PVT-Module (Hybridmodule): Strom und Wärme gleichzeitig – für wen lohnt sich die Technik?

Das eigene Dach zur Energieerzeugung zu nutzen, ist für viele Hausbesitzer ein zentraler Schritt in Richtung Unabhängigkeit und Nachhaltigkeit. Doch oft stellt sich eine schwierige Entscheidung: Soll die begrenzte Dachfläche für eine Photovoltaikanlage zur Stromerzeugung oder für eine Solarthermieanlage zur Wärmegewinnung genutzt werden?

Was, wenn beides gewünscht ist, der Platz aber nicht ausreicht? Genau für dieses Dilemma gibt es eine intelligente Lösung: PVT-Module, auch Hybridkollektoren genannt. Sie kombinieren das Beste aus beiden Welten und produzieren gleichzeitig Strom und Wärme.

Was sind PVT-Module und wie funktionieren sie?

Ein PVT-Modul (Photovoltaik-Thermie-Modul) ist eine Kombination aus einem herkömmlichen Photovoltaikmodul und einem solarthermischen Kollektor in einer einzigen Komponente. Auf der Vorderseite befinden sich die Solarzellen, die Sonnenlicht in elektrische Energie umwandeln – genau wie bei einer normalen PV-Anlage. Die Rückseite des Moduls ist jedoch mit einem Absorber ausgestattet, einem System aus kleinen Röhren, durch das eine Wärmeträgerflüssigkeit (meist ein Wasser-Glykol-Gemisch) fließt.

Der Clou dabei: Photovoltaikmodule verlieren an Effizienz, wenn sie zu heiß werden. Die durchfließende Flüssigkeit im PVT-Modul kühlt die Solarzellen aktiv ab. Diese Abwärme, die bei Standardmodulen ungenutzt an die Umgebung verloren geht, wird hier aufgefangen und kann für die Warmwasserbereitung oder zur Heizungsunterstützung genutzt werden. Dieser doppelte Nutzen macht PVT-Module zu einer hocheffizienten Technologie.

Grundsätzlich unterscheidet man zwei Bauarten:

• Abgedeckte (verglaste) PVT-Module: Sie besitzen eine zusätzliche Glasschicht, die die Wärme besser im System hält. Dadurch erreichen sie höhere Temperaturen und eignen sich gut für die Warmwasserbereitung. Der Stromertrag ist jedoch etwas geringer.

  
  

• Unabgedeckte PVT-Module: Diese verzichten auf die zusätzliche Abdeckung. Sie erreichen geringere Wärmetemperaturen, sind dafür aber effizienter in der Stromproduktion, da die Kühlung der Solarzellen stärker ist.

  
  

Die entscheidenden Vorteile von Hybridkollektoren

Die Entscheidung für eine Nischentechnik wie PVT-Module sollte gut überlegt sein, doch die Vorteile sind überzeugend, allen voran die Effizienz und die optimale Flächennutzung.

Maximale Energieausbeute auf kleinster Fläche

Der offensichtlichste Vorteil ist die Platzersparnis. Wo Sie sich sonst zwischen Strom und Wärme entscheiden müssten, erhalten Sie mit PVT-Modulen beides. Während für herkömmliche Solarsysteme getrennte Flächen nötig sind, erzeugt ein einziges PVT-Modul beides gleichzeitig. Ein typisches Modul kann beispielsweise eine elektrische Leistung von rund 300 Watt-Peak (Wp) und eine thermische Leistung von etwa 800 Watt (Wth) liefern.

Praxisbeispiel: Auf das Dach eines typischen Einfamilienhauses passen etwa 20 Solarmodule. Möchte man sowohl Strom als auch Wärme erzeugen, müsste man diese Fläche aufteilen, was oft zu einer unzureichenden Leistung beider Systeme führt. Mit 20 PVT-Modulen nutzen Sie die gesamte Fläche doppelt und maximieren Ihren Autarkiegrad.

Gesteigerter Stromertrag durch Kühlung

Ein oft unterschätzter Faktor ist die Temperaturabhängigkeit von Solarzellen. An einem heißen Sommertag kann die Temperatur eines Standard-PV-Moduls auf über 70 °C steigen. Pro Grad über der Normtemperatur von 25 °C sinkt der Wirkungsgrad von Solarmodulen um etwa 0,3 bis 0,4 %.

Die aktive Kühlung durch den rückseitigen Absorber bei PVT-Modulen hält die Zelltemperatur niedrig. Das Resultat: ein um 10 bis 25 % höherer Stromertrag pro Quadratmeter im Vergleich zu einer reinen PV-Anlage unter gleichen Bedingungen. Dieser Effekt macht sich besonders an sonnenreichen Tagen bezahlt.

Perfekte Synergie mit Wärmepumpen

Besonders interessant wird die PVT-Technologie in Kombination mit einer Wärmepumpe. Insbesondere Sole-Wasser-Wärmepumpen profitieren enorm von den Hybridkollektoren. Die von den PVT-Modulen erzeugte Niedertemperaturwärme (ca. 10–30 °C) ist eine ideale Wärmequelle für die Wärmepumpe. Sie muss die Temperatur nicht aus dem kalten Erdreich, sondern aus dem vorgewärmten Kreislauf anheben. Dies steigert die Jahresarbeitszahl (JAZ) – also die Effizienz der Wärmepumpe über das ganze Jahr – erheblich und senkt somit die Heizkosten.

Nachteile und Herausforderungen von PVT-Modulen

Trotz der beeindruckenden Vorteile ist die Technologie nicht für jeden die beste Wahl. Um eine fundierte Entscheidung treffen zu können, ist es wichtig, auch die Nachteile zu kennen.

Höhere Investitionskosten

PVT-Module sind in der Anschaffung teurer als separate Systeme. Rechnen Sie mit Kosten, die etwa zwei- bis dreimal so hoch sind wie für reine Photovoltaikmodule vergleichbarer Größe. Diese höheren Anfangsinvestitionen amortisieren sich über die gesteigerte Gesamteffizienz, erfordern aber ein höheres Startbudget.

Komplexere Installation

Die Installation einer PVT-Anlage ist anspruchsvoller. Es werden nicht nur elektrische Anschlüsse benötigt, sondern auch ein hydraulischer Kreislauf für die Wärmeträgerflüssigkeit. Dies erfordert die koordinierte Arbeit von Elektrikern und Heizungsinstallateuren. Zudem sind weitere Komponenten wie ein Pufferspeicher, eine Pumpe und eine Regelungstechnik notwendig.

Geringere Spitzentemperaturen als reine Solarthermie

Ein PVT-Modul ist ein Kompromiss. Es kann nicht die hohen Temperaturen einer spezialisierten Solarthermie-Anlage erreichen, die oft für eine vollständige Deckung des Heizbedarfs im Winter ausgelegt ist. Die erzeugte Wärme eignet sich hervorragend zur Warmwasserbereitung und zur Heizungsunterstützung in der Übergangszeit, kann eine konventionelle Heizung im Winter aber meist nicht vollständig ersetzen.

Für wen lohnen sich PVT-Module wirklich? Typische Anwendungsfälle

Die Entscheidung für oder gegen PVT-Technik hängt stark von den individuellen Gegebenheiten ab. In bestimmten Szenarien spielen die Hybridkollektoren ihre Stärken voll aus.

Eigenheime mit begrenzter Dachfläche

Dies ist der klassische Anwendungsfall. Haben Sie ein Stadthaus, einen Bungalow mit Walmdach oder eine Dachfläche, die durch Gauben und Fenster stark zergliedert ist? Wenn Sie den Traum von Strom- und Wärmeautarkie nicht aufgeben wollen, sind PVT-Module oft die einzige Möglichkeit, beide Energieformen effizient zu erzeugen.

Haushalte mit hohem Ganzjahres-Wärmebedarf

Ein weiterer idealer Einsatzort sind Gebäude mit einem konstanten Bedarf an Niedertemperaturwärme. Das prominenteste Beispiel ist die Beheizung eines Swimmingpools. Während eine reine PV-Anlage im Sommer oft mehr Strom erzeugt als verbraucht wird, kann die Abwärme eines PVT-Systems den Pool kostengünstig und umweltfreundlich temperieren. Auch Hotels oder Mehrfamilienhäuser mit hohem Warmwasserbedarf profitieren.

In Kombination mit einer Wärmepumpe

Wie bereits erwähnt, ist die Kombination von PVT-Modulen mit einer Wärmepumpe eine der zukunftssichersten und effizientesten Systemlösungen. Der von den Modulen erzeugte Strom betreibt die Wärmepumpe, während die gleichzeitig gewonnene Wärme deren Effizienz steigert. Diese ganzheitliche Lösung verspricht maximale Unabhängigkeit von fossilen Energieträgern und wird daher für Bauherren und Sanierer zunehmend attraktiv.

Häufig gestellte Fragen zu PVT-Modulen

Wie viel teurer ist eine PVT-Anlage im Vergleich zu einer reinen PV-Anlage?
Die reinen Modulkosten sind etwa zwei- bis dreimal so hoch. Hinzu kommen die Kosten für die hydraulische Installation (Rohre, Speicher, Pumpe). Die Gesamtanlage ist daher in der Regel deutlich teurer als eine reine PV-Anlage, aber oft günstiger als zwei separate Systeme (PV und Solarthermie).

Kann ich mit PVT-Modulen mein Haus komplett heizen?
In den meisten Fällen nicht. PVT-Systeme sind primär für die Warmwasserbereitung und zur Heizungsunterstützung in der Übergangszeit (Frühling, Herbst) ausgelegt. Im Winter reicht die erzeugte Wärme in der Regel nicht aus, um ein Gebäude vollständig zu beheizen, es sei denn, es handelt sich um ein extrem gut gedämmtes Passivhaus.

Benötige ich einen speziellen Speicher?
Ja, für die Nutzung der Wärme ist ein Pufferspeicher oder ein Kombispeicher erforderlich. Dieser speichert das von den PVT-Modulen erwärmte Wasser, sodass es auch dann zur Verfügung steht, wenn die Sonne nicht scheint.

Wer installiert eine PVT-Anlage?
Da sowohl elektrische als auch heizungstechnische Arbeiten anfallen, ist ein eingespieltes Team aus einem qualifizierten Elektriker und einem Heizungs- und Sanitärinstallateur notwendig. Viele spezialisierte Betriebe bieten die Installation aus einer Hand an.

Fazit: Eine Nischenlösung für spezielle Anforderungen

PVT-Module sind keine universelle Lösung, die herkömmliche Photovoltaik- oder Solarthermieanlagen ersetzen wird. Sie sind vielmehr eine innovative Nischentechnologie für spezifische Anforderungen.

Ihre Stärken spielen sie immer dann aus, wenn die Dachfläche begrenzt ist oder wenn eine synergetische Kopplung mit einer Wärmepumpe angestrebt wird. Für Hausbesitzer, die vor der Wahl „Strom oder Wärme“ stehen, bieten sie einen eleganten Ausweg und maximieren die Energieausbeute pro Quadratmeter. Die höheren Investitionskosten und die komplexere Installation müssen dabei gegen den Gewinn an Autarkie und Effizienz abgewogen werden.