Was sind konzentrierte Solarmodule?
Konzentrierte Photovoltaik (CPV) bĂŒndelt Sonnenlicht mit Linsen oder Spiegeln auf besonders hoch-effiziente Solarzellen. Das Ergebnis sind Wirkungsgrade, die deutlich ĂŒber konventionellen Modulen liegen können. CPV benötigt allerdings direkte Sonneneinstrahlung und NachfĂŒhrsysteme, weshalb die Technologie vor allem fĂŒr Standorte mit hoher Direktstrahlung interessant ist. Hier erfĂ€hrst du, wie CPV funktioniert, welche Varianten es gibt, worin die Vorteile liegen, welche Grenzen bestehen und in welchen Projekten CPV sinnvoll ist.
Grundprinzip & Varianten
Bei CPV sammeln optische Konzentratoren (Fresnel-Linsen, Parabolspiegel) Sonnenlicht und fokussieren es auf kleine Solarzellen, hĂ€ufig Mehrfachsolarzellen (Multi-Junction), die verschiedene Spektralbereiche separat umsetzen. Je nach Konzentrationsfaktor unterscheidet man Low-, Medium- und High-Concentrating PV. Je höher die Konzentration, desto kleiner dĂŒrfen die Zellen sein â dafĂŒr steigen Anforderungen an Optik, KĂŒhlung und die Zweiachs-NachfĂŒhrung, um das Maximum aus der direkten Sonneneinstrahlung zu holen.
Komponenten & NachfĂŒhrung
Wesentliche Bausteine
- Konzentrator (Linse/Spiegel) zur LichtbĂŒndelung
- Hochleistungszellen (Multi-Junction) mit sehr hoher Effizienz
- NachfĂŒhrsystem (ein-/zweiachsig) fĂŒr exakte Ausrichtung
- KĂŒhlung/Heatspreader zur Ableitung von WĂ€rme
- Unterkonstruktion, Steuerung, Monitoring
Warum NachfĂŒhrung Pflicht ist
CPV gewinnt, wenn direkte Strahlung die Optik trifft. Schon geringe Abweichungen verringern den Ertrag. PrĂ€zise NachfĂŒhrung stellt sicher, dass der Fokuspunkt auf der Zelle bleibt â ĂŒber den gesamten Tages- und Jahresverlauf.
Vorteile & Grenzen
StÀrken
- Sehr hohe Zellwirkungsgrade und FlÀchennutzung bei geeigneten Standorten
- Weniger Halbleitermaterial, da Zellen klein sein können
- Spannend fĂŒr Solarparks in Regionen mit hoher Direktstrahlung
Zu beachten
- Hohe SystemkomplexitĂ€t (Optik, NachfĂŒhrung, KĂŒhlung)
- WetterabhÀngigkeit: Diffuslicht bringt deutlich weniger
- Kaum relevant fĂŒr typische HausdĂ€cher in Mitteleuropa
Vergleichstabellen
| Technologie | Konzentrationsfaktor | NachfĂŒhrung | Einsatz | StĂ€rken | Zu beachten |
|---|---|---|---|---|---|
| Low/Medium CPV | ~2Ăâ100Ă | Ein-/zweiachsig | Industrielle DĂ€cher, sonnige Regionen | Einfachere Optik, moderater Aufwand | AbhĂ€ngig von Direktstrahlung |
| High CPV | >100Ă | Zweiachsig | Solarparks | Maximale FlĂ€cheneffizienz | Hohe PrĂ€zisions- & KĂŒhlanforderungen |
| Einsatzszenario | Empfehlung | BegrĂŒndung |
|---|---|---|
| Solarpark in WĂŒsten-/Sonnenregion | High CPV | Höchste Direktstrahlung, NachfĂŒhrung wirtschaftlich |
| Industriehalle im SĂŒden | Medium CPV oder Mono | AbhĂ€ngig von Strahlung & Dachstatik |
| MitteleuropĂ€isches Einfamilienhaus | Monokristallin | Diffuslichtanteil zu hoch fĂŒr CPV |
Praxisbeispiele & Einsatzfelder
Beispiel 1: Solarpark (zweiachsig)
In einer Region mit sehr hoher Direktstrahlung kann High-CPV erhebliche ErtrĂ€ge je FlĂ€che liefern. Die SystemkomplexitĂ€t (Linsen, Tracker, KĂŒhlung) erfordert jedoch erfahrene EPC-Partner und prĂ€zise Wartung.
Beispiel 2: Industriedach
Bei ausreichender Statik und unverschatteten FlÀchen kann Medium-CPV interessant sein. FÀllt der Standortcheck schwÀcher aus, ist klassisches Mono meist robuster und einfacher zu betreiben.
Planungstipps & typische Fehler
Tipps
- Standortanalyse: Anteil direkter Strahlung quantifizieren
- Tracker-Genauigkeit & Wartungskosten realistisch kalkulieren
- Optik/KĂŒhlung so auslegen, dass Hotspots vermieden werden
- Vergleich mit konventioneller PV in LCOE-Betrachtung
HĂ€ufige Fehler
- CPV auf diffuse Standorte planen
- Wartung & Kalibrierung der NachfĂŒhrung unterschĂ€tzen
- KĂŒhlung vernachlĂ€ssigen â Leistungsabfall
FAQ
Ist CPV fĂŒr WohnhĂ€user sinnvoll?
In Mitteleuropa selten â der Diffuslichtanteil ist zu hoch, NachfĂŒhrung lohnt meist nicht.
Welche Wartung braucht CPV?
RegelmĂ€Ăige Justage/Service der Tracker, Reinigung der Optiken und Thermalmanagement-PrĂŒfungen.
Wie vergleiche ich CPV mit klassischer PV?
Ăber LCOE (Stromgestehungskosten) und standortbezogene Ertragsmodelle â nicht nur kWp-Preise.
Kann CPV mit Speicher kombiniert werden?
Ja, auf AC- oder DC-Seite â wirtschaftlich wie ĂŒblich separat rechnen.
Ist CPV wetteranfÀlliger?
Optik/Mechanik sind sensibler als flache Module; professionelle Auslegung ist Pflicht.
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