Warum gibt es keine solaren Thermovoltaik Module?

X-No-Archive: Yes

begin quoting, Rolf_Bombach schrieb:

Rechnen wir mal:

Das TEG 127-150-22 hat lt.

folgende Daten:

l*b*h Leerlauf- Kurz- Wider- Thermo- Wärme- el. spannung schluss- stand kraft leitwert Leistung strom (Ri) (V/K) (W/K) bei DT=100K

40x40x3,4 5,38 3,49 1,54 0,054 0,696 4,70

Max. Temp.: 150 °C

Bei DT=100K gehen also ca. 70 W hindurch, das entspricht, bezogen auf das 105-W-Modul mit einer Fläche von 450 cm^2, einer Leistungsdichte von 37,3 kW/m^2. Die Sonne schafft aber höchstens ca. 0,8-1 kW/m^2, also wird die Temperaturdifferenz bei max. Bestrahlung wohl höchstens ca. 2,7 K sein - klingt eindeutig nach "vergiß es".

Alternative: Für 70 W Solarwärme braucht man ca. 0,1 m^2 Empfängerfläche. Also klebt man auf eine dicke, einseitig schwarz eloxierte Alu-Platte (nicht hauen, bitte!) pro Quadratmeter zehn von den o. a. Elementen, isoliert den Zwischenraum gut und bringt auf der Unterseite ein entsprechend großer Kühlblech an, dann hat man einen Generator mit 47 W Nennleistung. Das ist ein Drittel bis die Hälfte wie bei entsprechenden PV-Modulen.

Aber: Lohnt sich das? Was kostet der Spaß?

Alternative: Ölgekühlter Strahlungsempfänger aufs Dach, Umwälzgeschwindigkeit dynamisch so einregulieren, daß die Vorlauftemperatur 150 °C beträgt. Das heiße Öl wird von mehreren hintereinanderliegenden TEC gekühlt - bei hohem Strahlungsdargebot können alle ihre Nennleistung abgeben, bei geringerem die hinteren nicht mehr. Damit hängt der Wirkungsgrad nicht von der Strahlungsintensität ab.

Welches denn?

Weitere Rechnung: Seien o. a. 4,7 W bei Temperaturen 30 °C/130 °C gegeben, dann ist der Wirkungsgrad 6,7 % und der Carnot-Wirkungsgrad

24,8 %, wird also zu 27 % ausgenutzt - das ist schon ziemlich viel - Wikipedia schreibt: "Der Wirkungsgrad thermoelektrischer Generatoren ist nur ein Bruchteil (ca. 17 %) des Carnot-Wirkungsgrades. Gebräuchliche Materialien sind Bi2Te3, PbTe, SiGe, BiSb oder FeSi2 mit realen Wirkungsgraden zwischen drei und acht Prozent. Werkstoffe mit besseren thermoelektrischen Eigenschaften sind gegenwärtig nicht bekannt." ()

Aber: Jede Wärmekraftmaschine (z. B. der Stirling-Motor) dürfte eine weitaus bessere Ausnutzung der gewonnenen Wärme erlauben, also z. B. doppelt oder gar dreimal soviel elektrische Leistung erzeugen, und zwar ggf. direkt mit einer permanent erregten Synchronmaschine, so daß man sich auch noch den WR sparen kann.

Optimierungsaufgabe dabei: Je höher die Vorlauftemperatur des Kollektorkühlmittels, desto höher ist der Wirkungsgrad der damit betriebenen Wärmekraftmaschine. Zugleich steigen mit der Kollektortemperatur aber auch die IR-Strahlungsverluste. (Letzteres läßt sich durch Konzentratoren umgehen, aber die sind natürlich wieder teurer. Eine weitere Maßnahme wären "Treibhäuser", also selektiv reflektierende Kollektoren, die im Sichtbaren schwarz und im Infraroten reflektierend und daher nicht-strahlend sind - das machen z. B. Vakuumkollektoren in Perfektion.)

Gruß aus Bremen Ralf

Reply to
Ralf Kusmierz
Loading thread data ...

Ralf Kusmierz schrieb:

Am besten mit allen Grössen...

Das delta-T kriegst du allenfalls mit t_heiss 150°C und t_kalt 50°C hin. Nach Stefan-Boltzmann kriegst du aber schon bei 100°C eine Abstrahlung von > 1kW/m^2. Mit der Geheimen Lila Solar Spezialfarbe und Vakuumisolation sind womöglich noch ein paar Grad mehr Stagnationstemperatur möglich. Auf 150°C, wohlgemerkt _mit_ Wärmeentnahme, kommt man nur mit Konzentratoren, IMHO.

Jupp, aber auch hier braucht man IMHO nachgeführte Konzentratoren. Und wie sollen diese TEC jetzt hintereinander geschaltet sein? Heissseitig? Dann kriegt das zweite aber tiefere Temperatur ab, auch bei Volllast und hat damit einen tieferen Wirkungsgrad.

Na eben. Thermoöl, von Wärmespeichern auf Salzbasis war zwischendurch die Rede, umschaltbare Zellenzahl, nachgeführte Konzentratoren mit Vakuumkollektoren (ich liebe dieses Wort ;-]), Kühlungs- einrichtungen, Pumpen usw.

Ich meine, ein Umrichter könnte auch in diesem Fall die Leistungsmodulation und damit den Wirkungsgrad verbessern.

Reply to
Rolf_Bombach

X-No-Archive: Yes

begin quoting, Rolf_Bombach schrieb:

Das allwissende W. behauptet: "Die Absorbertemperatur kann je nach Konstruktion des Wärmerohres bis zu 450 °C erreichen." ()

Scheint mir als Stagnationstemperatur nicht so völlig unplausibel. Wenn das für 1 kW/m^2 gilt, dann würde eine Rücknahme der Absorbertemperatur auf 200 °C immerhin 817 W Wärmeleistung bringen. Die auf 50 °C runtergekühlt liefert nach Carnot ca. 255 W Nutzleistung, doppelt soviel wie Solarmodule.

Tabelle:

Temp. d. entnehmbare Carnot- Nutz- Mediums Leistung wirk.grad leistung 400 249 52,0 % 130 380 335 50,5 % 169 360 412 49,0 % 202 340 483 47,3 % 229 320 547 45,5 % 249 300 605 43,6 % 264 280 658 41,6 % 273 260 705 39,4 % 278 240 746 37,0 % 276 220 784 34,5 % 270 200 817 31,7 % 259 180 846 28,7 % 243 160 871 25,4 % 221 140 893 21,8 % 195 120 913 17,8 % 162 100 929 13,4 % 124

(Einstrahlung 1 kW, Kaltseite 50 °C)

Die optimale Arbeitstemperatur liegt bei 255 °C und bringt dort beachtliche 27 % Gesamtwirkungsgrad der Anlage, falls die Stagnationstemperatur von 450 °C stimmt.

Naja, die Temperaturabsenkung kann klein sein - der eingestrahlten Leistung ist die Temperatur des Mediums ziemlich egal. Besser wäre allerdings wohl umgeschaltete Parallelschaltung - wenn "viel", dann alle, sonst jeweils weniger: Zehn kleine Negerlein...

Also welches?

Bestätigst Du Dich selbst?

Nachgeführt muß nicht sein, und Olivenöl in wärmeisolierten Metallrohren ist ja nun kein Zauberkunststück.

Wärmetauscher braucht man immer. Die sind allerdings aus Cu oder Al und entsprechend teuer und energieaufwendig in der Herstellung.

Nö.

Wieso das?

Gruß aus Bremen Ralf

Reply to
Ralf Kusmierz

Die Kraftwerksbetreiber haben die direkte Pipeline ins Gasfeld und bezahlen nur den Grenzübertrittspreis. Das ist nur etwa ein 1/3 dessen was ein Endverbraucher zahlt.

Man braucht kein ASTROHS.

Man braucht kein ASTROHS.

Es ist nur genügend Wärme vorhanden weil die Klein-BHKWs extrem ineffizient mit der Primärenergie umgehen. Und wenn man vernünftige Wärmedämmung hat dann braucht man überhaupt kein Klein-BHKW.

Klein-BHKWs sind Luxus und überflüssig wenn man eine ausreichend Dämmung hat.

Weil sie als Ersatz von normalen Heizungen total ineffizient, teuer, wartungsaufwändig, ... schlicht überflüssig sind.

Da es wegen zunehmender Wärmedämmung der Wärmebedarf und damit der Anwendungsbereich der Klein-BHKWs ständig kleiner wird, wird sich diese Struktur nicht ändern. Es kommt zu keiner Massenproduktion.

Sag ich doch. Völlig nutzlos.

Man braucht kein ASTROHS.

Eben. Deswegen wird es das auch nicht geben.

Reply to
Emil Naepflein

Das ist prinzipbedingt.

Reply to
Emil Naepflein

Ich weiss nicht ob Du das Wort "nahezu" interpretieren kannst.

Aus den Unterschieden zwischen Strahlungsabsorbtion und den Wärmeverlusten aus Wärmeleitung und abgegebener Wärmestrahlung wenn wir uns auf die Sonnenstrahlung beziehen.

Reply to
Emil Naepflein

Emil Naepflein schrieb:

Da sage noch einer, wir hätten einen funktionierenden Energiemarkt...

Was dann?

Was dann?

DARUM also die großen Kühltürme in der Landschaft, die unsere Heizwärme rausschmeißen. Damit wir mehr Geld für Dämmung ausgeben müssen und damit die Wirtschaft ankurbeln.

Dann nicht. Aber Strom braucht man trotzdem. Z.B. für die Lüftung, die die Null-Energie-Häuser brauchen. Aber auch für viele andere Zwecke. Wieso muss man die Abwärme, die damit freigesetzt wird, denn unbedingt wegwerfen? Wieso darf man sie nicht nutzen?

Dann ja. Und was machen wir mit der Abwärme aus der Stromproduktion? MÜSSEN wir die UNBEDINGT wegwerfen? Was könnte der Grund dafür sein?

Wie effizient ist eine Dämmung? Im besten Fall macht sie den Heizkessel überflüssig. Das macht eine Strom-Wärme-Kopplung zu gleichen Preis aber auch.

Möglich. Dann werfen wir halt weiterhin die "Abwärme" durch die Kühltürme weg. Weil's gar so toll ist. Im Verkehr ist es noch viel schlimmer. Dafür wenden wir heute etwa 1/3 unseres kompletten Primärenergiebedarfs auf. Dabei würden auch 5% bis 10% für die gleiche Mobilität schon reichen.

Was dann? Gebäudedämmung? Die treibt dann unsere Computer und unsere Mobilität an?

Der "Kleine Mann" scheint sich in der Rolle des "Beschi...enen" gut zu gefallen.

Reply to
Christoph Müller

Ganz am Anfang im Thread habe ich auch mal darauf hingewiesen dass man im Winter auch die Abgase der Heizung verwenden könnte wenn die Sonnen nicht so scheint.

Der heiße Teil ist zwar auch von der der Strahlungsintensität abhängig, der kalte Teil aber nicht direkt. Die Lufttemperatur ist nicht nur von der aktuellen Wetterlage sondern auch von der vorhergehenden Wetterlage (klar, bedeckt, .. in der Nacht) und von den lokalen Gegebenheiten (Wasser in der Nähe, Höhe über null, ...). Dadurch ist die Temperaturdifferenz nicht mehr direkt an die aktuelle Strahlungsintensität gekoppelt.

Reply to
Emil Naepflein

X-No-Archive: Yes

begin quoting, Emil Naepflein schrieb:

Und das Ganze dann mal bitte als Formel, und dann sollte Dir eigentlich etwas auffallen.

Gruß aus Bremen Ralf

Reply to
Ralf Kusmierz

X-No-Archive: Yes

begin quoting, Emil Naepflein schrieb:

Das setzt die Existenz einer Heizung voraus.

Genau. Und zwar annähernd proportional zu dieser. Klingelt's?

Das ist schlicht falsch.

Gruß aus Bremen Ralf

Reply to
Ralf Kusmierz

Du hast richtig erkannt dass die Peltierelemente nicht die ganze Fläche Einnehmen müssen sondern wie bei PV-Konzentratoren die Wärme von einem größeren Kollektor eingesammelt werden muss und dann konzentriert den Elementen zu geführt werden muss.

Es ist nicht entscheidend welche Ausbeute man pro qm hat sondern was die erzeugte kWh kostet. Man kann auch mit Dünnschichtmodulen nur 60 W/wm erzielen, mit Monokristalienen dagegen mehr als 150 W. Trotzdem ist die kWh von den Monokristalienen nicht billiger.

Jetzt sind wir wieder beim Stirling-Motor. Warum hat sich wohl der solare Stirling nicht durchgesetzt?

Ganz einfach: Die Kosten pro installiertem kW sind viel zu hoch. Die mechan. Probleme ignorieren wir mal.

Peltierelemente kosten dagegen nur etwa 2.000 ¤/kW, PV kostet derzeit rund 4.000 ¤/kW.

Dieses Problem wurde doch bei therm. Solarkollektoren mit entsprechenden Isolierglasschichten weitgehend gelöst.

Reply to
Emil Naepflein

Die Peltierelemente haben wie die Solarzellen einen MPP. Die maximale Leistung erhält man wenn die Last dem Innenwiderstand entspricht.

Reply to
Emil Naepflein

Es gab irgendwo ein Bild, nicht auf dieser Webseite. Aber es ist im wesentlichen so dass der MPP genau dann erzielt wird wenn die Last den gleiche Widerstand wie der Innenwiderstand des Peltierelementes hat.

Reply to
Emil Naepflein

X-No-Archive: Yes

begin quoting, Emil Naepflein schrieb:

Du antwortest mit Eigenschaften von TEC auf eine Bemerkung, die sich auf rotierende Maschinen bezog.

Komplett flasch, sowohl für PV als auch für TEC.

Gruß aus Bremen Ralf

Reply to
Ralf Kusmierz

X-No-Archive: Yes

begin quoting, Emil Naepflein schrieb:

Was ist "Innenwiderstand des Peltierelementes"? Der elektrische Widerstand des PE dissipiert Stromwärme, wodurch sich die Temperaturverteilung und damit die Quellspannung ändert. Das TEG 127-150-22 hat lt.

folgende Daten:

l*b*h Leerlauf- Kurz- Wider- Thermo- Wärme- el. spannung schluss- stand kraft leitwert Leistung strom (Ri) (V/K) (W/K) bei DT=100K

40x40x3,4 5,38 3,49 1,54 0,054 0,696 4,70

Wenn es an einem Lastwiderstand von 1,54 Ohm 4,70 W abgeben soll, dann müßte die Spannung 2,69 V und der Strom 1,75 A betragen, das sind genau die Hälfte der Leerlaufspannung und des Kurzschlußstroms - hm, das wäre dann tatsächlich ein lineares Verhalten. Das ist bei Solarzellen deutlich anders.

Gruß aus Bremen Ralf

Reply to
Ralf Kusmierz

Was ist daran falsch wenn man den kalten Teil des Peltierelements mit der Umgebungsluft kühlt?

Reply to
Emil Naepflein

Noch einer:

formatting link

Reply to
Emil Naepflein

Hallo, Emil,

Du (netnewsegn) meintest am 13.06.08:

So möchte ich aber ungern eine "Energiequelle" betreiben.

Viele Gruesse! Helmut

Reply to
Helmut Hullen

PolyTech Forum website is not affiliated with any of the manufacturers or service providers discussed here. All logos and trade names are the property of their respective owners.