Die PVT-Anlage – Kombi aus Solarthermie und Photovoltaik

Die PVT-Anlage

Eine PVT-Anlage ist die Kombination von Solarthermie und Photovoltaik. Sie nutzt die Solarenergie also doppelt, um daraus Wärme und Strom zu gewinnen. Die Kollektoren dafür funktionieren quasi wie übereinander gestapelte PV- und Solarthermiekollektoren: Oben ist die Solarzelle, die Strom gewinnt, darunter verlaufen die Kollektoren für die Wärmegewinnung.

Die Vorteile

  höhere Effizienz

homogene Optik

Kühlungseffekt

bessere PV-Erträge im Winter durch geschmolzenen Schnee

Die Nachteile

Technik noch in den Kinderschuhen

zu viel Wärmeenergie im Sommer

Hitzestau bei nicht verbrauchter Wärme

Photothermie – Die Technik der Zukunft?

Wer sich gerne eine Photovoltaikanlage anschaffen möchte, steht zuerst vor der Frage: Solarthermie oder Photovoltaik? Welche Anlage sollte man wählen? Die eine erzeugt Strom, die andere erzeugt Wärme – aber im Alltag braucht man eigentlich Strom und Wärme. Warum also nicht die beiden Techniken miteinander kombinieren? Das Ergebnis dieser Kombination sind PVT-Anlagen, also Solar-Anlagen mit Photovoltaik-Thermie-Modulen. Sie vereinen Wärme und Stromerzeugung in einem Solarmodul. Die Technik ist relativ neu und hat viel Potential.

Solarthermie und Photovoltaik kombiniert? Hybridkollektoren für Wärme und Strom

Wie funktioniert eine PVT Anlage?

Die PVT-Anlage ist unter vielen Namen bekannt: Photothermie, Solarvoltaik, Hybrid-Anlage. Im Grunde funktioniert eine PVT-Anlage genauso, wie jede andere Solar-Anlage auch. Solarkollektoren auf dem Dach fangen die Solarenergie ein und wandeln sie in nutzbare Energie um. Diese wird dann zu den Verbrauchern oder zu einem Photovoltaik Stromspeicher geleitet, aus dem sie auch zu einem späteren Zeitpunkt noch abgerufen werden kann.

Aufbau eines PVT-Kollektors

Die PVT-Anlage vereint die Solarthermie- und Photovoltaik-Anlage in einem Kollektor. Die Hybridkollektoren sind im Prinzip nichts anderes, als gestapelte Solarthermie und Photovoltaikmodule. Das Photovoltaikmodul liegt dabei an der Oberfläche und fängt die sichtbare Sonneneinstrahlung auf. Das Solarthermiemodul liegt dahinter, es arbeitet mit der Infrarotstrahlung.

Funktionsweise der Hybridanlage

Im PV-Modul wird durch die Photonen im Sonnenlicht eine Reaktion ausgelöst, die eine Spannung erzeugt. Diese Spannung kann dann als normaler Strom im Haushalt genutzt werden. Das Solarthermiemodul hingegen speichert Wärme in der Solarflüssigkeit und gibt diese schließlich an das Brauchwasser ab. Diese Wärmespeicherung führt gleichzeitig zu einer Kühlung des Photovoltaikmoduls. Dort staut sich die Sonnenwärme jetzt nicht mehr, sondern wird direkt von der Solarflüssigkeit aufgenommen. Das hat positive Auswirkungen: Denn je heißer das PV-Modul, desto leistungsschwacher wird es. Optimal arbeitet ein Solarmodul bei einer Temperatur von 25°C. Mit jedem weiteren Grad, nimmt die Leistung um ca. 0,4% ab. Wird die Wärme aber direkt vom Solarthermiemodul abgeführt und genutzt, führt das auch zu einer besseren Leistung des PV-Moduls.

Der gewonnene Strom und die Wärme aus Solarenergie werden dann vom Dach aus zum Photovoltaik Stromspeicher oder Solarthermiespeicher und können abgerufen werden, um zum Beispiel den Kühlschrank zu betreiben oder Wasser zu erhitzen. Die PVT-Anlage besteht also im Grunde aus zwei Solar-Anlagen. Lediglich die Kollektoren vereinen Solarthermie und Photovoltaik.

Welche Vor- und Nachteile hat die Hybrid Photovoltaik-Anlage?

Die Kombination der beiden Solartechniken in einem PVT Kollektor bist definitiv eine gute Idee und ein guter Schritt zur vollständigen Nutzung der Solarenergie. Nichtsdestotrotz bringt auch diese Technologie einige Nachteile mit sich. Daher ist sie zumindest derzeit nicht immer die bessere Lösung.

Der PVT Kollektor – Welche Technologien gibt es?

Die PVT-Kollektoren sind darauf ausgelegt gleichzeitig Solarwärme und Solarstrom zu generieren. Eine ausgewogene Produktion beider Energien ist dabei aber nicht möglich. Bisher sind die Techniken der PVT-Kollektoren so ausgelegt, dass immer entweder Solarthermie oder Photovoltaik priorisiert wird, während die jeweils andere Energie eher nebenbei produziert wird. Es wird zwischen zwei Techniken der Hybridkollektoren unterschieden:

Offene PVT-Kollektoren

Offene PVT-Kollektoren sind für die Wärmeerzeugung optimiert. Bei diesen PVT-Kollektoren befindet sich im Modul eine Luftschicht. Dadurch kann sich die Sonnenwärme besser stauen, was schließlich den Ertrag des Solarthermiemoduls verbessert. Gleichzeitig bedeutet das aber auch, dass die Photovoltaikmodule durch die hohen Temperaturen schlechter arbeiten können.

Abgedeckte PVT-Kollektoren

Bei abgedeckten PVT-Kollektoren gibt es diese wärmespeichernde Luftschicht nicht. Das PVT-Modul wird dadurch insgesamt nicht so warm. Das bedeutet zwar weniger Wärmeertrag, dafür aber bessere Werte für die Stromerzeugung.

Wie viel Leistung bringt ein Hybridkollektor?

Da ein Hybridkollektor zwei Arten von Leistung erbringt, werden auch beide in den Datenblättern angegeben. Die elektrische Leistung wird in Wattpeak angegeben, die thermische Leistung in Watt. Grundsätzlich sind die Komponenten der PVT-Module ebenso leistungsstark wie PV- oder Solarthermiemodule. Durch die zum Teil negative Beeinflussung der beiden Technologien untereinander, kann aber unter Umständen nicht dieselbe Leistung erreicht werden.

Die Kosten einer PVT Anlage

Durchschnittswerte zu den Kosten sind aufgrund des geringen privaten Gebrauchs derzeit noch schlecht zu ermitteln. Letztlich hängt also viel von den individuellen Begebenheiten vor Ort und dem eigenen Storm- und Wärmebedarf ab.

PVT-Module: Preise im Vergleich

Die Kosten für Hybridkollektoren beginnen bei etwa 400 €* pro Panel. Hinzu kommen also noch Kosten für die Montagesysteme, Speicher und die Installation. Im Vergleich dazu: Einfache PV-Module kann man schon ab etwa 200 €* erwerben. Solarthermiekollektoren kosten je nach Anforderungen zwischen 300 €* und 800 €*. Im Schnitt sind die Hybridkollektoren also teurer als PV- oder Solarthermiemodule. Berechnet man allerdings die Kosten für zwei separate Solaranlagen jeweils für elektrische und für thermische Energie, steigen die Kosten deutlich an.

Rechenbeispiel: PVT-Anlage für einen 4-Personenhaushalt

Soll ein 4-Personenhaushalt durch eine PVT-Anlage versorgt werden, kann man mit etwa 5.000 €* bis 8.000 €* an Anschaffungskosten rechnen. Eine normale PV-Anlage mit 6kWp für ein Einfamilienhaus hingegen kostet um die 8.000 €* ohne Batteriespeicher. Die zusätzliche Installation einer Solarthermieanlage würde weitere 5.000 €* kosten. Damit liegt der Gesamtpreis der PVT-Anlage bei gut 5.000 €* unter der separat installierten Anlage. Die Hybridanlage hat also durchaus Sparpotential.

Es gibt einige Faktoren, die die Preise der Solaranlagen beeinflussen. Dazu gehören:

Montagesysteme

Die Kosten für die Installation, Montagematerial und Zubehör sind abhängig von der Anzahl der Module, der Dachlage, ob ein Baugerüst benötigt wird oder nicht und vieles mehr. Hier kann die Hybridanlage vor allem beim Montagezubehör Kosten sparen. Denn da insgesamt weniger Fläche bebaut wird, braucht es auch weniger Montagematerial.

Weniger Leistung

Während beim getrennten Aufbau die gesamte Fläche genutzt wird, um maximale Leistung zu erreichen, kommt die Hybridanlage mit der Hälfte der Fläche aus, um dieselbe Leistung zu generieren. Die einzelne Anschaffung der Module ist zwar auf die Fläche gerechnet günstiger, liefert aber weniger Leistung als die Hybridkollektoren. Auch hier ist die Hybridanlage also eigentlich die günstigere Variante.

Weniger Aufwand

Für die Installation einer Hybridanlage muss nur einmalig Aufwand betrieben werden. Das bedeutet nur ein Installationstermin, eine Firma, ein Baugerüst mieten. Werden Photovoltaik- und Solarthermiemodule jedoch getrennt voneinander installiert, braucht es zwei Firmen, also auch doppelte Arbeitskraft, zwei Installationstermine und womöglich muss auch das Baugerüst zweimal gemietet werden. Hier rechnet sich die Hybridanlage daher nicht nur finanziell, sondern auch bezüglich des Planungsaufwandes.

Bei welchen Herstellern kann ich die Hybridkollektoren kaufen?

Bisher haben sich noch nicht viele Hersteller der Hybridtechnik angenommen. PVT-Module kann man zum Beispiel von

• Nibe
• Solimpeks
• PVT Solar AG
• Sunmaxx PVT GmbH

kaufen. Alternativ gibt es auch bereits Solardachziegeln mit Hybridfunktion. Diese funktionieren ähnlich wie normale PVT-Module sind aber optisch weniger auffällig und fügen sich besser in das Gesamtbild des Dachs ein.

Wenn Du gerne eine Kombianlage für Solarthermie und Photovoltaik auf Deinem Dach installieren möchtest, erkundige Dich am besten bei einem Fachbetrieb in Deiner Nähe. Dort kann man Dich beraten und prüfen, ob eine PVT-Anlage die beste Lösung für Deine Anforderungen ist.

Erhalte ich Förderung für eine PVT Anlage?

Da die Hybridanlagen nichts anderes sind, also kombinierte Solarthermie- und Photovoltaikanlagen, werden auch sie gefördert. Die Förderung funktioniert also genauso wie auch die Solarthermie Förderung oder die Photovoltaik Förderung. Für Hybridkollektoren gibt es verschiedene Varianten der KfW-Bank, des BAFA oder seit 2021 durch das BEG. Auch Städte und Gemeinden zahlen oft Zuschüsse für Solaranlagen aus. Hier wird in der Regel ein Pauschalbetrag entsprechend zur Leistung der installierten Solaranlage ausgezahlt.

Lohnt sich eine PVT Anlage?

Ob sich eine PVT-Anlage lohnt, kann nicht pauschal beantwortet werden. Zwar sind die Hybridkollektoren in der Anschaffung in Bezug auf die Leistung die günstigere Alternative. Da die Technik allerdings noch in den Kinderschuhen steckt, müssen noch einige technische Probleme aus der Welt geschaffen werden. Eines davon ist zum Beispiel die Speicherung der Solarwärme. Da die Photovoltaik in der Regel mehr Fläche benötigt, als die Solarthermie wird zwangsläufig mehr Wärme produziert, als verbraucht wird. Die könnte zum Beispiel in mehrere Solarthermie Wärmespeicher geleitet werden. Das würde allerdings auch die Kosten erhöhen und einen enormen Platzbedarf bedeuten. Zudem könnte selbst diese gespeicherte Energie vor allem in den Sommermonaten nicht verbraucht werden, bevor die Speicherwirkung verloren geht.

Langzeit-Speicherung mit Saisonspeichern

Eine andere Variante ist die Speicherung in einem Saisonspeicher. Der kann die Wärme über mehrere Monate speichern. Demnach wäre auch im Winter eine Nutzung der Solarwärme möglich. Saisonspeicher sind allerdings ebenfalls sehr kostspielig in der Anschaffung und rentieren sich derzeit noch nicht für den Privathaushalt. Die Wärme einfach ungenutzt verpuffen zu lassen, kann auch eine Option sein, die allerdings auch negative Folgen haben kann. Denn wenn die Wärme nicht von der Solarflüssigkeit abgegeben wird, staut sie sich in den Kollektoren. Diese erhitzen sich dadurch und beeinträchtigen damit die Leistung der Solarzellen. Der ursprünglich positive Effekt der Kühlung springt dann in Gegenteil über und führt zur Überhitzung der Module.

Die PVT-Anlage ist daher im Moment nur dann rentabel, wenn sowohl der Stromertrag, als auch die Wärme genutzt werden kann. Das trifft vor allem dort zu, wo der Wärmebedarf das ganze Jahr über sehr hoch ist. Das ist zum Beispiel bei Krankenhäusern, Schwimmbädern oder Hotels der Fall. Sie profitieren daher schon jetzt von der Effizienz der PVT-Anlagen. Für Privathaushalte ist bisher noch individuell zu prüfen, ob sich die Anschaffung lohnt.

Alternativen: Wärmepumpen für die Solar-Anlage

Es gibt auch andere Möglichkeiten, mit einer Solar-Anlage sowohl Wärme als auch Strom bereitzustellen. Zum Beispiel mit Wärmepumpen. Die wird mit Strom betrieben und stellt Wärmeenergie zur Verfügung. Dafür zieht sie Wärme aus der Umwelt und bereitet diese für die Nutzung Zuhause auf. Wärmepumpen bieten die Möglichkeit auch, mit einer klassischen PV-Anlage, die eigentlich nur Strom generiert, Wärmeenergie zu erzeugen.