Was ist ein PVT-Kollektor?
Ein PVT-Kollektor ist ein Hybridsystem, das sowohl Strom aus Photovoltaikzellen (PV) als auch Wärme (Thermie) durch Sonneneinstrahlung und Umgebungsluft erzeugen kann. Auf der Oberseite des Kollektors sind die üblichen PV-Zellen angebracht, die per Kabel zu Strings verbunden und an den Wechselrichter angeschlossen werden.
Von Tobias Otto und Sascha Beetz
(13. Februar 2024) Auf der Unterseite befinden sich mit Flüssigkeit gefüllte Rohre oder Taschen, die als Wärmequelle etwa für eine Wärmepumpe dienen. Die Module werden hintereinander mit Schläuchen oder Rohren verbunden und dann in die Heizzentrale geführt, die meist im Keller steht. Die Technik ist verglichen mit PV-Modulen zwar kostenintensiver und auch aufwendiger, und nicht jeder PV-Installationsbetrieb kann die Installation von PVT umsetzen. Jedoch ergibt sich durch die Doppelnutzung der Fläche eine besonders hohe Gesamteffizienz.
Oben Strom, unten Wärme: PVT-Module vereinen beides auf der gleichen Fläche.
Was ist der Vorteil gegenüber separater PV und Solarthermie?
Da beide Technologien übereinander kombiniert werden, ist im Vergleich zum separaten Dachaufbau ein wesentlich geringerer Platzbedarf notwendig. Die Technologien ergänzen sich sogar recht gut: Durch die Wärmeabführung auf der Unterseite werden die PV-Zellen „gekühlt“ und sind dadurch bei höheren -Außentemperaturen effizienter als „einfache“ PV-Module.
Benötige ich dann noch ein Außengerät oder Erdkollektoren?
In den meisten Fällen, ja. PVT-Kollektoren können zumeist eine Ergänzung, im Neubau oder bei sehr guter Dämmung und entsprechend niedriger Heizlast des Gebäudes auch eine Alternative zur reinen Luft- oder Erdwärmepumpe sein, zum Beispiel wenn die Platzverhältnisse am Boden begrenzt, aber auf dem Dach vorhanden sind (dichte Innenstadtbebauung). Abhängig vom Heizbedarf können auch mehrere Wärmequellen für die Wärmepumpe kombiniert werden wie PVT und Erdsonden. So wäre mithilfe der PVT auch eine Regeneration der Erdsonden im Sommer möglich, um eine Auskühlung des Erdbodens im Winter zu verhindern, wie sie sonst über mehrere Jahre stattfinden könnte.
Wie effizient sind die PVT-Kollektoren im Vergleich?
Insbesondere in den kalten Monaten liefern PVT wie auch solarthermische Anlagen grundsätzlich deutlich weniger Wärme über Sonneneinstrahlung. Abhängig von der eingesetzten PVT-Technologie können die Kollektoren über die Umgebungsluft dennoch als Wärmequelle für Wärmepumpen genutzt werden, wie das nachfolgende Forschungs-projekt zeigt: Das vom Bundeswirtschaftsministerium (BMWK) geförderte Projekt „PVTsolutions“ hat Wärmepumpen in Kombination mit mehreren PVT-Technologien und Sole- und Luft-Wasser-Wärmequellen verglichen. Wenn die Kollektorfläche ausreichend groß dimensioniert ist, können manche PVT-Wärmepumpenkombinationen sogar höhere Jahresarbeitszahlen erreichen als eine Luft-Wasser-Wärmepumpe. Auf der Intersolar-Messe 2023 erhielt beispielsweise ein PVT-Modul den Innovationspreis. Die Gesamteffizienz des Moduls (Strom und Wärme) beträgt laut Herstellerangaben 80 %.
Wie sieht es mit Verfügbarkeit und Markteinführung von PVT-Kollektoren aus?
PVT-Kollektoren sind schon seit vielen Jahren auf dem Markt, führen jedoch ein Nischendasein. Die Kombination mit einer Wärmepumpenanlage ist dagegen noch relativ neu. Seit diesem Jahr lässt sich eine zunehmende Markteinführung von weiteren Herstellern beobachten. Im nächsten Jahr sollen laut Expertinnen und Experten Gesamtsysteme großflächig verfügbar sein. Das vom BMWK geförderte Nachfolgeforschungsprojekt „IntegraTE – Initiative zur Marktetablierung und Verbreitung von PVT-Kollektoren und Wärmepumpen im Gebäudesektor“ zielt auf eine größere Verbreitung und Bekanntheit von PVT in Forschung, Industrie und Handwerk ab. Die im Rahmen der beiden Forschungsprojekte bisher erzielten Ergebnisse lassen auf eine interessante Hybridtechno-logie hoffen.
Tobias Otto ist hauptberuflicher PV-Referent beim Solarenergie-Förderverein Deutschland e.V.
Sascha Beetz Diplom-Geograph und Energieberater für die Verbraucherzentrale NRW in Bonn