Hybridkollektoren für Photovoltaik und Solarthermie
Letztes Update: 22. Juni 2024
Hybridkollektoren für Photovoltaik und Solarthermie kombinieren die Vorteile beider Technologien. Sie erzeugen sowohl Strom als auch Wärme und sind besonders effizient im Zusammenspiel mit Wärmepumpen. Erfahren Sie, wie diese Technologie funktioniert und welche Vorteile sie bietet.
PVT – die große Unbekannte
Was steckt hinter der Technikkombi aus Photovoltaik und Solarthermie?
Eine Photovoltaik-Anlage (PV) auf dem Hausdach kennt man. Sie erzeugt Strom aus Sonnenergie. Die Solarthermie-Anlage ist schon weniger geläufig. Sie erzeugt Wärme aus Sonnenenergie. Und die PVT-Anlage? Die PVT, häufig auch als Hybridkollektor bezeichnet, ist noch relativ unbekannt. Sie kombiniert beide Techniken – eine Solarthermie-Anlage mit Photovoltaik-Modulen. Daher auch der Name PVT. Ob sich ihr Einsatz lohnt und welche besondere Rolle sie beim Betrieb von Wärmepumpen spielen kann, erklärt Energieexperte Stephan Herpertz von der Verbraucherzentrale NRW.
Wie funktioniert eine PVT-Anlage und was sind ihre Stärken?
Die PVT-Anlage funktioniert im Grunde wie jede andere Solaranlage. Kollektoren auf dem Dach wandeln die Sonnenstrahlen in nutzbare Energie um. Die Hybridkollektoren einer PVT-Anlage kann man sich dabei als Kombination eines Photovoltaikmoduls und eines Solarthermie-Kollektors vorstellen. Die PV-Elemente liegen an der Kollektorenoberfläche und fangen die Sonnenstrahlung ein. Der darunterliegende Solarthermie-Kollektor nutzt das Sonnenlicht, um Wärme bereitzustellen. Einige PVT-Kollektoren nutzen zusätzlich die Außenluft als zweite Wärmequelle. Sie geben die „aufgefangene“ Wärme an eine Wärmeträger-Flüssigkeit im sogenannten Solarkreis ab, über den die Wärme zur weiteren Nutzung abtransportiert wird. Dadurch wird der PVT-Kollektor gekühlt. Dies sorgt im Vergleich zu herkömmlichen PV-Modulen für rund sechs Prozent höhere Stromerträge im Sommer. Ein weiterer Vorteil: Beim Einsatz von PVT-Modulen entfällt die Nutzungskonkurrenz von solarer Strom- und Wärmeproduktion auf Dächern und Fassaden, da auf der derselben Fläche Strom- und Wärme gleichzeitig produziert werden kann.
Was ist das Besondere an PVT-Anlagen im Zusammenspiel mit Wärmepumpen?
Die Wärmepumpe wird zukünftig eine zentrale Rolle bei der Versorgung von Wohngebäuden mit erneuerbaren Energien für die Heizung und die Warmwasseraufbereitung spielen. Wo aber bisher aus technischen oder rechtlichen Gründen ihr Einsatz nicht möglich war, kann die PVT-Anlage eine Lösung sein, um dennoch eine Wärmepumpe zu betreiben. Beispielsweise bei Gebäuden mit zu kleinen Flächen im direkten Umfeld, zu geringen Abständen zu Nachbargebäuden sowie denkmalschutzrechtlichen Einschränkungen. Die Kollektoren der PVT-Anlage dienen einer Sole-Wasser-Wärmepumpe als Wärmequelle. Gleichzeitig können die PV-Module im PVT-Kollektor einen Teil des Stroms liefern, um die Wärmepumpe zu betreiben. So verbessern sich Effizienz und Stromverbrauch der Wärmepumpe. Ein weiterer Vorteil der Kombination von PVT-Kollektoren mit Wärmepumpen: Die Geräuschentwicklung ist im Vergleich zu typischen Luft-Wasser-Wärmepumpen oder Luft-Luft-Wärmepumpen sehr gering.
Hybridkollektoren für Photovoltaik und Solarthermie: Eine lohnende Investition?
Der Gesamtertrag von PVT-Kollektoren ist im Vergleich zu einem Solarthermie-Kollektor oder einem Photovoltaikmodul bezogen auf die Fläche größer. Entscheidend für den Flächenbedarf eines PVT-Kollektors ist die Heizleistung, die notwendig ist, um das Gebäude mit Wärme zu versorgen. Pro Kilowatt Heizleistung muss man etwa dreieinhalb bis viereinhalb Quadratmeter kalkulieren. Die Kosten für eine Kombination von PVT-Kollektoren und Wärmepumpen liegen deutlich über denen von Luft-Wasser-Wärmepumpen mit vergleichbarer Leistung, jedoch unterhalb der Kosten für eine Sole-Wasser-Wärmepumpe, die das Erdreich als Wärmequelle nutzt. Grundsätzlich können PVT-Kollektoren durch die Bundesförderung Effiziente Gebäude (BEG) bezuschusst werden. Allerdings werden vorab die Kosten für die Anlagenteile, die der solaren Stromproduktion dienen, mit einem pauschalen Betrag von 1.500 Euro je Kilowatt Anlagenleistung abgezogen. Diese Förderkonditionen machen PVT-Kollektoren in Kombination mit Wärmepumpen besonders für Mehrfamilienhäuser interessant. Bei der Auswahl geeigneter Installationsbetriebe ist es darüber hinaus empfehlenswert, sich direkt an die Kollektoren-Hersteller zu wenden und nach geeigneten Betrieben zu fragen.
Die Umweltbilanz von PVT-Anlagen
Ein weiterer Aspekt, der für den Einsatz von Hybridkollektoren für Photovoltaik und Solarthermie spricht, ist die positive Umweltbilanz. Durch die gleichzeitige Nutzung von Solarstrom und Solarwärme auf derselben Fläche wird der ökologische Fußabdruck deutlich reduziert. Dies ist besonders in dicht besiedelten Gebieten von Vorteil, wo die zur Verfügung stehende Fläche begrenzt ist. Zudem tragen PVT-Anlagen dazu bei, den CO2-Ausstoß zu senken, da sie fossile Energieträger ersetzen. In Kombination mit Wärmepumpen wird dieser Effekt noch verstärkt, da die Wärmepumpe ebenfalls auf erneuerbare Energien setzt und somit den Bedarf an fossilen Brennstoffen weiter reduziert.
Technologische Entwicklungen und Zukunftsperspektiven
Die Technologie der Hybridkollektoren für Photovoltaik und Solarthermie befindet sich in ständiger Weiterentwicklung. Neue Materialien und verbesserte Herstellungsverfahren tragen dazu bei, die Effizienz der PVT-Anlagen weiter zu steigern. Ein vielversprechender Ansatz ist die Integration von Speichertechnologien, die es ermöglichen, die erzeugte Energie zu speichern und bedarfsgerecht abzurufen. Dies könnte insbesondere in Zeiten hoher Netzlast oder bei schwankender Sonneneinstrahlung von Vorteil sein. Auch die Kombination mit anderen erneuerbaren Energien, wie Windkraft oder Geothermie, wird zunehmend erforscht und könnte in Zukunft zu noch effizienteren und nachhaltigeren Energiesystemen führen.
Fazit: PVT-Anlagen als Schlüsseltechnologie der Energiewende
Hybridkollektoren für Photovoltaik und Solarthermie bieten eine vielversprechende Möglichkeit, die Energiewende voranzutreiben. Sie vereinen die Vorteile von Solarstrom und Solarwärme auf einer einzigen Fläche und tragen so zur effizienten Nutzung erneuerbarer Energien bei. Besonders im Zusammenspiel mit Wärmepumpen können PVT-Anlagen ihre Stärken voll ausspielen und zu einer nachhaltigen und umweltfreundlichen Energieversorgung beitragen. Trotz der höheren Anfangsinvestitionen und der noch relativ unbekannten Technologie lohnt es sich, einen genaueren Blick auf PVT-Anlagen zu werfen. Mit den richtigen Fördermöglichkeiten und einer sorgfältigen Planung können sie eine lohnende Investition darstellen und einen wichtigen Beitrag zur Reduzierung des CO2-Ausstoßes leisten.
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