Photothermie ist die Verbindung von Photovoltaik und Solarthermie in einem Modul. Ein solches Modul wird auch Hybridmodul genannt. Die Kombination aus Photovoltaikzellen und Solarthermie-Kollektoren ermöglicht es, gleichzeitig Strom und Heizwärme zu gewinnen. So kann der größtmögliche Nutzen aus der Solarenergie bezogen werden.
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Funktionsweise von Photothermie
Der Photothermie-Prozess wird auch Photothermik genannt. Die Photothermie-Kollektoren, auch Hybridkollektoren genannt, verwandeln die Energie der Sonne sowohl in Wärme als auch in nutzbaren Strom. Der Hybridkollektor fängt verschiedene Spektren des Sonnenlichts auf, um sie zur Energiegewinnung zu nutzen. Die Photovoltaik-Module nutzen dabei das sichtbare Lichtspektrum, während die Solarthermie-Kollektoren das Infrarotspektrum auffangen.
Bei Sonneneinfall auf die Photovoltaikmodule entsteht eine Spannung und Gleichstrom wird erzeugt. Dieser wird in den Wechselrichter geleitet und dort in nutzbaren Wechselstrom umgewandelt. Die Solarthermiemodule nehmen dagegen die Wärme des Sonnenlichts auf und führen sie in einen Solarwärmespeicher, der zur Unterstützung des Heizungssystems und der Warmwasseraufbereitung genutzt wird.
Aufbau einer Photothermie-Anlage
Eine Photothermie-Anlage wird ähnlich wie normale PV-Anlagen und Solarthermie-Anlagen zumeist auf dem Hausdach installiert. Einzig der Aufbau der Module unterscheidet sich, da die Hybridmodule, auch PVT-Module genannt, geschichtet sind. Oben liegt das Photovoltaikmodul und fängt die direkten Sonnenstrahlen ein, um Strom zu erzeugen. Das darunterliegende Solarthermiemodul besteht aus einem Spezialblech mit Spezialbeschichtung, die sich sehr schnell erwärmt. Diese Wärme geht auf die enthaltene Flüssigkeit darin über, die wiederum in den Solarwärmespeicher geleitet wird.
Aufbau eines PVT-Moduls von Triple Solar (Grafik @ Triple Solar)
Sind die Module noch zusätzlich mit einer Glasscheibe abgedeckt, erzeugen sie mehr Wärme. Unabgedeckte Module sind eher darauf ausgelegt, einen möglichst hohen Stromertrag zu erzielen. Die Photovoltaikmodule verlieren nämlich an Leistung, je wärmer sie werden. Das zusätzliche Abführen der Wärme des Solarthermie-Moduls in den Speicher steigert die Effizienz der PV-Module ebenfalls.
Kosten einer Photothermie-Anlage
Die Technik der Photothermie ist noch recht neu und bisher kaum im privaten Gebrauch vertreten, weshalb sich die Kosten schwer einschätzen lassen. Im Schnitt sind Photerhmie-Anlagen teurer als reine PV-Anlagen oder Solarthermieanlagen. Berechnet man allerdings Kosten für zwei separate Anlagen, ist die einmalige Montage und die geringere Anzahl an notwendigen Modulen für die Photothermie-Anlage günstiger. Eine PV-Anlage plus eine extra Soalarthermie-Anlage sind hier die kostspieligere Variante.
Die Kosten für einzelne Photothermie-Module fangen bei 400 Euro an. Dazu kommen die Montagekosten und die Kosten für den Speicher. Im Schnitt sollte man mit Anschaffungskosten zwischen 5.000 und 8.000 Euro für einen 4-Personen-Haushalt rechnen. Die Kosten für Montage und Speicher hängen jedoch sehr von den Gegebenheiten vor Ort und dem Eigenbedarf ab.
Als Vergleich: Eine normale PV-Anlage für einen 4-Personen-Haushalt kostet rund 8.000 Euro ohne Batteriespeicher. Eine zusätzliche Solarthermieanlage würde nochmal etwa 5.000 Euro zusätzlich kosten. Photothermie-Anlagen sind deshalb günstiger, da sie aufgrund der Hybridmodule mit einer geringen Dachfläche auskommen.
Eignet sich Photothermie für den privaten Gebrauch?
Photothermie-Anlagen werden meist für Einrichtungen wie Hotels, Kliniken und Krankenhäuser und öffentliche Schwimmbäder genutzt. Eben für Einrichtungen, die ganzjährig einen hohen Bedarf an Heizwärme und Warmwasser haben. Jedoch kann sich eine Photothermie-Anlage auch im privaten Gebrauch lohnen. Entscheidend ist Ihr individueller Bedarf an Strom und Wärme.
Eine Kombination aus Hybridmodulen und zusätzlichen Photovoltaikmodulen wäre eine Überlegung, wenn sie mehr Strom verbrauchen. Eine Kombination aus Photothermik und einer Wärmepumpe ist ebenfalls eine gute Option.
Hersteller von Photothermie-Modulen
Vorteile von Photothermik
- Photothermie-Anlagen kommen bereits mit einer sehr kleinen Dachfläche aus, da die Kombination der Module in einem einzigen Platz spart.
- Der Strombedarf und der Heizwärme- und Warmwasserbedarf werden von einer einzigen Anlage gedeckt, beziehungsweise unterstützt.
- Die Leistung der PV-Module kann sich sogar durch das ständige Abführen der Wärme verbessern.
- Photothermie-Anlagen sind eine große Stütze bei einem ganzjährig hohem Wärmebedarf.
- Die Kosten für eine Photothermieanlage sind niedriger als die Kosten für zwei separate Anlagen.
Nachteile von Photothermik
- Nicht abgeführte Wärme lässt die Leistung der PV- Module sinken und mindert somit den Stromertrag.
- Im Sommer wird die meiste Wärme erzeugt, die bei privaten Haushalten aber eher im Winter benötigt wird.
- Da die Technik noch relativ neu und nicht so weit verbreitet ist, sind die Kosten noch höher und weniger Firmen bieten die Installation von Photothermie-Anlagen an.
Fazit
Photothermie-Anlagen sind eine platzsparende Möglichkeit, Strom und Wärme gleichzeitig zu erzeugen. Sie sind günstiger anzuschaffen als zwei separate Anlagen aus Photovoltaik und Solarthermie. Photothermie eignet sich besonders bei einem ganzjährig hohem Wärmebedarf, jedoch kann die Kombination mit einer Wärmepumpe oder mit zusätzlichen Photovoltaik-Modulen eine lohnende Investition für private Haushalte sein.