Bei Hybridmodulen bzw. PVT-Modulen handelt es sich um eine Kombination aus PV- und Solarthermiemodulen. Ihr Vorteil ist, dass Strom und Wärme gleichzeitig erzeugt werden. Die Wärme wird abgeführt und für Heizzwecke nutzbar gemacht. Dabei wird das Modul abgekühlt und erzielt dadurch einen höheren Wirkungsgrad bei der Stromerzeugung.
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Wie funktionieren PVT-Module?
Der Aufbau der Hybridmodule ist etwas komplex, aber im Prinzip handelt es sich um gestapelte Photovoltaik- und Solarthermiemodule.
Das PV-Modul liegt oben und fängt die Sonnenstrahlen auf. Dadurch entsteht eine Spannung, die im Wechselrichter zu nutzbarem Strom umgewandelt wird.
Das Solarthermiemodul liegt dahinter und enthält eine Flüssigkeit, die die Wärme des Moduls aufnimmt. Damit sich die Flüssigkeit schnell erhitzt, ist sie von einem speziellen Blech mit Spezialbeschichtung umgeben. Die erwärmte Flüssigkeit wird dann in den Solarwärmespeicher geführt und unterstützt so die Heizungsanlage und die Warmwasseraufbereitung im Haus.
Hybride Solarzellen teilen sich in abgedeckte und unabgedeckte PVT-Modulen.
- Die abgedeckten Module sind mit einer Glasscheibe ausgestattet und erzeugen auf diese Weise möglichst viel solare Wärme.
- Die unabgedeckten Module sind darauf ausgelegt, einen höheren Stromertrag zu erzielen.
Aufbau eines PVT-Moduls von Triple Solar (Grafik @ Triple Solar)
Das "Problem" mit Hybridmodulen
Photovoltaikzellen verlieren an Wirkungsgrad, wenn sie zu heiß werden. Pro Grad Celsius liegt der Leistungsverlust bei rund 0,5 Prozent. Die Solarthermiemodule arbeiten hingegen bei hohen Temperaturen besonders effizient. Es ist deshalb wichtig, dass die Wärme immer vom Modul abgeführt wird, damit dieses wieder gekühlt wird.
Besonders in der Mittagszeit, wenn die Sonne am intensivsten ist und der Solarwärmespeicher bereits voll ist, kann dies problematisch sein. Der Kollektor kann sich nämlich auf weit über 100 Grad erwärmen, was dazu führen kann, dass die Photovoltaikmodule nur noch etwa 20% ihrer eigentlichen Nennleistung erreichen.
Eignen sich PVT-Anlagen für den privaten Gebrauch?
PVT-Anlagen eignen sich für den privaten Gebrauch, wenn Sie ganzjährig und insbesondere auch im Sommer viel Wärme benötigen. In einem Privathaushalt ist das jedoch meist selten der Fall, da in Sommermonaten deutlich weniger Wärmebedarf in Form von Warmwasser und Heizung besteht. Deswegen werden Hybridmodule eher für Einrichtungen wie öffentliche Schwimmbäder, Krankenhäuser und Kliniken oder Hotel- und Ferienanlagen benutzt.
Für Ein- und Mehrfamilienhäuser, die im Durchschnitt einen jährlichen Wärmebedarf von 2000 kWh haben, lohnt sich eher eine Kombination mit Solarkollektoren oder Hybridmodulen und PV-Modulen. Auch ein Zusammenspiel mit einer Wärmepumpe oder einem Saisonspeicher ist möglich.
Kombimodule mit normalen PV-Modulen
PVT-Module benötigen wenig Platz, weshalb noch ausreichend Dachfläche für zusätzliche PV-Module besteht. Hybridmodule können so bei der Deckung des Wärmebedarfs unterstützen und die PV-Module den Strombedarf decken.
PVT-Kollektoren & Erdwärmepumpe
PVT-Module verbessern die Wärmequelle für die Wärmepumpe. Im Sommer kann die überschüssige Solarwärme, die unverbraucht den Wirkungsgrad der PV-Module senkt, ins Erdreich abgeführt werden. Der Erdboden um die Erdsonde oder die Erdkollektoren wird so erwärmt und bietet der Wärmepumpe eine höhere Ausgangstemperatur zum Arbeiten. Die Jahresarbeitszahl der Pumpe wird so gesteigert und der benötigte Strombedarf zum Antrieb gesenkt.
Kombimodule mit Saisonspeicher
Ein Saisonspeicher kann die Wärme über mehrere Monate hinweg speichern. So kann die Solarwärme auch im Winter genutzt werden. Die Speicher sind jedoch sehr teuer in der Anschaffung und rentieren sich wirtschaftlich selten bei einem Privathaushalt.
Hybridmodule als Solarfassade
Hybride Solarzellen können auch in der Solarfassade eingesetzt werden, um neben der Strom- und Wärmegewinnung zusätzlich noch als fassadendämmendes Element dienen. Bindet man die Module dazu noch hydraulisch ein, tragen sie zur Heizung, Kühlung und generellen Klimatisierung des Hauses bei. Der Aufwand ist jedoch sehr kostspielig und rechnet sich wirtschaftlich ebenfalls kaum.
Kosten für Photovoltaik-Solarthermie Kombimodule
Die Preise für die einzelnen PVT-Module fangen bei 400 Euro an, dazu kommen noch Kosten für das Montagesystem, den Speicher und die Installation. Allerdings schwanken diese stark, da die Technik noch relativ neu und kaum im privaten Gebrauch vorhanden ist.
Als Vergleich: Herkömmliche Photovoltaikmodule gibt es ab 200 € und Solarthermiemodule liegen zwischen 300 Euro und 800 Euro.
Vor- und Nachteile von Hybridmodulen
Vorteile von Hybridmodulen sind:
- Es wird eine kleinere Dachfläche für die Energieerzeugung benötigt, da Strom und Warmwasser/Heizwärme gleichzeitig produziert werden.
- Die Leistung der PV-Zellen wird durch das Abführen der Wärme verbessert.
- Hybridmodule sind sinnvoll bei einem hohen ganzjährigen Wärmebedarf.
- Im Winter schmilzt der Schnee auf den Photovoltaikmodulen durch die erzeugte Wärme der Solarthermiemodule.
- Die Optik ist einheitlicher als bei getrennten Anlagen von Photovoltaik und Solarthermie.
Nachteile von PVT-Modulen sind:
- Die Technik ist noch relativ neu und nicht weit verbreitet.
- Im Sommer wird zu viel Wärmeenergie produziert, die gar nicht verbraucht werden kann.
- Wird die Wärme nicht verbraucht, wird das Modul noch heißer und führt zu einem großen Leistungsverlust in der Stromerzeugung.
Welche Hersteller von hybriden Solarzellen gibt es?
Der Markt für Hybridmodule ist noch relativ jung, daher gibt es derzeit nur eine Handvoll Hersteller von PVT-Modulen:
Alternative zur PVT-Anlage
Alternative zur PVT-Anlage kann eine Kombination aus PV-Anlage und Solarthermie-Anlage sein. Hier haben Sie zwei unterschiedliche Anlagen auf dem Hausdach. Die PV-Anlage liefert Ihnen Strom und die Solarthermieanlage nutzbare Wärme. Solarthermieanlagen sind teurer in der Anschaffung, können aber Ihren Warmwasserbedarf decken.
Sie können sich auch für eine Kombination aus Wärmepumpe und Photovoltaik entscheiden. Die Photovoltaik-Anlage liefert dann einen Teil des benötigten Antriebsstroms der Wärmepumpe. Die Wärmepumpe unterstützt Ihr Heizungssystem und erwärmt Ihr Brauchwasser.
Statt einer Wärmepumpe können Sie auch einen Heizstab wählen. Der Heizstab wird mit dem Strom der PV-Anlage betrieben und erwärmt Ihr Brauchwasser im Warmwasserspeicher.
Fazit zu PVT-Modulen
Hybridmodule, auch PVT-Module oder Kombimodule genannt, können Strom und Wärme gleichzeitig produzieren. Sie sind demnach eine gute Absicherung für steigende Energiepreise. Wird die Wärme jedoch nicht komplett abgeführt, erhitzen die Module stark, was die Leistung der Stromerzeugung drastisch reduziert. Für den Einsatz im privaten Bereich ist der Einsatz von PV in Kombination mit Solarthermie oder Wärmepumpe die bessere Alternative.
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