Ko-Generation von W\u00e4rme- und elektrischer Energie<\/p>\n
In dieser Arbeit werden konzentrierende photovoltaisch-thermische (engl. “concentrating photovoltaic and thermal”, CPVT) Systeme untersucht. Solche CPVT-Systeme kombinieren Photovoltaik und Solarthermie mit Konzentratortechnologie zur Kogeneration von Elektrizit\u00e4t und W\u00e4rme. Durch die Nutzung sowohl der photovoltaisch erzeugten Leistung als auch der erzeugten W\u00e4rme erreichen CPVT-Systeme solare Wandlungswirkungsgrade von 75%.
Im Rahmen dieser Arbeit wurden verschiedene Aspekte der CPVT-Technologie wissenschaftlich untersucht. Dabei wurden sowohl theoretische als auch experimentelle Ans\u00e4tze verfolgt. Die folgende Aufz\u00e4hlung fasst die zentralen Inhalte dieser Arbeit zusammen:
\u00a0\u00a0 \u2022\tDas Verst\u00e4ndnis der Leistungscharakteristik einzelner Teilzellen der gitterangepassten Dreifach-Solarzelle im Betrieb bei hoher Temperatur und hoher Einstrahlung wurde vertieft. Umfassende experimentelle Untersuchungen wurden durchgef\u00fchrt und mit Hilfe eines theoretischen Solarzellmodells ausgewertet. Bei Hochtemperaturbetrieb wird die Leistung einer Zweifach-Solarzellstruktur vergleichbar mit der untersuchten Dreifach-Struktur.
\u00a0\u00a0 \u2022\tEine Solarzellarchitektur f\u00fcr den Einsatz in dicht gepackten Modulen bei hoher Temperatur und hoher Einstrahlung wurde entwickelt. Sie kombiniert eine Zweifach-Solarzellstruktur mit dem Konzept monolithisch serienverschalteter Module (engl. “monolithic interconnected modules”, MIMs) mit integrierten Bypass-Dioden. Aufgrund minimaler Fl\u00e4chen\u00acverluste f\u00fcr die Verschaltung von weniger als 6% wird eine dichte Packung der Solarzellen erm\u00f6glicht.
\u00a0\u00a0 \u2022\tEin Flussdichtehomogenisierer auf Basis eines Kaleidoskops wurde untersucht und zur Homogenisierung der Flussdichteverteilung \u00fcber der Empf\u00e4ngerfl\u00e4che eines zentralen CPVT-Empf\u00e4ngers eingesetzt. Mit Hilfe einer experimentell validierten Strahlverfolgungssimulation wurden verschiedene Abweichungen vom Ideal auf ihren Einfluss auf die optische Leistungsf\u00e4higkeit dieser Sekund\u00e4roptik hin analysiert.
\u00a0\u00a0 \u2022\tDie Hybridleistung von CPVT-Systemen wurde mit Hilfe eines Energiebilanzmodells untersucht. Die Einfl\u00fcsse der Betriebstemperatur sowie des Konzentrationsfaktors werden im Detail diskutiert.
\u00a0\u00a0 \u2022\tZus\u00e4tzlich wurde ein empirisch motiviertes, physikalisches Leistungsmodell entwickelt und experimentell validiert. Auf Basis von ausschlie\u00dflich Standardmessgr\u00f6\u00dfen erm\u00f6glicht dieses eine vollst\u00e4ndige Beschreibung der Leistungsf\u00e4higkeit \u00fcber eine lineare Parametrisierung. Die direkte Analogie des Modells zu bestehenden Normen zur Pr\u00fcfung solarthermischer Kollektoren macht es zu einem idealen Kandidaten zur Erweiterung der relevanten Normen um kombinierte (C)PVT Kollektoren.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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