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\u00c3\u00a4t und W\u00c3\u00a4rme. Durch die Nutzung sowohl der photovoltaisch erzeugten Leistung als auch der erzeugten W\u00c3\u00a4rme 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\u00c3\u00a4tze verfolgt. Die folgende Aufz\u00c3\u00a4hlung fasst die zentralen Inhalte dieser Arbeit zusammen:
\u00c2\u00a0\u00c2\u00a0 \u00e2\u20ac\u00a2\tDas Verst\u00c3\u00a4ndnis der Leistungscharakteristik einzelner Teilzellen der gitterangepassten Dreifach-Solarzelle im Betrieb bei hoher Temperatur und hoher Einstrahlung wurde vertieft. Umfassende experimentelle Untersuchungen wurden durchgef\u00c3\u00bchrt und mit Hilfe eines theoretischen Solarzellmodells ausgewertet. Bei Hochtemperaturbetrieb wird die Leistung einer Zweifach-Solarzellstruktur vergleichbar mit der untersuchten Dreifach-Struktur.
\u00c2\u00a0\u00c2\u00a0 \u00e2\u20ac\u00a2\tEine Solarzellarchitektur f\u00c3\u00bcr 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\u00c3\u00a4chen\u00c2\u00acverluste f\u00c3\u00bcr die Verschaltung von weniger als 6% wird eine dichte Packung der Solarzellen erm\u00c3\u00b6glicht.
\u00c2\u00a0\u00c2\u00a0 \u00e2\u20ac\u00a2\tEin Flussdichtehomogenisierer auf Basis eines Kaleidoskops wurde untersucht und zur Homogenisierung der Flussdichteverteilung \u00c3\u00bcber der Empf\u00c3\u00a4ngerfl\u00c3\u00a4che eines zentralen CPVT-Empf\u00c3\u00a4ngers eingesetzt. Mit Hilfe einer experimentell validierten Strahlverfolgungssimulation wurden verschiedene Abweichungen vom Ideal auf ihren Einfluss auf die optische Leistungsf\u00c3\u00a4higkeit dieser Sekund\u00c3\u00a4roptik hin analysiert.
\u00c2\u00a0\u00c2\u00a0 \u00e2\u20ac\u00a2\tDie Hybridleistung von CPVT-Systemen wurde mit Hilfe eines Energiebilanzmodells untersucht. Die Einfl\u00c3\u00bcsse der Betriebstemperatur sowie des Konzentrationsfaktors werden im Detail diskutiert.
\u00c2\u00a0\u00c2\u00a0 \u00e2\u20ac\u00a2\tZus\u00c3\u00a4tzlich wurde ein empirisch motiviertes, physikalisches Leistungsmodell entwickelt und experimentell validiert. Auf Basis von ausschlie\u00c3\u0178lich Standardmessgr\u00c3\u00b6\u00c3\u0178en erm\u00c3\u00b6glicht dieses eine vollst\u00c3\u00a4ndige Beschreibung der Leistungsf\u00c3\u00a4higkeit \u00c3\u00bcber eine lineare Parametrisierung. Die direkte Analogie des Modells zu bestehenden Normen zur Pr\u00c3\u00bcfung 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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