Solardachpfanne.NRW

Die Solardachpfanne SDP-MH wurde zusammen mit der TH Köln auf ihre Betretbarkeit getestet. Dafür wurde die Solardachpfanne zunächst mechanisch belastet und im Anschluss die elektrische Leistung gemessen. Bis zu einer Belastung von 300 kg auf einem Durchmesser von 110 mm (0,3 MPa) kam es zu keiner signifikanten Leistungsreduktion (< 5%). Die Tragfähigkeit des Moduls ist bis 0,4 MPa gewährleistet. 

• Betretbar bis 150 kg*

*Für Installation und Servicezwecke

Gemäß der IEC-Zertifizierung für PV-Module wurde die Solardachpfanne erfolgreich auf die Widerstandsfähigkeit gegen Hagelschlag getestet.

Die Mindestanforderung sieht den Beschuss mit folgenden Parametern vor:

• 25 mm Hagelkorndurchmesser
• 23 m/s (83 km/h)
• 2  Joule Aufprallenergie

Die Solardachpfanne wurde zusätzlich nach den erhöhten Anforderungen nach VKF getestet und mit einer Hagelschlagwiderstandsklasse HW 4 eingestuft.

Im Zuge der Tests wurde eine 10-fach höhere Aufprallenergie, als der IEC-Standard sie vorschreibt, erfolgreich getestet.

• 45 mm Hagelkorndurchmesser
• 30,7 m/s (110 km/h)
• 20 Joule Aufprallenergie

Um die elektrische und thermische Leistungsfähigkeit der Solardachpfanne evaluieren zu können, wurden auf dem Dach der Bibliothek der TH Köln zwei Testdachflächen aufgebaut. Die eine Dachfläche wurde mit der Solardachpfanne (SDP-MH 14.5W) und die andere Dachfläche als Referenz mit einer aufgeständerten "Standard" Photovoltaik-Anlage ausgestattet. Beide Anlagen wurden an das Netz angeschlossen und mit solaren Einstrahlungs- und Temperatursensoren ausgerüstet.

Zusätzlich wurde jeweils eine Luft-Wasser-Wärmepumpe mit Warmwasserspeicher unter den Testdachflächen aufgestellt. Die Solardachpfannen wurden mit Hilfe eines Sammelrohrs im Firstbereich an die Wärmepumpe angeschlossen. Hier arbeitet ein temperaturdifferenzgesteuerter Rohrlüfter, welcher die von den Solardachpfannen angewärmte Luft der Wärmepumpe zur Verfügung stellt. Durch die angewärmte Luft verbessert sich der Wirkungsgrad der Wärmepumpe (COP - Coefficient of Performance), sodass diese weniger Strom für die Bereitstellung der benötigten Wärmemenge aufnehmen muss. Im Gegensatz dazu saugt die Wärmepumpe bei der Referenzdachfläche nur die Außenluft an. 

Über den Zeitraum von einem Jahr wurde unter anderem die erzeugte elektrische Energie beider Photovoltaikanlagen, die thermische Energie, welche die Solardachpfannen der Wärmepumpe zur Verfügung gestellt haben, sowie der Strombedarf, den die Wärmepumpen bezogen haben, um eine definierte Wärmemenge zur Verfügung zu stellen, erfasst und bewertet. 

In diesem Zeitraum wurde die Regelung des Abwärmenutzungssystems (Thermiesystem) der Solardachpfanne optimiert. Ziel war es, die durch die Solardachpfannen angewärmte Luft möglichst energieeffizient der Wärmepumpe zur Verfügung zu stellen.  So konnte vor allem in der Übergangsjahreszeit eine COP-Steigerung von über 25% erreicht werden. Die Ergebnisse haben gezeigt, dass die Solardachpfanne in der Lage ist, einen signifikanten Beitrag zur Wärmeversorgung von Gebäuden zu leisten.

Der elektrische Ertrag beider Anlagen ist dabei sehr vergleichbar. Für den direkten Vergleich wurde die Performance Ratio, also das Leistungsverhältnis von dem maximal möglichen zum tatsächlich erreichten Ertrag, der beiden Anlagen berechnet und verglichen. Bei der aufgeständerten Photovoltaik-Anlage lag die Performance Ratio im Schnitt bei ca. 88%. Bei der Solardachpfanne war die Performance Ratio im Schnitt ca. 2% niedriger, lag damit aber ca. 11% höher als bei normalen BIPV-Anlagen (gebäudeintegrierten Photovoltaik-Anlagen).

Die Ergebnisse zeigen, dass die Solardachpfanne mit ihrem innovativen Aufbau die Nachteile von klassischen BIPV-Systemen in Vorteile verwandelt, indem der Wärmeeintrag nicht zu einer Minderung des elektrischen Ertrages führt, sondern vielmehr der thermische Eintrag für die Wärmeversorgung in Gebäuden und somit deutlich mehr Energie durch die gleiche Dachfläche nutzbar gemacht wird.