Die Firma Paxos hat gemeinsam mit der Technischen Hochschule (TH) Köln eine Solardachpfanne entwickelt, die gleichzeitig für die Strom- und Wärmegewinnung genutzt werden kann. Sie unterscheide sich dabei kaum von herkömmlichen Dachziegeln, was sie für Hausbesitzer attraktiv mache, die aus Denkmalschutz- oder ästhetischen Gründen bislang keine Photovoltaik- oder Solarthermie-Anlage auf dem Dach installiert haben. Das finale Schritt Richtung Marktreife soll nun in einem Forschungsprojekt gelingen, wie es von den Partnern am Freitag hieß.
Im Projekt „Solardachpfanne.NRW – Dezentrale Strom‐ und Wärmeversorgung made in NRW“ soll der Prototyp für die Serienfertigung weiterentwickelt werden. Wissenschaftler der TH Köln aus den Bereichen Photovoltaik, Erneuerbare Energien, Leistungselektronik und Glasbau erprobten und optimierten das Produkt bereits über mehr als drei Jahre. Dabei seien zwei Testflächen entstanden, um ein mit der Solardachpfanne eingedecktes Dach und herkömmliche Solarmodule im Langzeitversuch zu vergleichen. In vier Teilprojekten seien Temperaturverhalten, Begehbarkeit, hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber Umwelteinflüssen sowie Erhöhung der Sicherheit untersucht worden. Zudem sei eine Analyse des verwendeten Glases erfolgt, um optische Verluste durch Reflexion oder Streuung zu minimieren. Gleichzeitig ging es um eine optimale Kombination aus Solarzell- und Schindeltypen.
Foto: Costa Belibasakis/TH Köln
Da die Solardachpfannen nicht nur Strom, sondern auch ein hohes Maß an Wärme erzeugen, wurde auch eine Luft-Wärmepumpe installiert, wie es weiter hieß. Daher beschäftigte sich ein weiteres Teilprojekt mit der Verknüpfung beider Systeme, und konzipierte eine Betriebsstrategie. Um mit den in Serie geschalteten Solardachpfannen auch bei Verschattung die maximale Leistung zu erzielen, seien eigens Mikrokonverter entwickelt worden. „Durch die von uns vorgenommen Anpassungen an der eigentlichen Dachpfanne sind die physischen Eigenschaften und auch die Energieausbeute deutlich verbessert worden. Das System war damit bereit für den Dauereinsatz unter realen Bedingungen“, erklärte Christian Dick, Projektleiter an der TH Köln.
Seit Oktober erfolgt der Leistungstest unter realen Bedingungen. Dabei ziegen sich für die Anlage vergleichbare Werte in der elektrischen Leistungsfähigkeit wie eine Referenzanlage mit konventionellen, aufgeständert montierten Solarmodulen. „In der Solardachpfanne wurde ein Luftkanal zur Kühlung der Solarzellen integriert, welcher den Arbeitspunkt verbessert, so wie die Hinterlüftung bei herkömmlichen Systemen“, so Dick weiter. Unsere Daten zeigen, dass entsprechend vergleichbare elektrische Leistungsfähigkeiten zu erwarten sind.“ Da aus dem eingebauten Luftkanal vorgewärmte Luft strömt, testete das Forschungsteam eine angekoppelte Luft-Wärmepumpe, die diese Luft als Vorlauf verwendet. Erste Daten zeigten dabei eine Erhöhung der Leistungszahl in Abhängigkeit vom Wärmebedarf und den vorherrschenden Wetterbedingungen um etwa ein Viertel.
Aus diesen Ergebnissen lässt sich nach Angaben der TH Köln ableiten, dass die Solardachpfanne auch einen Beitrag zur Wärmeversorgung im Gebäude leisten kann und dadurch der Gesamtwirkungsgrad der Anlage gesteigert wird. „Viele Dachflächen in Deutschland werden nicht zur Energieerzeugung genutzt – dabei wäre dies ein wichtiger Baustein zum Gelingen der Energiewende“, sagte Julian Münzberg, Projektleiter bei Paxos. „Wir möchten ein Angebot schaffen für den denkmalgeschützten Bestand und für Menschen, die wegen der Optik bisher auf Solar verzichtet haben. Dafür war die Kooperation mit der TH Köln entscheidend.“
Die für die Solardachpfanne eingereichten Patente hat Paxos bereits an einen Photovoltaik-Hersteller verkauft. Dieser werde die Serienherstellung übernehmen. Einen Namen nannten die Entwickler nicht. Paxos steckt auch hinter dem Photovoltaik-Dachziegel, den Meyer Burger verkaufen wird und aktuell in die Serienfertigung bringt.
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„Erste Daten zeigten dabei eine Erhöhung der Leistungszahl in Abhängigkeit vom Wärmebedarf und den vorherrschenden Wetterbedingungen um etwa ein Viertel.“
Ist damit die oft so genannte „Jahresarbeitszahl“ gemeint? „Leistungszahl“ ist mir bisher dafür nicht untergekommen. Man könnte auch etwas zutreffender vom Wirkungsgrad schreiben. Laut Wikipedia kann ein Wirkungsgrad zwar nur zwischen 0 und 1 liegen, aber trotzdem dürfte jeder wissen, was damit gemeint ist.
Guten Tag,
ich kann da sehr die gut gemachten Auswertungen der TH-Köln empfehlen – daraus erschließt sich das sehr gut. Alles im Internet abrufbar (suche über TH-Köln EFRE).
Beste Grüße
Peter Hakenberg
paXos
Die Idee mit der Luft finde ich toll, die Erhöhung der JAZ „um ein Viertel“ (ich nehme an, damit ist beispielsweise von 4 auf 5 gemeint) erscheint mir etwas dürftig. Aber bei meinem Passivhaus dürfte das ausreichen, um die Heizperiode von vier Monaten (Nov-Feb) nochmal um ein bis zwei Monate zu verkürzen. Und da die Luftkanäle echte Low-Tech sind, dürfte das Kosten-Nutzen-Verhältnis unschlagbar sein. Um Installationskosten zu senken und die Flächeneffizienz zu erhöhen, wäre es natürlich schön, wenn es auch Platten in größerem Format gibt – vielleicht wird das ja dann für mehr Häuser interessant, als nur die Ästheten.
Guten Tag,
für die Fassaden haben wir eine vergleichbare Lösung auch für große Formate, die auch auf dem Dach ab 30 Grad Dachneigung verbaut werden können. Hier ist allerdings alles integriert d.h. einschließlich der Wärmedämmung weil es als Fassaden-Fertigbauelement ausgelegt ist.
Beste Grüße
Peter Hakenberg
paXos
Klingt gut, sehr durchdacht. Ist dann aber zum Nachrüsten wohl nicht geeignet?
Mit „mehr als“ 30° ist wahrscheinlich „steiler als“ gemeint, weil dann keiner mehr auf die Idee kommt, ohne Schornsteinfegertreppe auf dem Dach herumzulaufen? Schade, mein Dach hat nur 20°. Die Ästhetik ist mir da wurscht, denn man kann ohnehin nur aus größeren Entfernungen auf das Dach schauen. Aber man könnte die nicht betretbaren Bereiche kennzeichnen. Oder liegt es an der erreichbaren Dichtigkeit?
Solarziegel finde ich natürlich spannend. Kann mir aber nicht vorstellen, dass 25% höhere Effizienz bei der WP sich bezahlt macht, bei dem Aufwand. Dann vielleicht einfach eine bessere Wärmepumpe oder mehr PV-Module nehmen. Das mit der Effizienz halte ich auch für überbewertet. Habe bei mir einfach meinen Energiebedarf berechnet. 2 Module mehr oder weniger kostet doch eigentlich nix. Aber bin jetzt auch nur ein Laie…
Es ist quatsch, wenn man überhaupt PV installiert, dann das Dach nicht voll zu machen. „Dann lieber mehr Module kaufen“ geht nicht, wenn das Dach sowieso schon voll ist. Natürlich ist Effizienz das Thema überhaupt: Wir haben einen derart hohen Lebensstandard, wenn wir da nicht auf maximale Effizienz achten, wird uns die ganze Welt um die Ohren fliegen. Entweder die immer weiter zurückgedrängte Natur direkt, oder die von ihr in die Migration gedrängten Menschen. Ich halte es für nicht so unwahrscheinlich, dass eine Mitursache des Ukrainekriegs die Flüchtlingskrise in Europa ist: Putin dachte, wir haben schon so große Probleme, da werden wir ihn in der Ukraine wie in Syrien machen lassen.
Guten Tag Herr Weisgerber,
tatsächlich wird da kein nennenswerter Aufwand getrieben, weil die hohlen Solardachpfannen die aufsteigende Hitze in den First leiten und sie dort mit einem 100mm Rohr abgesaugt werden kann. Diese Wärme wird dann ohne Schnittstelle vor die Lüfterachse der WP geleitet – das war’s.
Wichtig ist, dass man bei der Ernte von PV „nebenbei“ Wärme erntet, die man entweder nutzt oder wenn man kühlen will „verbläst“ oder einfach lässt wo sie ist wenn die PV nicht zu heiß wird.
Vorteil beim kühlen ist nicht nur eine besser PV Ernte und Langlebigkeit sondern auch ein deutlich kühleres Dachgeschoss bei Hitze.
Die TH-Köln hat in Ihrem Forschungsprojekt diesen Nutzen quantifiziert d.h. Ertragsprofil gegen Bedarfsprofil und da kam bei konservativer Auslegung ein sehr positives Ergebnis bei raus, gerade auch in Sachen Kosten/Nutzen.
Beste Grüße
Peter Hakenberg
paXos
Das mit den senkrechten Platten an der Wand, ist ja noch genialer: Die schneien im Winter nicht zu. Wenn die Luft dort anfängt und anschließend vorerwärmt durch die Dachplatten geht, wird der Schnee auf dem Dach abgetaut, und man hat bald wieder den vollen Wärmeertrag – das macht richtig Laune! Sollte auch nachrüstbar angeboten werden.
Denkmalschutz? Auch weisse Kunsstofffenster sind „schön“,darf sie bei Denkmalschutz dennoch nicht einbauen.Also ist dieses „Verkaufsargumen“ hinfällig
Kommt halt drauf an, an wen man im Denkmalschutzamt gerät, und wie der Antragsteller mit dem redet. Es gibt Leute, die treten so fordernd und unverschämt auf, die kriegen immer Probleme. Andere argumentieren sinnvoll, fragen nach Motiven und Kompromissen, bemühen sich, auch das Anliegen des Gegenübers zu verstehen. Kunststofffenster sind halt einfach billig, das gleiche kann man mit teureren und besseren Holzfenstern erreichen. Dass sich da ein Sachbearbeiter wenig kompromissbereit zeigt, kann ich nachvollziehen. Aber wenn es eine sachliche Begründung gibt, warum es unbedingt Kunststofffenster sein müssen (außer dass sie billiger sind), kann man vielleicht an anderer Stelle dem Denkmalschutz entgegenkommen, wo man nicht dazu verpflichtet wäre, das Denkmalschutzamt es aber als Erfolg verbuchen kann.
Ich hatte beim Bau meines Passivhauses im Jahr 2000 z.B. Schwierigkeiten mit dem Bebauungpslan, weil ich Dachfenster und Dachgauben vermeiden wollte und als Ersatz einen höheren Kniestock als vorgesehen brauchte. Ich habe mit ein paar Gemeinderäten und dem Bauamt gesprochen, und dann war das kein Problem. Die hatten vor allem ein Problem damit, dass ein hoher Kniestock kahl aussieht. Da ich aber Fenster reinmachen wollte, deshalb sollte der Kniestock ja höher sein, entfiel dieser Einwand. Mit Fenstern ist der hohe Kniestock nicht kahl. Man hat meine Motivation verstanden und sich für mich eingesetzt. Glück gehabt, dass das vernünftige Leute waren, die nicht auf dem Buchstaben beharrten, sondern vernünftiger Argumentation zugänglich waren. Mit dem Neidproblem („Da könnte ja jeder kommen!“) hatte ich noch nicht zu kämpfen. Damals wurde ich entweder milde belächelt, oder mit einer Mischung aus Ungläubigkeit und Bewunderung angeschaut.
Genau,das Denkmalschutzamt enschteidet nach Sympathie und nicht nach Vorschrifetn!!! Danke für den Hinweis! Diese Ziegel bekommen Sie bei keinem Bauamt/Denkmlaschutzamt durch!
an sich ein interessantes Produkt, ich bin gespannt wie es vom Markt angenommen wird. Ist es korrekt, dass man die doppelte Dachfläche im Vergleich zu einer Aufdach-PV Lösung benötigt? Stichwort niedriger Wirkungsgrad und mehr Ränder. Wesentliche Faktoren werden aus meiner Sicht sein: Fehleranfälligkeit (Verbindungen), Preis und die Verfügbarkeit. Inwieweit kann das System die Wärmepumpe unterstützen, reduziert sich gerade in den Wintermonaten der Stromverbrauch der WP deutlich oder spielt sich das im niedrigen einstelleigen %-Bereich ab. Gerade im Winter wäre es natürlich super wenn man die „PV-Delle“ noch etwas mittels Solarthermie reduzieren könnte. Wir planen 2025 zu bauen und würden dieses System definitiv in Erwägung ziehen wenn mehr belastbares Zahlenmaterial zur Verfügung stehen würde!
Das mit dem „weniger Leistung für mehr Geld“ ist leider bei allen neuen Techniken ein Problem. Um dem Hersteller eine schöne Marge zu garantieren werden wahrscheinlich Zellen mit unterdurchschnittlichem Wirkungsgrad eingebaut. Die Randverluste von Ziegel zu Ziegel kommen noch hinzu. Deshalb, und um den Verkabelungsaufwand nicht ins unermessliche steigen zu lassen wäre es sinnvoll, so große Bauteile wie möglich anzubieten. Die Optik von Einzelziegeln könnte man ja so weit andeuten, dass es von unten keinen Unterschied macht.
Immerhin das Problem mit dem „weniger Ertrag“ sollte mit der Wirkungsgraderhöhung durch die Kühlung und den Wärmeertrag etwas kompensiert werden. Leider ist auch der zusätzliche Wärmeertrag nicht viel wert, wenn ein Gebäude ohnehin wenig Wärme verliert.
Nichtsdestotrotz bleibt es sinnvoll, möglichst viel Wärme solar vor Ort zu erzeugen. Strom kann man auch in ökologisch einwandfreier Qualität über das Netz beziehen, mit Wärme ist das viel schwieriger. Damit es über die Nischenanwendung hinaus eine Lösung für viele wird, muss es natürlich besser sein als das derzeit gängige (Aufdach-PV+Luft-Wasser-WP) bei allenfalls geringen Mehrkosten.