Fünf Fragen zu PVT-Kollektoren
1. Was ist ein PVT-Kollektor?
Ein PVT-Kollektor ist ein Hybridsystem, welches sowohl Strom aus Photovoltaikzellen (PV) als auch Wärme (T - 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.
Auf der Unterseite befinden sich mit Flüssigkeit gefüllte Rohre oder Taschen, die als Wärmequelle z.B. 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 aufwändiger, und nicht jeder PV-Installationsbetrieb kann die Installation von PVT umsetzen. Jedoch ergibt sich durch die Doppelnutzung der Fläche eine besonders hohe Gesamteffizienz.
© Sunmaxx Abb 1— Oben Strom, unten Wärme. PVT-Module vereinen beides auf der gleichen Fläche. Quelle: Mahle/ Sunmaxx •
2. 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.
3. Benötige ich dann noch ein Außengerät oder Erdkollektoren?
Nein, das ist der große Vorteil von PVT! Wärmepumpen benötigen oft ein Außengerät (Luft/Wasser-WP) oder andere Wärmequellen, z.B. das Erdreich. Beides benötigt Platz auf dem Grundstück oder eine Tiefenbohrung. Einige Außengeräte können empfindliche Ohren aufgrund ihrer Geräusche stören. PVT-Kollektoren können deshalb eine gute Alternative zu den vorgenannten Wärmequellen sein, vor allem wenn die Platzverhältnisse am Boden begrenzt, aber auf dem Dach vorhanden sind (Beispiel dichte Innenstadtbebauung). Abhängig vom Heizbedarf können auch mehrere Wärmequellen für die Wärmepumpe kombiniert werden. Zum Beispiel PVT und Erdsonden. So wäre mit Hilfe der PVT auch eine Regeneration der Erdsonden im Sommer möglich, um eine Auskühlung des Erdbodens im Winter zu verhindern.
4. Wie effizient sind die PVT-Kollektoren im Vergleich?
Insbesondere in den kalten Monaten liefert die 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 nachfolgende Forschungsprojekte zeigen.
Das vom 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 wird, können manche PVT-Wärmepumpenkombinationen sogar höhere Jahresarbeitszahlen erreichen als eine Luft/Wasser-Wärmepumpe.
Auf der Intersolar-Messe 2023 erhielt z.B. ein PVT-Modul den Innovations-Preis. Die Gesamteffizienz des Moduls (Strom und Wärme) beträgt laut Herstellerangaben 80 %.
Abb 2 — Jahresarbeitszahl der PVT-Wärmepumpensysteme im Vergleich zu Luft- und Sole-Wärmepumpen-systemen. Quelle: Fraunhofer ISE •
5. Wie sieht es mit Verfügbarkeit und Markteinführung von PVT-Kollektoren aus?
Einige wenige Anbieter sind schon länger am Markt. Seit diesem Jahr lässt sich eine zunehmende Markteinführung von weiteren Herstellern beobachten. Im nächsten Jahr sollen laut Expert*innen Gesamtsysteme großflächig verfügbar sein. Das vom BMWK geförderte Nachfolge-Forschungsprojekt “IntegraTE” 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 Hybridtechnologie hoffen, die wir im Auge behalten wollen!