Letzte Aktualisierung am 27. März 2023 von Mika Lehmann
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Sie möchten mit Solarthermie Warmwasser produzieren und gleichzeitig auch Strom? Dann könnten Hybridkollektoren – auch PVT-Kollektoren oder Photothermie genannt – genau das Richtige für Sie sein. Hier erfahren Sie, wie PVT-Kollektoren funktionieren, wie viel sie kosten, welche Leistung möglich ist und wann sie sich besonders lohnen.
- PVT-Varianten und ihre Funktion
- Vorteile
- Nachteile
- Effizienz und Wirtschaftlichkeit
- Sind Hybridkollektoren teurer?
- Kostenbeispiel: Einfamilienhaus, vier Personen
- Wartung und Lebensdauer
- Wie funktioniert die Montage?
- Kombination mit Wärmepumpen
- Wie werden PVT-Anlagen gefördert?
- Hersteller
- Fazit – Wann lohnt sich ein Hybridkollektor?
PVT-Varianten und ihre Funktion
Ein Hybridkollektor für Solarenergie ist ein Kollektortyp, der sowohl Photovoltaik- als auch Solarthermie-Technologie integriert. Er nutzt also sowohl die Strahlung der Sonne zur Stromerzeugung als auch zur Wärmeerzeugung. So sind sie aufgebaut:
- Glasplatte schützt vor Witterung
- Optional: Belüftung
- Solarzellen für Strom
- Solarabsorber für Wärme
- Gehäuse
Besonders am Aufbau von abgedeckten Kollektoren ist die Belüftung zwischen der Glasplatte und den Solarzellen. Bei einer reinen Photovoltaikanlage sollte keine Luft zwischen Glas und Solarzellen sein, denn sie heizt sich stark auf. Hier wird dieser Effekt genutzt, um die Wärme über die Solarthermieanlage aufzunehmen. Die Effizienz der Photovoltaikanlage verschlechtert sich dadurch jedoch leicht.
Bei unabgedeckten Kollektoren befindet sich keine Luft zwischen den Schichten. Es staut sich weniger Wärme und der Fokus liegt eher auf Stromproduktion und weniger auf Wärme. Sie eignen sich dadurch vor allem für die Kombination mit einer Wärmepumpe.
Es gibt auch Hybridkollektoren, in denen die Wärme mit Luft transportiert wird. Diese sind jedoch eher selten und scheinen sich nicht durchzusetzen.
Vorteile
- Liefern Strom und Wärme
- Effiziente Flächennutzung
- Hoher Wirkungsgrad von bis zu 80 %
Hybridkollektoren bieten gegenüber herkömmlichen Solarkollektoren einige Vorteile. Zum einen können sie sowohl Wärme als auch Solarstrom erzeugen, was die Nutzung der Solarenergie insgesamt effizienter macht. Zum anderen benötigen sie aufgrund der Kombination beider Technologien weniger Platz, was insbesondere bei begrenzten Flächen von Vorteil ist.
Besonders interessant ist auch, dass Hybridkollektoren eine Schwäche von Photovoltaikanlagen ausgleichen können: Solarzellen sind besonders effizient, wenn viel Sonne scheint, aber die Anlage selbst kühl bleibt. Im Sommer scheint zwar viel Sonne, aber die Anlage wird auch stark erhitzt. Hybridkollektoren können einen Teil dieser Hitze abtransportieren und im Haus nutzbar machen.
Schon gewusst?
Dunkle Dächer und Solaranlagen können im Sommer bis zu 70 Grad heiß werden. Aus diesem Grund sind Gebäude in südlichen Ländern eher hell oder weiß. Auch in Deutschland können weiße Dachziegel oder ein weißer Anstrich das Haus kühlen.
Nachteile
- Hohe Wärmeproduktion im Sommer
- Kosten mehr als Photovoltaikmodule
- Weniger Stromleistung pro m² verglichen mit Photovoltaik
PVT-Anlagen sparen zwar Platz, aber kosten auch mehr als reine Photovoltaikmodule. Während Photovoltaikanlagen im Sommer viel Strom produzieren, erhält man bei PVT-Anlagen auch viel Wärme. Im Sommer müssen Privathaushalte jedoch nicht heizen und benötigen kaum Wärme. Den Strom kann man hingegen auch im Sommer gut verbrauchen, wenn man Geräte im Haus intelligent steuert oder ein Elektroauto besitzt. Außerdem erhält man für überschüssigen Strom die Einspeisevergütung, auch wenn sie nicht mehr so hoch wie früher ist.
Effizienz und Wirtschaftlichkeit
Wie effizient sind Hybridkollektoren und lohnt sich der Einbau? Die Effizienz von Hybridkollektoren hängt von vielen Faktoren ab. Die Anschaffung sollte man daher gut planen, am besten mit einem Handwerker oder in Kombination mit einer Energieberatung für das ganze Gebäude. Diese Faktoren sind wichtig:
- Wie viel Platz ist verfügbar?
- Welche Heizung ist verbaut?
- Wie viel Wärme wird benötigt?
- Wie viel Sonne erreicht die Anlage?
- Speichermöglichkeiten für Strom und Wärme
In der Regel erreichen Hybridkollektoren eine höhere Gesamteffizienz als herkömmliche Solarkollektoren, da sie beide Technologien kombinieren. Während Photovoltaikanlagen ungefähr 20 Prozent der Sonnenenergie in Strom umwandeln, sind hier in Kombination mit Wärme bis zu 80 Prozent möglich.
Sind Hybridkollektoren teurer?
Die Kosten für neue Hybridkollektoren sind in der Regel etwas höher als für Photovoltaikanlagen, da sie eine aufwändigere Technologie erfordern und nicht in so hohen Mengen produziert werden. Auch die Wartungskosten können höher ausfallen, da beide Technologien gewartet werden müssen. Allerdings können die höheren Kosten durch die höhere Effizienz und die kombinierte Nutzung von Wärme und Strom ausgeglichen werden.
Das Modell Solimpeks EXCELL erhält man Stand Februar 2023 für 525,21 Euro. Laut Hersteller hat es eine elektrische Maximalleistung von 325 Watt und eine thermische von 724 Watt. Daraus ergibt sich:
- 1615 € pro kW elektrisch
- 725 € pro kW thermisch
- 196 Watt pro m² elektrisch
- 436 Watt pro m² thermisch
Die Kosten liegen im Verhältnis zur Leistung bei 1615 Euro pro kW (elektrisch) und 725 Euro pro kW (thermisch). Kombiniert wären das 1170 € pro kW Gesamtleistung.* Pro Quadratmeter erhält man eine elektrische Leistung von 196 Watt und eine thermische Leistung von 436.
Zum Vergleich: Photovoltaikanlagen kosten inklusive Einbau ungefähr 1.300 bis 1.700 Euro pro kWp und liefern eine elektrische Leistung von 200 Wp pro m². Reine Solarthermieanlagen produzieren ungefähr 550W/m².
*Denken Sie daran, dass diese kW-Angaben schlecht mit einzelnen PV- oder Solarthermieanlagen vergleichbar sind, da diese entweder Strom oder Wärme produzieren. Außerdem ist der Wärmebedarf von Häusern in der Regel höher.
Kostenbeispiel: Einfamilienhaus, vier Personen
Wie sehen die Kosten bei verschiedenen Anlagenkombinationen aus? Hier zeigen wir einige Beispiele, wie man PVT-Kollektoren auf Hausdächern nutzen kann und wie viel Dachfläche benötigt wird.
Unsere Annahmen:
- 50 m² nutzbare Dachfläche
- 6 m² Dachfläche nötig pro kWp Photovoltaik
Wärmebedarf decken, Photovoltaik optional
PVT-Kollektoren liefern vor allem Wärme. Wie sieht es also aus, wenn man den Wärmebedarf mit PVT deckt und den Rest des Dachs anders nutzt?
Für die Heizungsunterstützung bei einem Vier-Personen-Haushalt mit Flachkollektoren braucht man ungefähr 9 m² Dachfläche. Mit sechs Solimpeks-Modulen kann man 10 m² abdecken. Sie geben also 3.151,26 € für die Module aus und erhalten eine elektrische Maximalleistung von 1.950 Wp. Um die 6 kWp mit PV-Modulen zu erreichen, müssen Sie weitere 6.000 € zahlen.
Gesamtkosten: 9.151,26 €
Genutzte Dachfläche: 34 m² (10 PVT + 24 PV)
Fazit: Mit der Kombination aus PVT und Photovoltaik können Sie mit der gleichen Dachfläche auch 8 kWp Photovoltaik installieren. Mit getrennten Modulen erreichen Sie zwar auch die 6kWp, haben aber weniger Platz für weitere Module.
Fokus auf Solarstrom
Dieses Beispiel ist nur ein Gedankenexperiment zum Vergleich. Da PVT-Kollektoren mehr Wärme liefern, sollte man sich zuerst auf den Wärmebedarf konzentrieren.
Für vier Personen eignen sich Photovoltaikanlagen um die 6 kWp gut. Um das zu erreichen, bräuchte man 18 Solimpeks-Module für insgesamt 9.453,78 €. Dazu kommen die Kosten für den Einbau von ungefähr 1.500 bis 3.000 Euro. Zusätzlich erhalten Sie eine thermische Leistung von ungefähr 13 kW.
Gesamtkosten PVT: bis zu 12.454 €
Genutzte Fläche: 30 m²
Reine Photovoltaikanlagen erhalten Sie für ungefähr 1.500 Euro pro kWp inklusive Einbau. Sie zahlen für dieselbe elektrische Leistung also nur 9.000 Euro. Die Anlage benötigt ungefähr 36 m² Dachfläche und liefert keine Wärme.
Gesamtkosten PV: ungefähr 9.000 €
Genutzte Fläche: 36 m²
Fazit: Wenn Wärme keine Priorität ist, lohnen sich reine Photovoltaikanlagen aktuell mehr.
Wartung und Lebensdauer
Mehr Bauteile = mehr Wartung und weniger Lebensdauer der Anlage. Klingt logisch, aber stimmt das auch?
Der Hersteller Solimpeks aus unserem Beispiel gibt eine Produktgarantie von 10 Jahren an und garantiert 80 Prozent der Anfangsleistung nach 20 Jahren.
Reine PV-Anlagen haben teilweise auch Garantien für 90 Prozent der Anfangsleistung nach 25 Jahren.
Bei fachgerechter Montage kann man davon ausgehen, dass Solaranlagen aller Art mindestens 30 Jahre lang auf dem Dach bleiben können und Energie liefern, auch wenn die Leistung mit dem Alter abnimmt. Die Kosten für Anlage und Montage haben sie schon nach 10 bis 15 Jahren eingespart.
Wie funktioniert die Montage?
PVT-Kollektoren lassen sich genau wie PV-Anlagen auf dem Dach montieren oder werden in die Dacheindeckung integriert. Ähnlich wie bei Photovoltaik können Sie hier bei mittelgroßen Anlagen 1.500 bis 3.000 Euro einplanen. Die komplette Installation ist komplexer und sollte mit erfahrenen Heizungsbauern und Elektrikern durchgeführt werden. Besonders in Kombination mit Wärmepumpen oder Speichern. Mehr zur Montage von Solaranlagen erfahren Sie hier:
Kombination mit Wärmepumpen
Wärmepumpen eignen sich sehr gut für die Kombination mit Solaranlagen und damit auch für PVT-Anlagen. Die Wärmepumpe muss weniger Wärme aus der Umgebung ziehen und verbraucht gleichzeitig weniger Strom aus dem öffentlichen Netz. Man kann die Module besonders gut mit Sole-Wasser-Wärmepumpen oder Luft-Wasser-Wärmepumpen kombinieren. Es gibt auch Hersteller und Handwerksbetriebe, die sich auf diese Kombinationen spezialisiert haben. Mit der richtigen Wahl vermeiden Sie zusätzliche Wartungs- und Reparaturkosten.
Wie werden PVT-Anlagen gefördert?
Ähnlich wie bei Solarthermie können Sie auch hier BAFA-Zuschüsse beantragen. Wenn die Anlage inklusive Einbau mehr als 2.000 Euro kostet, können Sie 25 Prozent davon als Zuschuss erhalten. Falls sie die PVT-Kollektoren mit einer Wärmepumpe kombinieren, sind auch Förderungen bis zu 40 Prozent möglich, wenn eine alte Gas- oder Ölheizung ausgetauscht wird.
Hersteller
Diese Hersteller produzieren PVT-Kollektoren. Manche von ihnen sind auf die Kombination von PVT und Wärmepumpen spezialisiert.
Fazit – Wann lohnt sich ein Hybridkollektor?
Eine Komplettabdeckung mit PVT-Kollektoren lohnt sich besonders dann, wenn man zusätzlich zum Strom viel Wärme benötigt und die verfügbare Fläche komplett ausnutzen möchte. Das betrifft vor allem größere Gebäude und nicht Privathaushalte.
- Krankenhäuser
- Schwimmbäder
- Unternehmen, die viel Wärme brauchen
Doch wie nutzt man die Vorteile von PVT-Kollektoren in Wohngebäuden am besten aus und minimiert die Nachteile? PVT-Anlagen für die ganze Dachfläche zu nutzen ist keine gute Idee. Sie können jedoch Solarthermie-Module ersetzen, wenn man sowieso Solarthermie und Photovoltaik kombinieren möchte und so mit derselben Fläche ein bisschen mehr Solarstrom produzieren. Am besten lassen Sie sich von einem Fachbetrieb ausrechnen, wie viel Wärme Sie benötigen und wie viel Dachfläche die Anlage braucht. Anschließend können Sie entscheiden, was mit der übrigen Dachfläche geschehen soll und haben direkt einen Ansprechpartner für die Montage.
