PVT-Kollektor vereint Solarthermie und Photovoltaik

Hybridkollektoren wandeln Sonnenlicht in Strom und Wärme um

Geht es um die Nutzung solarer Strahlungsenergie, stehen heute grundsätzlich zwei Systeme zur Auswahl: Während die Photovoltaik das Sonnenlicht zur Stromerzeugung nutzt, wandelt die Solarthermie Strahlung in Wärme um. Die Photothermie verbindet beides in einem Hybrid-Solarmodul:

• Vorderseite: Hier besteht er aus effizienten Solarzellen, die das Funktionsprinzip der Photovoltaik zur Stromgewinnung nutzen.
• Rückseite: Hier befinden sich wasserführende Leitungen oder luftführende Kanäle. Diese nehmen die Abwärme der Solarzellen auf, um sie für die Heizung, die Warmwasserbereitung oder die Lüftung nutzbar zu machen.  

Photothermie kühlt die Photovoltaik mit Solarthermie

Durch den speziellen Aufbau der PVT-Kollektoren führt die Solarthermie Wärme von den Solarzellen ab. Sie kühlt Letztere und sorgt auf diese Weise für einen höheren Wirkungsgrad der Stromgewinnung. Begründen lässt sich das mit dem Widerstand der Solarzellen. Dieser steigt mit der Temperatur an, was im Normalfall zu einer geringeren Leistung führt. Die Hybridkollektoren einer Photothermie-Anlage beugen dem vor und sorgen im Sommer nicht nur für nutzbare Wärme, sondern auch für einen höheren Ertrag an Solarstrom.

Verschiedene Bauarten von PVT-Kollektoren  

Der oben beschriebene Aufbau kennzeichnet den Stand der Photothermie-Technik, wie er heute von verschiedenen Herstellern angeboten wird. Neben diesem gibt es weitere Ausführungen. So stehen auch Solar-Hybridkollektoren zur Wahl, die Solarthermie und Photovoltaik auf einer Ebene miteinander verbinden. Möglich ist das mit einem gedämmten Kasten, an dessen Oberfläche Solarzellen und Absorber für die Solarthermie nebeneinander angeordnet sind. Infrage kommt diese Variante vor allem dann, wenn die Wärmeerzeugung im Vordergrund steht oder hohe Temperaturen gefragt sind. In allen anderen Fällen eignen sich die oben beschriebenen PVT-Kollektoren besser.  

Vorteile und Nachteile von PVT-Kollektoren auf dem Hausdach

Ein großer Vorteil der Hybrid-Solarmodule ist die beschriebene Kühlung der Solarzellen. Denn diese lässt den Wirkungsgrad steigen und führt damit auch zu einem höheren Ertrag. Günstig ist darüber hinaus auch die optimale Flächenausnutzung. Denn anders als bei konventionellen Systemen teilen sich Photovoltaik und Solarthermie mit PVT-Kollektoren jeden Quadratmeter Dachfläche. Zudem bieten Hybridkollektoren optisch Vorteile. Sie verfügen über eine einheitliche Oberfläche und lassen sich so bestmöglich in bestehende Dachstrukturen integrieren.

Staatliche Förderung der Photothermie mit PVT-Kollektoren

Während Fördermittel für die Photovoltaik rar sind, gibt es staatliche Unterstützung für alle, die PVT-Kollektoren auf dem eigenen Dach installieren. Werden diese als Wärmeerzeuger oder Wärmequelle für Wärmepumpen eingesetzt, erhalten Sanierer mindestens fünf Jahre alter Häuser einen Zuschuss. Wie sich dieser zusammensetzt und wie die Förderung für Hybrid-Solarmodule zu beantragen ist, erklären wir in unserem  Förderüberblick.

Einsatz nicht immer wirtschaftlich

Nachteilig ist vor allem der Preis der Photothermie, der in der Regel über dem von Solar- oder Photovoltaikmodulen liegt. Durch diesen lassen sich hybride Solarzellen nur unter bestimmten Voraussetzungen wirtschaftlich einsetzen. Ein weiterer Nachteil: Die Photovoltaik-Solarthermie-Kombimodule liefern Wärme mit einem geringeren Temperaturniveau. Vor allem in Wohngebäuden lässt sich die Energie dabei nicht immer sinnvoll verwenden. Kommen gedämmte Solar-Hybridkollektoren zum Einsatz, bei denen Solarzellen und Solarleitungen in einem isolierten Kasten sitzen, führt das unter Umständen sogar zu einer sinkenden Effizienz. Denn die Luft kann sich dann nicht abkühlen und der Wirkungsgrad der Solarzellen sinkt.

Vor- und Nachteile im Überblick

Die folgende Tabelle zeigt, wo bei einem Hybridkollektor die größten Vor- und Nachteile liegen.

In diesen Bereichen lohnen sich innovative Photothermie-Anlagen

Grundsätzlich lassen sich PVT-Kollektoren überall dort einsetzen, wo Wärme und Strom benötigt wird. In Nichtwohngebäuden kommt die thermische Energie dabei technischen Prozessen zugute. Sie lässt sich zur  Warmwasserbereitung  einsetzen oder zur  Unterstützung der Heizung  nutzen. Möglich ist das jedoch nur, wenn die gewonnene Wärme mit einem Temperaturniveau von bis zu 60 Grad Celsius technisch nutzbar ist und größtenteils auch genutzt wird. Denn andernfalls sind die Einsparungen unter Umständen zu gering, um einen wirtschaftlichen Betrieb zu ermöglichen.

PVT-Module und Wärmepumpe als effiziente Kombination

In kleineren Gebäuden ist der Wärmebedarf vor allem im Sommer so gering, dass sich die Mehrkosten der Hybridkollektoren nicht immer lohnen. Anders verhält es sich allerdings, wenn Sie die Photothermie-Anlage mit einer Wärmepumpe kombinieren. Dann nutzt letztere die von den hybriden Solarzellen gewonnene Wärme als Energiequelle. Die Wärmepumpe arbeitet effizienter, verbraucht weniger Strom und deckt einen Teil des eigenen Bedarfs mit dem selbst geernteten Solarstrom.

Besonders günstig: PVT-Module und Wärmepumpe für das Erdreich

Kombinieren Sie Photothermie mit einer Erdwärmepumpe, ist der Effizienzvorteil besonders groß. Denn überschüssige Wärme  lässt sich dann im Sommer in den Erdboden einlagern. Das funktioniert mit Sonden oder Flachkollektoren und führt dazu, dass die Erdreichtemperatur steigt. Sole-Wasser-Wärmepumpen arbeiten dadurch effizienter und verbrauchen weniger Strom. Ein Umstand, durch den auch Ihre Heizkosten sinken.