Photovoltaik und Solarthermie sind zwei wunderbare Techniken, die es uns ermöglichen, unser Zuhause umweltfreundlich und kostengünstig mit Energie zu versorgen. Musste man bisher zwei getrennte Systeme einsetzen, so gibt es mittlerweile auch hybride Solarmodule, die beide Technologien kombinieren. Mit PVT-Modulen können Sie beides tun, Heizen und Strom erzeugen, in einem.
Hier erfahren Sie alles über die neue Technik, welche Vorteile Sie für sich nutzen können und mit welchen Kosten Sie rechnen müssen. Außerdem gehen wir auf die Kombination mit einer Wärmepumpe ein und berechnen den finanziellen Vorteil für Sie.
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Was sind PVT-Module?
Die sogenannten PVT-Module (Photovoltaisch-Thermisch) sind hybride Solarmodule und eine relativ neue Technologie. Sie vereinen die Vorteile von Photovoltaik und Solarthermie. Durch diese Kombination sparen Sie nicht nur Platz und Geld, sondern steigern auch noch die Ausbeute Ihrer Solaranlage
Wie funktionieren PVT-Module?
Im Inneren von hybriden Solarmodulen befinden sich neben den Solarzellen auch noch Leitungen, in denen das Wärmefluid zirkuliert. Es fließt dort durch einen Absorber, der mit einer speziellen Beschichtung ausgestattet ist, damit die Flüssigkeit sich möglichst schnell erhitzt.
Da Solarmodule sich meist auf dem Dach befinden, werden sie gerade im Sommer sehr heiß, das verringert aber die Leistung des Moduls. Durch die Kombination mit dem Wärmefluid kann die auftretende Wärme wesentlich besser abgeführt werden. Dadurch sinkt die Temperatur des hybriden Moduls und die Effizienz bei der Stromerzeugung steigt.
Das heiße Wärmefluid wird anschließend nach unten gepumpt und dort in einen Wärmespeicher geleitet oder zu einem Wärmetauscher. Dort wird die thermische Energie auf das Heizungssystem des Gebäudes übertragen. So steigern Sie den PV-Ertrag und können zusätzlich Ihre Heizkosten senken.
Die thermischen Erträge sind in vielen Fällen sogar doppelt so hoch wie die elektrischen Erträge. Das bedeutet die dreifache Menge an Energie auf derselben Fläche.
Welche Vor- und Nachteile haben Hybrid-Solarmodule?
PVT-Module sind sehr energieeffizient und helfen, den Solarstromertrag der PV-Anlage zu steigern. Allerdings sind sie auch kostspielig und die Technik ist komplex in der Installation.
Vorteile:
Hohe Energieeffizienz: Durch die gleichzeitige Nutzung von PV und ST können hybride Solarmodule sowohl Strom als auch Wärme erzeugen, was zu einer höheren Energieeffizienz führt.
Platzersparnis: Da hybride Solarmodule zwei Technologien kombinieren, können sie sehr platzsparend installiert werden.
Verbesserte Leistung: Hybridmodule können die Leistung steigern, da das Wärmefluid das Solarmodul abkühlt.
Vielseitigkeit: Mit hybriden Solarmodulen können Sie sowohl heizen als auch kühlen, das erweitert das Anwendungsspektrum.
Nachteile:
Komplexität: Die Kombination von PV und ST erfordert eine komplexere Technologie, die wartungsintensiv ist.
Kosten: Hybrid-Solarmodule sind teurer als herkömmliche PV-Module. Die zusätzliche Technologie und die Integration der beiden Systeme erhöhen die Kosten.
Weniger Effizienz: Mit hybriden Kollektoren müssen Sie kleine Leistungseinbußen bei der Stromproduktion hinnehmen. PVT-Module sind etwa 15 bis 20 % weniger effizient bei der Stromproduktion.
Abhängigkeit von Sonnenlicht: Wie alle Solarmodule ist die Leistung von hybriden Modulen stark von der Verfügbarkeit und Intensität des Sonnenlichts abhängig. In Zeiten begrenzter Sonneneinstrahlung, wie beispielsweise im Winter, sinken die Erträge.
Was Kosten PVT-Module?
Hybride Solarmodule sind recht kostspielig, ab etwa 500 bis 700 € können Sie ein Modul kaufen. Das liegt an der komplexen Technik und der aufwändigen Herstellung. Allerdings haben Sie dafür auch die dreifache Leistung wie bei einem klassischen Modell.
Damit sind sie mehr als doppelt so teuer wie herkömmliche Solarmodule. Haben aber zusammengenommen auch mehr Leistungspotenzial.
Beispiel:
Hybridkollektor von Solimpeks für 525 € pro Modul:
- 325W PV Leistung
- 724W thermische Leistung
- 30 % effizienter als herkömmliche PV Module
Das entspricht:
- 1.615 € pro kW elektrischer Energie
- 725 € pro kW thermischer Energie
- 196 Watt pro m² elektrisch
- 436 Watt pro m² thermisch
Im Vergleich dazu kosten reine Solaranlagen etwa 200 bis 300 € pro kW und produzieren dabei etwa 250 Watt pro m². Solarthermieanlagen können etwa 500 bis 600 Watt thermische Energie produzieren. Dafür kostet 1 Quadratmeter Solarthermie etwa 600 bis 1.000 €.
Diese Angaben kann man allerdings nicht so einfach miteinander vergleichen, da die Erzeugung von Strom und Wärme sehr unterschiedlich abläuft. Zudem verbrauchen Häuser wesentlich mehr Wärmeenergie als Strom.
Auf die angegebenen Werte kommt man natürlich nur im Sommer, wenn genügend Sonneneinstrahlung und Wärme zur Verfügung steht.
Wo werden PVT-Module eingesetzt?
Hybride PVT-Module werden vor allem in Umgebungen eingesetzt, in denen sowohl die Stromerzeugung als auch die Wärmeerzeugung benötigt wird.
Hier sind einige Beispiele, wo hybride Solarmodule häufig zum Einsatz kommen:
Wohngebäude: PVT-Module können auf Wohnhäusern installiert werden, um sowohl elektrische Energie für den Eigenverbrauch als auch Warmwasser für den Haushalt zu erzeugen.
Gewerbe- und Bürogebäude: In gewerblichen und Bürogebäuden können PVT-Module dazu beitragen, den Energiebedarf des Gebäudes zu decken und gleichzeitig die Wärme für Heizung, Warmwasser oder Prozesswärme bereitzustellen.
Landwirtschaftliche Betriebe: PVT-Module können auf landwirtschaftlichen Gebäuden eingesetzt werden, um sowohl Strom für den Betrieb als auch Wärme für Prozesse wie Tierhaltung oder Gewächshäuser zu erzeugen.
Industrieanlagen: Industrieanlagen können PVT-Module nutzen, um einen Teil ihres Energiebedarfs zu decken und gleichzeitig die erzeugte Wärme in ihren Produktionsprozessen zu nutzen.
Freizeitanlagen: Freizeitgestaltungen wie Schwimmbäder, Saunen, Kletterhallen und Fitnessstudios, die über große Flächen verfügen, können besonders profitieren. Denn durch die zusätzliche anfallende Wärmeenergie können die Betriebskosten gesenkt werden.
Lohnen sich PVT-Module auf dem Einfamilienhaus?
Ja, Hybride Solarmodule können sich lohnen, sind aber recht teuer in der Anschaffung. Sie sind dafür gedacht, sowohl den Stromverbrauch zu decken als auch die Heizkosten zu senken. Dabei gibt es nur ein Problem, das die praktische Umsetzung erschwert.
Die hybriden Solarmodule produzieren nämlich besonders in den Sommermonaten viel Wärmeenergie, genau dann wird aber so gut wie keine Heizleistung benötigt. Die Wärmeenergie kann also nur schlecht genutzt werden.
In den kalten Wintermonaten, in denen wir diese Unterstützung gut gebrauchen könnten, leisten die Module aber aufgrund der fehlenden Sonneneinstrahlung bei weitem nicht genug Wärmeenergie, um den Heizbedarf eines kompletten Hauses zu decken. Daher sind Sie nur als Unterstützung geeignet.
Fokus auf Wärmeerzeugung bei PVT-Kollektoren
Sie sollten sich bei hybriden Kollektoren vor allem auf den Wärmegewinn konzentrieren, denn dieser ist doppelt so hoch wie der elektrische Ertrag. Um die Heizungsanlage eines 4-Personen-Haushalts zu unterstützen und Warmwasser aufzubereiten, sind etwa 12 m² Dachfläche nötig, das entspricht ungefähr 7 Kollektoren.
Den Rest der Dachfläche sollten Sie mit reinen Photovoltaikmodulen belegen lassen, denn diese sind wesentlich effizienter bei der Stromerzeugung und deutlich günstiger.
Es lohnt sich eher, einzelne PVT-Module anzuschaffen, als die komplette Anlage damit auszustatten. Damit kann die Warmwasseraufbereitung des Gebäudes versorgt und die Heizungsanlage unterstützt werden. So kann viel Energie und Geld gespart werden.
Für diese Leistung sind die Module auch im Winter ausreichend. Aber für eine komplette Wärmeversorgung des Gebäudes sind sie nicht geeignet.
Sind hybride Kollektoren förderfähig?
PVT-Anlagen sind wie Solarthermieanlagen auch durch staatliche Mittel förderfähig. Bei der KfW-Bank können Sie dafür einen zinsgünstigen Kredit von bis zu 150.000 € erhalten, die Zinsen belaufen sich meist unter 2 %. Zusätzlich bietet die KfW attraktive Tilgungszuschüsse. Je nachdem, welche Effizienzhausstufe Sie mit der energetischen Sanierung erzielen, können Sie bis zu 45 % erhalten. Dieses Geld müssen Sie nicht zurückzahlen.
Alle Informationen zu diesem Angebot finden Sie hier.
Hybride Solarmodule mit einer Wärmepumpe kombinieren
Die Kombination einer Wärmepumpe mit PVT-Kollektoren ist eher weniger sinnvoll, da die Wärmepumpe im Idealfall bereits den vollen Energiebedarf bei der Wärmeversorgung deckt. In jedem Fall sollte die Wärmepumpe so dimensioniert werden, dass sie den Energiebedarf des Gebäudes leicht übersteigt, sodass immer ein Puffer übrig bleibt, um auch sehr kalte Tage zu überbrücken.
Deshalb sind hybride Kollektoren in dem Fall überflüssig, zudem sind reine Photovoltaikmodule viel günstiger und effektiver bei der Stromerzeugung.
Tipp: Die Kombination von Wärmepumpe und Photovoltaik ist dagene sehr lohnenswert. Die PV-Anlage versorgt die Wärmepumpe nämlich kostenlos mit Strom. Ein zusätzlicher Stromspeicher macht das System sogar nochmal effizienter.
Fazit
Hybride Solarmodule sind eine tolle Erfindung, die dabei helfen können, zusätzlich Energie zu sparen und gleichzeitig die Leistung der PV-Module zu erhöhen. Um das ganze Dach mit solchen Elementen zu belegen, sind die Anschaffungskosten aber zu hoch und der daraus resultierende Energiegewinn zu gering.
Denn um ein komplettes Haus mit genügend thermischer Energie zu versorgen, gerade im Winter sind sie nicht geeignet. Eine teilweise Belegung des Daches mit diesen Kollektoren ist aber sinnvoll. Denn so ist die Leistung ausreichend, um die Warmwasser-Versorgung mit den Modulen zu betreiben und zusätzlich die Heizung zu unterstützen.