PVT-Module: alles über Funktionsweise, Vor- und Nachteile und mehr

Ein PVT-Modul vereint die Solarthermie und Photovoltaik, wodurch Vorteile für Nutzerinnen und Nutzer entstehen können. Durch die Generierung von Strom und Wärme zur selben Zeit ergibt sich eine Kombi-Lösung, die für Hausbesitzer eine lohnende Investition sein kann. Um die Pluspunkte vollständig ausschöpfen zu können, sollten jedoch die richtigen Rahmenbedingungen gegeben sein. Wir zeigen Ihnen die Vor- und Nachteile der Technologie im Detail auf.

Was ist ein PVT-Modul?

In ihrem Kern handelt es sich um ein Hybridmodul, das klassische Photovoltaik- und Solarthermiemodule durch ein Stapelverfahren kombiniert. Vereinfacht dargestellt, arbeiten diese Module auf folgende Weise:

• Das Photovoltaik-Modul liegt auf der oberen Seite und absorbiert die einfallende Sonnenstrahlung. Durch die entstehende Spannung wird die Strahlung in einem Wechselrichter in nutzbaren Strom für Endgeräte umgewandelt.

• An der unteren Seite befindet sich das Solarthermie-Modul, in dessen Kühlsysteme eine Flüssigkeit eingearbeitet ist. Sie nimmt die auf dem Photovoltaik-Modul entstehende Wärme auf, von wo die erhitzte Flüssigkeit in den Solarwärmespeicher übertragen wird.

Ein PVT-Modul ist damit in der Lage, sowohl Strom als auch Warmwasser zur selben Zeit zu generieren und damit zwei Anwendungsbereiche auf einmal abzudecken. Sowohl die klassische Heizung im Haus als auch die Aufbereitung von Warmwasser werden unterstützt.

Unterschiede bei PVT-Modulen

Der Markt teilt die verfügbaren Hybridmodule in zwei Kategorien auf: abgedeckte und unabgedeckte Module. Sie zielen jeweils auf unterschiedliche Stärken ab:

• Auf einem abgedeckten Modul befindet sich eine zusätzliche Glasscheibe, was die Wärmegewinnung durch das Solarmodul verbessert.

• Jene Glasscheibe fehlt auf einem unabgedeckten Modul. Dies reduziert zwar die Wärmeerzeugung, aber dafür steigt der Wirkungsgrad für den Stromertrag.

Per se „besser“ ist keine der beiden Lösungen; wichtig ist, was die Nutzer der PVT-Anlage als bedeutender einstufen.

Warum kann eine PVT-Anlage besser sein?

Ein Hybridkollektor dieser Art kann die Strom- und Wärmegewinnung kombinieren, wodurch der Platzbedarf im Vergleich zu separaten Lösungen geringer ausfällt. Ein Kombimodul kann außerdem Wartungsarbeiten vereinfachen, da im Zweifelsfall sofort feststeht, wo der Defekt zu suchen ist.

Eventuell ist auch mit Kostenvorteilen zu rechnen, wenn klassische PV-Module und weitere Geräte für Heizzwecke individuell teurer sind als Hybridkollektoren. Ob sich eine solche Anlage für die Stromerzeugung und die Gewinnung von Wärme rentiert oder nicht, muss im Einzelfall durch einen Kostenvergleich entschieden werden.

Welche Nachteile drohen durch einen PVT-Kollektor?

Das größte Problem ist die Wechselwirkung von PV-Modulen und Solarthermie:

• PV-Module büßen Anteile an ihrem Wirkungsgrad ein, wenn sie sich erwärmen. Grob reduziert sich die Leistung um etwa 0,5 % pro Grad Celsius. Erhitzen sich PV-Module beispielsweise von 50 Grad Celsius auf 70 Grad Celsius, geht dies mit einem Leistungsverlust von etwa 10 % einher.

• Der Effizienzgrad von Solarthermie hingegen steigt durch eine höhere Temperatur an, die Leistung wächst somit immer dann, wenn sie sich bei PV-Modulen reduziert.

Eine perfekte PVT-Anlage kann es somit nicht geben. Wird die Stromgewinnung durch Solarenergie bevorzugt, reduziert sich der Gewinn von Wärmenergie. Richten Sie die Hybridkollektoren auf Wärme aus – etwa durch den Kauf eines abgedeckten Moduls -, verringern Sie dadurch jedoch die Stromgewinnung.

Abschwächung des Effekts durch effiziente Kühlung

Vor allem in sonnenreichen Monaten kann sich ein Hybridkollektor auf deutlich über 100 Grad Celsius erwärmen. Während dies für die Solarthermie ein Vorteil ist, leidet die Erzeugung von Strom durch Solarenergie beträchtlich, sodass in Extremfällen nur noch 20 % der eigentlich verfügbaren Nennleistung verfügbar sind.

Dieser negative Effekt wird durch die bereits erwähnte Flüssigkeit im Solarthermie-Modul reduziert. Je effektiver sie die „überschüssige“ Hitze in den Speicher transportieren kann, desto höher die durchschnittliche Leistung der PVT-Module für die Erzeugung von Strom.

Sind Hybridkollektoren im privaten Bereich empfehlenswert?

PVT-Module erzeugen Wärme und Strom simultan und eignen sich daher bei erster Betrachtung für Privathaushalte. Ob dies in der Realität zutrifft, hängt jedoch stark von den eigenen Nutzungsgewohnheiten und dem Standort ab.

Problem: Überschuss an Wärme

Vor allem in den Sommermonaten ist es in Deutschland und generell weiten Teilen Europas unüblich, über Heizkörper in Innenräumen zu heizen. Da es über viele Monate auch nachts warm genug ist, würde demnach der Solarthermie-Anteil der PVT-Anlage wirkungslos sein. Die Kollektoren gewinnen durch Sonneneinstrahlung viel Wärmenergie, die aber niemals aufgezehrt werden kann.

Da eine Nutzung der Wärmeenergie nicht stattfindet, heizt sich die PVT-Anlage weiter auf, wodurch jedoch der Wirkungsgrad für die Stromerzeugung abnimmt. Die gewonnene – aber nicht genutzte – Wärme wird sich demnach direkt negativ auf die Gewinnung von Strom auswirken.

Hybridmodule: keine gute Idee für Privatimmobilien?

Diese Informationen sollen jedoch keine pauschale Absage an PVT-Module sein: Können Sie die Wärme in Ihren persönlichen Lebensumständen gewinnbringend einsetzen, spricht nichts gegen einen Einsatz von Hybridmodulen.

Vorteile von PVT-Hybridkollektoren

Die Anschaffung von PVT-Kollektoren kann für Hausbesitzer zahlreiche Vorteile mit sich bringen, die wir jetzt auflisten werden.

Platzbedarf

PVT benötigt generell weniger Platz, da Strom und Wärme kombiniert werden. Dadurch benötigen Sie weniger Dachfläche, die Sie stattdessen mit anderen Geräten – wie vielleicht einem weiteren PV-Modul – erweitern können. In diesem Szenario wären Hybridmodule Unterstützer für Wärme, während Strom vorrangig durch klassische PV-Module erzeugt wird.

Saisonspeicher-Option

Die oft überschüssige Wärme können Sie in einem Saisonspeicher „lagern“ und in Herbst und Winter nutzen. Dies setzt jedoch voraus, dass Sie die hohen Kosten für einen solchen Speicher tragen wollen.

Solarfassade

PVT-Module können in einer Solarfassade zum Einsatz kommen, sofern die Anschaffung rentabel ist. Durch diese Technik können die Module sowohl heizen als auch kühlen, was das gesamte Haus energieeffizienter macht.

PVT-Anlage und die Wärmepumpe

Nicht zuletzt durch die Politik ist die Wärmepumpe ein aktuelles Thema. Mit PVT-Modulen können Sie unter den richtigen Voraussetzungen die Effizienz einer solchen Wärmepumpe weiter erhöhen.

Nicht benötigte Wärme wird dabei ins Erdreich geführt, wodurch der Erdboden erwärmt wird. Dies wiederum führt dazu, dass die Wärmepumpe eine höhere Ausgangstemperatur hat, um ihrer Arbeit nachzugehen. Daraus folgen zwei Vorteile:

• Die Wärmepumpe benötigt weniger Strom, um angetrieben zu werden.

• Da die überschüssige Wärme abgeführt wird, erhöhen sich Leistung und Effizienz für die Stromgewinnung der PVT-Anlage auf dem Dach.

Kommen Wärmepumpen für Sie in Frage bzw. haben sie deren Anschaffung bereits geplant, können PVT-Kollektoren daher eine Überlegung wert sein.

Kosten für PVT-Kollektoren

Im Vergleich zur klassischen Photovoltaik via reinem PV-Modul sind Hybridmodule auf PVT-Basis noch relativ jung, wodurch die Kosten stark schwanken. Zahlreiche Module befinden sich noch immer in Entwicklung, wofür bekannte Unternehmen wie Triple Solar noch immer Forschungsgelder sammeln – wie zuletzt zehn Millionen Euro im Januar 2023. Somit ist der Markt bei Weitem nicht so ausgereift wie bei den mehrere Jahrzehnte alten reinen PV-Anlagen.

Rechnen Sie daher aufgrund der noch unsicheren Marktsituation zu Beginn mit Kosten von etwa 400 Euro als Einstieg. Nicht enthalten sind Montage und Installation sowie eventuell notwendige Speichersysteme – und die Preise variieren stark.

Für „normale“ Solarmodule geben Sie aktuell etwa 200 Euro als Einstieg aus, bei der Solarthermie auf dem Dach gelten Preise von etwa 300 bis 800 Euro. Die erwähnten 400 Euro für den Einstieg in die Welt der PVT-Module scheinen daher nicht außerordentlich teuer, weshalb PVT-Hybridkollektoren preislich wettbewerbsfähig sind.

Alternative zu PVT: Sonnenenergie und PV-Anlage getrennt

Die einzig sinnvolle Alternative zur PVT-Anlage ist die getrennte Verwendung von Photovoltaik und Solarthermie-Kollektoren. Dies führt dazu, dass Sie zwei verschiedene Anlagen auf Ihrem Dach installieren, was mehr Fläche erfordert. Strom bekommen Sie durch den Einsatz von PV, die Wärme hingegen decken Sie durch Anlagen für Solarthermie.

Die PV-Anlage kann dadurch immer bei hoher Leistung operieren, da die PV-Zellen nicht überhitzen – aber Sie benötigen mehr Fläche im Vergleich zu fertigen PVT-Modulen. Am Ende müssen Sie daher selbst entscheiden, ob eine Kombination wirtschaftlich sinnvoller oder ob die getrennte Variante für Sie zielführender ist.

Ästhetik: der vergessene Vorteil von PVT-Modulen?

Eine PVT-Anlage kann im Vergleich zu getrennten Optionen einen optischen Vorteil erzeugen. Da es sich um eine einzige, homogene Anlage in einem stets identischen Design handelt, wird das Hausdach ästhetisch aufgewertet. Photovoltaik und Wärme durch Solar-Kollektoren getrennt zu betreiben, kann einige Hausbesitzer durchaus stören.

Mit PVT-Modulen umgehen Sie das Problem und wohnen in einer visuell ansprechenden Immobilie.

FAQ: die wichtigsten Fragen und Antworten zu PVT-Modulen

Was ist eine PVT-Anlage?

Die Kombination aus einer Photovoltaik-Anlage und Solarthermieanlage versorgt Immobilien mit Strom und Wärme zur selben Zeit. Die Solarkollektoren versorgen Sie daher mit Energie für Ihre Endgeräte ebenso wie mit Wärme für Wasser, Heizung & Co.

Was sind die Vor- und Nachteile?

Der Einsatz von Hybridmodulen reduziert den benötigten Platz auf dem Hausdach und kann im Winter die Stromgewinnung verbessern. Zudem können Hausbesitzer auf eine ansprechendere Optik zählen.

Allerdings drohen bei Hybridmodulen Einbuße für die Stromerzeugung, da Anlagen dieser Art durch die Solarthermie sehr heiß werden – wodurch der PV-Kollektor deutlich weniger effizient arbeitet. Vor allem im Sommer steht meist zu viel Wärme zur Verfügung, die nur durch (teure) Speicher aufbewahrt werden kann.

Ist eine Kombination mit Wärmepumpen möglich?

Sie können überschüssige Wärme aus den Hybridmodulen zu Wärmepumpen weiterleiten, was deren Strombedarf reduziert. PVT-Kollektoren können daher eine sinnvolle Investition sein, wenn Sie deren Nutzung an eine Wärmepumpe koppeln möchten.

Wie hoch sind die Kosten?

Rechnen Sie bei Hybridmodulen mit einem Einstieg im Bereich von 400 Euro. Da der Wettbewerb noch jung ist, kann der Einsatz dieser Technik auch wesentlich teurer sein – denn echte Preisfindung für PVT-Kollektoren für Privathaushalte muss erst noch stattfinden.

Kann ich die Installation selbst durchführen?

Theoretisch ist dies möglich, praktisch sollten Sie auf professionelle Hilfe für die Montage der Anlagen vertrauen. Komplexe Technik ist empfindlich, weshalb Sie die Installation der Kollektoren erfahrenen Händen überlassen sollten. Dies erhöht zwar den Preis, aber dafür können Sie sich auf die Expertise der Installateure verlassen.