Die Aktivitäten im Bereich solarer Energiesysteme konzentrieren sich auf die anwendungsnahe Weiterentwicklung und Forschung im Bereich der Solartechnik (v.a. solarthermische Anwendungen) und der Gebäudesystemtechnik. 

Neben der kundenspezifischen, messtechnischen Untersuchung von Komponenten und Systemen auf Basis der technischen Infrastruktur eines ehemals akkreditierten Solar-Prüflabors geht es in anwendungsorientierten Forschungsarbeiten um die verbesserte Systemintegration thermischer Solartechnik durch den Einsatz zusätzlicher, effizienter Technologien (wie Hybrid-Kollektoren, Latentwärmespeicher und Wärmepumpen). Ein aktueller Forschungsschwerpunkt ist die Weiterentwicklung photovoltaisch-thermischer Kollektoren insbesondere zur Bereitstellung von Niedertemperaturwärme z.B. zum Einsatz in sogenannten kalten Nahwärmenetzen.

Als Hochschulinstitution liegt uns die praxisorientierte Ingenieurs-Ausbildung am Herzen, vor allem in den Studiengängen "Erneuerbare Energien / Energiesystemtechnik" und "Umweltingenieurwesen". In diesem Zusammenhang bestehen für Studierende zahlreiche Möglichkeiten, Projekt- und Abschlussarbeiten experimentell zu untermauern und ihre Praxisphase durchzuführen. Darüber hinaus wird im Rahmen der "Saarländischen Lerninitiative für nachhaltige Energienutzung“ (SALINE) ein Schüler-Solarlabor angeboten.

Die Ausstattung des Solarlabors basiert auf der technischen Infrastruktur eines seit 1995 im Kundenauftrag tätigen und seit 2001 akkreditierten Prüflabors für thermische Solaranlagen und Solarkollektoren (ehemals TZSB). Das Labor ist im Hochschultechnologiezentrum (HTZ) der htw saar im InnovationsCampus Saar in Saarbrücken-Burbach angesiedelt.

Das leicht zugängliche Prüfdach verfügt bei einer Gesamtfläche von 450 m² über zahlreiche Möglichkeiten der Aufständerung und messtechnischen Ausstattung von Solarthermiekollektoren, Photovoltaik-Modulen und PVT-Kollektoren auf festen (im Neigungswinkel von 30° und 45°) und zweiachsig nachführbaren Solartrackern (für je bis zu 2 Module). Die auf dem Prüfdach installierten Wärme- und Stromerzeuger können z.T. auch an in den Laborräumen installierte Anlagen (thermische Solaranlagen zur Trinkwassererwärmung, solare Wärmepumpensysteme,...) angeschlossen und betrieben werden-

In den vier zur Verfügung stehenden Laborräumen sind unter anderem klimatisierte Prüfstände zur Untersuchung von Wärmespeichern (sensibel, latent, thermochemisch) und eine Hardware-in-the-loop (HiL) Testeinrichtung für Solare Wärmepumpensysteme untergebracht. Ein Solar-Simulator für Kollektoren und Photovoltaik-Module bis zu 2 m² Bruttofläche vervollständigt die Ausstatttung.

Die messtechnische und hydraulische Ausstattung erlaubt die Untersuchung von Solarkomponenten in Anlehnung an folgende Normen bzw. Standards

• EN 12975 -1 und ISO 9806: Leistungs-, Dauerhaltbarkeits- und Zuverlässigkeitsprüfungen von thermischen Solarkollektoren und PVT-Kollektoren, z.B.:
  - Bestimmung der Wirkungsgrad- bzw. Leistungskennlinie, der Einstrahlwinkel-Kollektorfaktoren, der effektiven Wärmekapazität und der Kollektorerträge 
  - Ermittlung der Stillstandstemperatur unter Referenzbedingungen
  - Thermische Schockprüfungen, Überdruckprüfung, Hagelschlagprüfung

• EN 12976-1,2 und ISO 9459,5: Leistungs-, Dauerhaltbarkeits- und Zuverlässigkeitsprüfungen von solarthermischen Kompaktanlagen, z.B.:
  - dynamische Leistungscharakterisierung von solaren Trinkwasserwärmungsanlagen
  - Überprüfung der Sicherheitsaustattung (inkl.Übertemperaturprüfung)
  - Ermittlung des Lasthaltevermögens der Anlagen
  - Ertragsvorhersagen auf Basis der ermittelten Anlagenparameter
  
  

• EN 12977-1,2,3,4,5: Komponentenorientiertes Prüfverfahren für solarthermische Anlagen zur Trinkwassererwärmung und Raumheizung:
  - Leistungscharakterisierung des Wärmespeichers 
  - Reglertest
  - TRNSYS-Ertragsvorhersagen basierend auf den Ergebnissen der Komponentenprüfungen
  

• Hardware-in-the-loop (HiL) Testeinrichtung für Solare Wärmepumpensysteme (aufgebaut im Rahmen des EFRE-Forschungsprojektes „SolWP-Hybrid“ in Kooperation mit der UdS)
  - Emulation eines Einfamilienhjauses entsprechend IEA/SHC Task 44, Annex 38
  - Wärmesenken bis 15 kW (Raumheizung) bzw. 60 kW (Trinkwarmwasser)
  - Elektrische Lasten bis 5.4 kW
  - Emulation von PV oder PVT-Modulfeldern bis zu 2 x 10 kW elektrisch, von Solarthermiekollektoren oder PVT-Kollektoren bis zu 15 kW thermisch
  - Emulation von Wärmequellen für Sole-Wärmepumpen (Erdreich, Luft)

Projekt- und Abschlussarbeiten

Aktuell betreute studentische Arbeiten 

• Experimentelle Untersuchung fassadenintegrierter PVT-Kollektoren zur Bestimmung des Einflusses verschiedener Montagevarianten auf die Nutzung als direkte Wärmequelle für Sole-Wärmepumpensysteme mit begleitenden Ertragssimulationen mit Polysun (Bachelorthesis 2025, EEB)
• Experimentelle Untersuchung und Ermittlung der Leistungsparameter eines optimierten Retrofit-PVT-Kollektor-Prototyps mit zusätzlichem, rückseitigen Luft-Wärmeübertrager (Bachelorthesis 2025, EEB)
• Experimentelle Untersuchung und Ermittlung der Leistungsparameter mittels dynamischen Kollektortests eines PVT-Kollektors (Bachelorthesis 2025, EEB)
• Experimentelle Untersuchung bifazialer PV-Module und Ertragsimulationen bei unterschiedlicher Ausrichtung und Albedo (Bachelorthesis 2025, EEB)
• Modellierung, Simulation und Optimierung von Wärme- und Kältenetzen der 5. Generation mit (Retrofit-)PVT-Freiflächenanlagen als Wärmequelle (Bachelorthesis 2025, EEB)
• Vergleichende Messungen und Analyse der erreichbaren Messunsicherheiten unterschiedlicher Sensoren zur Messung der solaren Bestrahlungsstärke Modellierung, Simulation (Projektarbeit 2025 EEB)
• Messtechnische Untersuchung der thermischen Leistung eines Vakuumröhrenkollektors mit rückseitigen Parabolrinnenreflektoren (Umweltprojekt III 2025, UIB)

Forschungsprojekte

aktuell:
Retrofit-PVT-Nahwärme: Weiterentwicklung zur Serienreife und Leistungstest eines innovativen, solaren Wärmeübertragers mit zu-sätzlichem, rückseitigem Luft-Wärmeübertrager zum Retrofit von PV-Modulen insbesondere zur Verwendung in PV-Freiflächenanlagen als Wärmequelle für kommunale Nahwärmenetze (klassische Initialförderung der htw saar) 
PVT-Nahwärmepotential Saar: Identifikation geeigneter Standorte für kalte Nahwärmenetze in Bestandsquartieren im Saarland. Exemplarische Dimensionierung, Simulation und Bewertung eines gut geeigneten Standort für ein kaltes PVT-Nahwärmenetz (gefördert in "Drittmittel.Transformation,Saarland" im Landesforschungsförderungsprogramm (LFFP) Saar) 

abgeschlossen: 
SolWP-Hybrid: Solare Wärmepumpensysteme mit Stromspeicher als Hybridsysteme zur Wärme- und Stromversorgung von Gebäuden. Das Projekt wurde im operationellen Programm EFRE Saarland 2014-2020 im Ziel "Investitionen in Wachstum und Beschäftigung", Europäischer Fond für Regional Entwicklung, gefördert.

Veröffentlichungen

Veröffentlichungen finden Sie hier

Das Labor für Solare Energiesysteme wird aus Mitteln des Landesforschungsförderungsprogrammes des Saarlandes gefördert. Für diese Förderung bedanken wir uns!