Strom und Wärme vom eigenen Dach

Solarzellen erzeugen Strom. Die gleichzeitig einfallende infrarote Strahlung stört nur: Sie reduziert den Wirkungsgrad, zumindest bei Siliziummodulen. Solarkollektoren produzieren warmes Wasser. Das sichtbare Licht bleibt ungenutzt. Das wollten die Verfechterinnen und Verfechter der Hybridzellen ändern. Diese sollten gleichzeitig warmes Wasser und Strom erzeugen, beide mit einem leicht geringeren Wirkungsgrad als bei spezialisierten Modulen.

Verzicht aus Gas und Öl ein wenig versüßt

Consolar aus dem badischen Lörrach ist der bekannteste deutsche PVT-Entwickler – PV steht für Photovoltaik, das T für Thermie, also Wärmenutzung. In jüngster Zeit ist das Interesse an den Kombimodulen massiv angestiegen. Sie eignen sich nicht zuletzt für den Einsatz von Wärmepumpen. Diese beziehen Strom vom Dach und PVT unterstützt die Warmwasserversorgung. Das senkt deutlich die Kosten, könnte also beim von der Politik geplanten Quasi-Zwang zum Verzicht auf fossile Heiztechniken ein wenig entlastend wirken.

Das PVT-Modul fängt auch Luftwärme ein

Weiterer Vorteil: Das Modul fängt in Kombination mit einer Wärmepumpe die Wärme der Luft ein und ersetzt das meist an der Hauswand stehende System, das Luft ansaugt, die in der Wärmepumpe thermisch veredelt wird. Auf der Unterseite des PVT-Moduls befinden sich Lamellen, um die Aufnahme der Wärme aus der Luft (die auch bei einer Temperatur von 0 °C und weniger so bezeichnet wird) zu verbessern. Das sorgt für eine enorm große Kontaktfläche zur Außenluft. Ein gut 2 m² großes Modul verfügt so über einen Luft-Wärmeaustauscher mit einer Gesamtoberfläche von 19 m².

Deutlich verbesserte Jahresarbeitszahl

Laut Consolar steigt durch dieses Konzept die Jahresarbeitszahl, die besagt, wie viele Kilowattstunden Wärme eine Wärmepumpe pro Kilowattstunde eingesetzten Stroms erzeugt, gegenüber einer Luftwärmepumpe von gut drei auf knapp vier an. Ein weiterer Vorteil: PVT-Wärmepumpensysteme arbeiten lautlos – anders als Luftwärmepumpen, deren Ventilatorgeräusch mitunter für Unmut in der Nachbarschaft sorgt.

Wärme kommt aus dem „Erdgeschoss“

PVT-Module bestehen aus Solarkollektoren, deren obere Abdeckung aus Solarzellen besteht. Diese fangen die sichtbaren Strahlen der Sonne ein und wandeln sie in elektrische Energie um. Die Infrarotstrahlung dringt fast ungehindert ins „Erdgeschoss“ des Moduls ein und erwärmt das dort zirkulierende Wasser. Nebenbei kühlt es die Solarzellen, die sich mit einem um einige Prozentpunkte höheren Wirkungsgrad revanchieren. Optimal arbeitet eine Silizium-Solarzelle bei einer Temperatur von 25 °C. Mit jedem zusätzlichen Grad nimmt die Leistung um 0,4 % ab. An Sommertagen können, nicht zuletzt wegen des fortschreitenden Klimawandels, leicht 40 °C erreicht werden.

Zu hohe Wärmeproduktion im Sommer

Hier zeigt sich allerding ein Nachteil von PVT. Im Sommer wird oft weniger Wärme benötigt als von den Solarkollektoren geliefert wird, sodass heißes statt kaltes Wasser zirkuliert, was den Wirkungsgrad der Solarzelle reduziert und damit den Stromertrag. Das könnte durch eine Klimaanlage verhindert werden, die mit einer Absorptionskältemaschine arbeitet. Diese braucht, so paradox es auch klingt, Wärme, um Kälte zu erzeugen.

Auch das Gewerbe zeigt Interesse

„In der Vergangenheit waren PVT-Module eher Nischenprodukte“, sagt Carsten Körnig, Hauptgeschäftsführer des Bundesverbands Solarwirtschaft (BSW) in Berlin. Inzwischen aber zeigten nicht nur Privathaushalte großes Interesse an der Technik. Zunehmend würden auch im Gewerbe verstärkt PVT-Projekte realisiert, etwa auf Dächern von Hotels, Schwimmbädern und Sportanlagen oder zur Erzeugung von Prozesswärme für Wäschereien.

Schnee hat keine Chance mehr

Die Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie (DGS) in München sieht noch einen ganz besonderen Vorteil von PVT. Die Module könnten ganz einfach von Schnee befreit werden, der sowohl die Strom- als auch die Wärmeproduktion vollständig zum Erliegen bringt. Man müsse nur kurz warmes Wasser hindurchpumpen, den normalen Kreislauf also umkehren.