Forschende unter der Leitung von Wissenschaftlern der Southeast University in China haben ein selbstversorgendes photovoltaisch-thermoelektrisches Generatorsystem (PV-TEG) entwickelt, das Hotspots in Solarmodulen erkennen, lokale Wärme regulieren und Überwachungsdaten drahtlos übertragen soll. Das System nutzt eine Anordnung aus vier thermoelektrischen Generatoren (TEGs), die aus Temperaturunterschieden Strom erzeugen und zugleich Signale liefern, die bei der Lokalisierung thermischer Anomalien helfen.

Zunächst modellierten die Forschenden eine 500 mm × 500 mm große Photovoltaikfläche, die mit vier TEGs und einem Aluminiumkühlkörper ausgestattet war. In Simulationen erzeugten unterschiedliche Hotspot-Positionen charakteristische Spannungsmuster an den Geräten, die das Team nutzte, um die Anomalien zweidimensionalen Koordinaten zuzuordnen. Die simulierten lokalen Temperatursenkungen lagen zwischen 8,15 K und 12,40 K.

Das Team testete das System außerdem im Freien auf einer Solaranlage auf dem Dach einer Telekommunikationseinrichtung in Taizhou im Osten Chinas. Um die Erkennungsgenauigkeit zu beurteilen, erzeugten die Forschenden an drei Stellen mithilfe von schwarzem Klebeband thermische Störungen, maßen die Spannungsreaktionen der TEGs und verglichen die rekonstruierten Positionen mit Infrarotaufnahmen.

Bei den Freilandtests lokalisierte das System Hotspots mit einem Fehler von etwa 9,93 mm. Am Messpunkt senkte es die Temperatur der PV-Oberfläche um bis zu 7,7 °C; über den überwachten Bereich betrug die durchschnittliche Senkung 5,4 °C.

Die Überwachungselektronik funktionierte ohne externe Stromversorgung. Sie nutzte einen Superkondensator, der bei 4,0 V den Betrieb auslöste und bei 2,8 V zum Aufladen abgeschaltet wurde. Während eines zehnstündigen Tests am Tag führte das System etwa 45 drahtlose Übertragungen durch.

Die Forschenden erklären, sie wollten die Leistung bei elektrisch erzeugten Hotspots und unter komplexeren Bedingungen im Freien untersuchen. Die Arbeit, an der Wissenschaftler der Southeast University und der University of Technology Sydney beteiligt waren, wurde in Applied Thermal Engineering unter dem Titel „A self-powered PV-TEG system for integrated hotspot monitoring and local thermal management based on thermoelectric voltage response“ veröffentlicht.

Quellen: pv magazine.