert. Dies reduziert den manuellen Eingriffsaufwand erheblich, senkt die Betriebs- und Wartungskosten um mehr als 35 % und verbessert die Wirtschaftlichkeit und den langfristigen Betriebswert des Produkts deutlich.

Vielfältige Anwendungsszenarien

Das thermoelektrische PVT-T-Doppelmodul bietet ein breites Anwendungsspektrum und kann flexibel auf die unterschiedlichen Energiebedürfnisse von Gebäuden eingehen. Dazu gehören die zentrale Warmwasserversorgung von Bürogebäuden, die konstante Temperaturbeheizung von Schwimmbädern und die saisonübergreifende Beheizung von Wärmepumpen-Heizsystemen. Es passt sich präzise den Energieverbrauchscharakteristika verschiedener Gebäudetypen an. Ob beim Bau von Energiesystemen in neuen, CO₂-armen Gebäuden oder bei der energetischen Sanierung und Modernisierung bestehender Gebäude – es bietet effiziente und flexible, maßgeschneiderte Energielösungen und unterstützt so die Baubranche bei der Erreichung ihrer Klimaschutzziele.

Technischer Kernsupport

Hocheffiziente Batterietechnologie zur Gewährleistung einer stabilen Ausgangsleistung. 

Das Modul verwendet monokristalline Multi-Busbar-N-Typ-TOPCon-Zellen, die sich nicht nur durch eine extrem hohe photoelektrische Umwandlungseffizienz, sondern auch durch einen niedrigen Temperaturkoeffizienten der Spitzenleistung auszeichnen. Selbst unter anspruchsvollen Umgebungsbedingungen wie hohen Temperaturen und starker UV-Strahlung gewährleisten sie eine stabile und zuverlässige Stromerzeugung und sind somit die Grundlage für eine kontinuierliche und stabile Stromversorgung.

Gleichmäßige Temperaturstruktur zur Verbesserung der Gesamteffizienz. 

Durch die wissenschaftliche Optimierung der Anordnung der Wärmesammelkomponenten, den Einsatz hochreiner Aluminiumplatten als Wärmeleitsubstrate und die präzise Gestaltung der Strömungskanalstruktur wird die Temperaturhomogenität der Moduloberfläche auf ±1 °C genau kontrolliert. Die gleichmäßige Temperaturverteilung verhindert effektiv die Beeinträchtigung der Stromerzeugungseffizienz durch lokale Überhitzung und ermöglicht so die gleichzeitige Verbesserung von Stromerzeugungs- und Wärmesammeleffizienz.

Hochtransparente Abdeckplattentechnologie für synergistische Verlustreduzierung und Wärmedämmung. 

Die hochtransparente Frontabdeckung gewährleistet eine hohe Solardurchlässigkeit und reduziert in Kombination mit einem optimierten Abstandsdesign die Wärmeverluste deutlich. Sie wirkt synergistisch mit dem dreidimensionalen Wärmedämmsystem zusammen, wodurch die Wärmespeicherung und Dämmwirkung weiter verbessert und die Gesamtenergieeffizienz gesteigert wird.

Robustes Schutzdesign für eine lange Lebensdauer. 

Es verfügt über einen Rahmen aus eloxierter 6063-T5-Aluminiumlegierung mit einer Zugfestigkeit von 180 MPa und ist mit einer hochwitterungsbeständigen Dichtung versehen, wodurch die Wasserdichtigkeitsklasse IP65 erreicht wird. Das umfassende Schutzdesign widersteht effektiv der Korrosion durch raue Umgebungsbedingungen wie Wind und Regen, UV-Strahlung und Verformungen durch Temperaturschwankungen. Dies verlängert die Lebensdauer des Moduls erheblich und reduziert langfristig die Betriebs- und Wartungskosten.

Produktparameter

Als innovatives Produkt im Bereich der umfassenden Solarenergienutzung überwindet das thermoelektrische Doppelmodul PVT-T die funktionalen Grenzen herkömmlicher Photovoltaik- und Solarthermieanlagen durch die Integration von Kerntechnologien und struktureller Optimierung und realisiert so eine effiziente Synergie von „Photovoltaik + Solarthermie“. Es bietet starke technische Unterstützung und Anlagensicherheit für die Förderung der CO₂-armen Transformation von Gebäudeenergiesystemen und trägt zur Erreichung der Ziele der „dualen CO₂-Reduzierung“ bei.