TEG thermoelektrische Generatoren, Fortschritte zur Verbesserung der Leistung hybrider Photovoltaiksysteme.

Es gibt Fortschritte bei thermoelektrischen Generatoren zur Verbesserung der Leistung hybrider Photovoltaiksysteme.

Da ein Großteil der weltweit besten Solarressourcen und freien Flächen nicht Ballungszentren liegt, besteht ein erheblicher Anreiz zur Entwicklung von Technologien, die eine zuverlässige und autonome Umwandlung von Sonnenlicht in Strom ermöglichen.

Herkömmliche PV Technologie erreicht maximale Effizienz.

Seebeck Effekt

Thermoelektrische Generatoren sind in diesem Bereich auf dem Vormarsch, da sie keine beweglichen Teile benötigen und auch an abgelegenen Orten gut funktionieren. Thermoelektrische Materialien werden in großem Umfang in Weltraumsatelliten, Automobilen und neuerdings auch in solarthermischen Anwendungen als Stromgeneratoren, den so genannten solarthermischen Generatoren (STEG), eingesetzt.

Konzentrierte und nicht konzentrierte Systeme.

STEG-Systeme gewinnen sowohl bei konzentrierten als auch bei nicht konzentrierten Systemen zunehmend an Interesse und wurden in Hybridkonfigurationen mit solarthermischen und photovoltaischen Systemen eingesetzt. Es gibt diverse Forschungsrichtungen mit dem Ziel, hocheffiziente thermoelektrische Materialien für die Entwicklung eines kosteneffektiven STEG-Systems zu entwickeln, was dazu dienen könnte, diese Technologie zur Marktreife zu bringen.

Ein effektives Wärmemanagement von Solarzellen ist für die Verbesserung der Umwandlungseffizienz und die Verlängerung der Lebensdauer von entscheidender Bedeutung. Die Temperatur der Solarzellen und ihr Wirkungsgrad stehen in einem umgekehrten Verhältnis zueinander, daher ist die Kühlung von Solarzellen ein wichtiges Forschungsziel, dem zahlreiche Forscher ihre Aufmerksamkeit geschenkt haben. Zu den weit verbreiteten Wärmemanagementtechniken gehört der Einsatz thermoelektrischer Generatoren zur Verbesserung der Leistung von Photovoltaikanlagen.

Photovoltaikzellen können die ultravioletten und sichtbaren Bereiche des Sonnenspektrums direkt in elektrische Energie umwandeln, während thermoelektrische Module den Infrarotbereich zur Erzeugung elektrischer Energie nutzen.

Folglich würde die Kombination von photovoltaischen und thermoelektrischen Generatoren die Nutzung eines breiteren Sonnenspektrums ermöglichen. Darüber hinaus hat die Kombination beider Systeme das Potenzial, aufgrund der ausgleichenden Wirkung beider Systeme eine höhere Leistung zu erzielen. Die von der Photovoltaikanlage erzeugte Abwärme kann vom thermoelektrischen Generator zur Erzeugung zusätzlicher Energie genutzt werden, wodurch sich die Gesamtleistung und der Wirkungsgrad des Hybridsystems erhöhen.

Die Integration beider Systeme ist jedoch aufgrund ihrer gegensätzlichen Eigenschaften komplex, weshalb eine effektive Kopplung beider Systeme unerlässlich ist.

Die Konzepte der Photovoltaik und der thermoelektrischen Energieumwandlung, die Forschungsschwerpunkte im Bereich der Hybridsysteme, Forschung rund um hybride photovoltaische/thermoelektrische Generatoren sowie die Anwendungen solcher Systeme decken einen breiten Anwendungsbereich ab.

Thermoelektrische Systeme (TE).

Thermoelektrische (TE) Systeme sind mit Phasenwechselmaterialien (PCM) gekoppelt und es gibt vielversprechende Integrationsmöglichkeiten in verschiedene PCM-Einsatzbereiche und Strukturdesigns. Diese innovativen TE-Systeme, die mit PCM (TE-PCM) gekoppelt sind, liefern Wärme-/Kälteenergie mit zusätzlicher elektrischer Leistung, was eine bessere Nutzung von vielseitiger Energie bedeutet. 

Die Grundlagen des TE-PCM-Systems einschließlich des thermoelektrischen Effekts müssen zusammen mit einer grundlegenden mathematischen Formulierung des physikalischen Problems entwickelt werden. Die Klassifizierungsprinzipien und Konfigurationstypen solcher Systeme müssen definiert und standardisiert werden.

Es gibt viele repräsentativste Studien im Zusammenhang mit der Nutzung von TE-PCM-Systemen in verschiedenen Anwendungsszenarien. Die Kompatibilität mit anderen Energiesystemen wurde bereits umfassend überprüft und analysiert.

Die Optimierung von Komponenten und Strukturen unterliegt noch intensiver Forschungsarbeit, um die voraussichtliche Entwicklung eines effizienteren TE-PCM-Systems und seiner hybriden Konfigurationen auf der Grundlage des derzeitigen technologischen Stands zu entwickeln.