Was soll vom Dach kommen: Strom oder Warmwasser? Vor dieser Frage stehen viele Bauherrinnen und Eigentümer. Die Antwort lautet immer häufiger: beides. Viele entscheiden sich, sowohl Fotovoltaik- als auch Solarthermieanlagen installieren zu lassen. Eine Alternative sind Module, die beide Techniken vereinen.

Die wichtigsten Fragen zur Photothermie (PVT)

• Wie arbeitet eine PVT-Anlage?
• Welche PVT-Arten gibt es?
• Welche Vorteile besitzt die Technik?
• Was sind die Nachteile einer PVT-Anlage?
• Welche weitere Technik wird benötigt?
• Wie viel Kollektorfläche wird benötigt?
• Wie hoch sind die Kosten für PVT?
• Kann man auf PVT umrüsten?

Wie arbeitet eine PVT-Anlage?

Eine PVT-Anlage erzeugt sowohl Strom als auch Wärme aus Sonnenenergie, erklärt Carsten Körnig, Hauptgeschäftsführer des Bundesverbandes Solarwirtschaft (BSW): „Ein PVT-Kollektor ist im Grunde ein PV-Modul mit eingebautem Wärmetauscher auf der Rückseite.“ Die Anlage kann mit einer Wärmepumpe kombiniert werden, der dann Betriebsstrom und Umgebungswärme zur Verfügung steht. PVT-Anlagen nutzen die Sonnenenergie vergleichsweise effizient aus und sind deshalb besonders klimafreundlich.

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Welche PVT-Arten gibt es?

Körnig benennt vier unterschiedliche PVT-Kollektortypen: Modelle, die isoliert und mit Glas abgedeckt sind, werden insbesondere genutzt, um warmes Wasser zu erzeugen. Sind die Kollektoren weder abgedeckt noch isoliert, eignen sie sich vor allem für den Niedrigtemperaturbereich – zum Beispiel in Kombination mit einer Erdwärmepumpe oder zum Beheizen eines Schwimmbades. Außerdem gibt es PVT-Luftkollektoren, in denen Luft erwärmt wird.

Für Wohngebäude kommen meist PVT-Luft-Sole-Kollektoren zum Einsatz. Sie sind mit einem Luft-Sole-Wärmetauscher auf der Rückseite ausgestattet. „Die Flüssigkeit, die durch den Wärmetauscher strömt, kann somit sowohl von der solaren Abwärme des PV-Moduls als auch durch Wärmeentzug aus der Luft erwärmt werden, sodass eine Wärmepumpe ganzjährig versorgt werden kann“, erklärt Körnig.

Welche Vorteile besitzt die Technik?

Bernhard Weyres-Borchert von der Deutschen Gesellschaft für Sonnenenergie (dgs) hebt den Flächenvorteil hervor: „Mit einer PVT-Anlage wird die zur Verfügung stehende Montagefläche doppelt genutzt.“ Die Wärmepumpe kann beispielsweise im Keller stehen, Bohrungen ins Erdreich oder ein zusätzliches Außengerät, das sowohl optisch als auch akustisch störend wirken kann, sind nicht mehr erforderlich. PVT-Anlagen geben auf dem Dach zudem ein einheitlicheres Erscheinungsbild ab als getrennte PV- und Solarthermieanlagen.

Mit PVT erhält die Wärmepumpe für ihren Betrieb sowohl Wärme als auch Strom. „Durch das höhere Temperaturniveau der Wärmequelle kann diese deutlich effizienter arbeiten als mit Umgebungsluft“, sagt Körnig. Positiv sei auch der Kühleffekt: Dadurch falle die Stromausbeute von PVT-Modulen im Sommer bis zu 10 Prozent höher aus als bei klassischen PV-Modulen, deren Leistung bei zunehmender Hitze nachlasse.

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Was sind die Nachteile einer PVT-Anlage?

Der Kühlungseffekt kann ins Gegenteil umschlagen, wenn an heißen Tagen die Wärme nicht genutzt wird und die PV-Kollektoren zusätzlich erhitzen, sodass sie weiter an Leistung verlieren. Nachteilig sei zudem, dass es relativ wenig Fachbetriebe gebe, die sich mit der Technik auskennen, sagt Weyres-Borchert. Der deutsche Markt ist laut Körnig allerdings deutlich im Wachstum begriffen, und auch Unternehmen aus den Niederlanden und Frankreich bieten ihre Dienste an. Hersteller von PVT-Kollektoren können oft geschulte Installateure benennen.

Welche weitere Technik wird benötigt?

Die PV-Module müssen über einen Wechselrichter mit einen Einspeisepunkt oder einer Batterie verbunden werden, erklärt Bärbel Epp von der Firma solrico. Auf der thermischen Seite müsse das warme Wasser abgeleitet werden – entweder in einen Speicher, in das Erdreich oder direkt in die Wärmepumpe. Grundsätzlich gelte auch bei dieser Heiztechnik: „Die Wärmepumpe läuft umso effizienter, desto niedriger die notwendigen Temperaturen für Heizung und Brauchwasser im Gebäude sind.“ Vorteilhaft ist zum Beispiel eine Fußbodenheizung. Ein großer Wärmespeicher ist auf jeden Fall sinnvoll. Auch über einen Batteriespeicher sollte nachgedacht werden, rät Körnig. Strom, der nicht selbst verbraucht wird, kann aber auch ins Netz eingespeist werden.

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Wie viel Kollektorfläche wird benötigt?

Die Daumenregel laute vier Quadratmeter pro Kilowattstunde (kW) Heizleistung der Wärmepumpe, so Epp. Oft werden etwa zehn kW und damit 40 Quadratmeter Fläche benötigt. Körnig hält 35 Quadratmeter in der Regel für ausreichend. „Bei dieser Dimensionierung wird der Stromverbrauch der Heizung übers Jahr gedeckt“, sagt er. Für den Haushaltsstrom können zusätzliche PV-Module installiert werden. Wichtig zu wissen: „Im Winterhalbjahr reicht die Sonnenenergie in unseren Breiten nicht aus, um komplett autark zu werden“, betont Weyres-Borchert. Deshalb muss in den meisten Fällen mehrere Monate lang über einen Versorger Strom bezogen werden.

Wie hoch sind die Kosten für PVT?

Die Module sind verglichen mit reiner Fotovoltaik und Solarthermie teuer. In Kombination mit einer Wärmepumpe gleicht sich das Verhältnis allerdings aus. Außerdem muss in den Wintermonaten vergleichsweise wenig Strom zugekauft werden. Das zahle sich aus, sagt Körnig: „Wärmepumpen mit PVT-Luft-Sole-Kollektoren sind zwar in der Anschaffung teurer als eine Luftwärmepumpe, rechnen sich aber in der Regel schon nach deutlich weniger als zehn Jahren.“

Die Investitionskosten für die gesamte Technik betragen meist mehrere Zehntausend Euro. Immerhin gibt es üppige Förderungen: Momentan werden bis zu 35 Prozent der Kosten über die Bundesförderung für effiziente Gebäude finanziert. Bis zu 40 Prozent sind es, wenn die Module mit Wärmepumpen kombiniert werden, die ein natürliches Kältemittel enthalten. Das Bundeswirtschaftsministerium hat zur Förderung der PVT-Technik eine spezielle Initiative ins Leben gerufen. Unter dem Namen IntegraTE können weitere Informationen eingeholt werden.

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Kann man auf PVT umrüsten?

Wer bereits Fotovoltaik nutzt, kann nachträglich auf PVT-Technologie umstellen. Einige Firmen montieren Metallabsorber beziehungsweise Wärmetauscher unter bestehende PV-Anlagen. Zuvor müssen die Module demontiert werden. Solche nachgerüsteten PVT-Kollektoren sind vor allem für die Kopplung mit einer Wärmequelle im Erdreich geeignet. Mithilfe von Kapillarrohrmatten lassen sich bestehende kleine PV-Anlagen auf Einfamilienhäusern nachrüsten und zu PVT-Modulen aufwerten. Wird ein Dach neu eingedeckt, kann über Solardachziegel mit Hybridfunktion und Indachmodule nachgedacht werden, die optisch kaum auffallen. Auch eine Integration von PVT in die Fassade ist möglich. Damit wird zusätzlich die Wärmedämmung verbessert.