PVT-Kollektoren

Strom und Wärme zugleich erzeugen

Die frei verfügbare und unendliche Strahlungsenergie der Sonne lässt sich in elektrische und thermische Energie umwandeln. Üblicherweise geschieht das mit Photovoltaik- beziehungsweise mit Solarthermie-Modulen. Sogenannte PVT-Kollektoren kombinieren beides (PVT = Photovoltaik-Thermie); die Module können also gleichzeitig Strom und Wärme produzieren. Dadurch benötigen Sie weniger Fläche und erreichen so eine höhere Gesamteffizienz im Vergleich zu separaten Anlagen. Für die Energiewende bieten PVT-Kollektoren somit eine interessante und innovative Option zur emissionsfreien Energieerzeugung.

Gallerie

Funktionsweise und Arten

In PVT-Kollektoren sind Photovoltaik- und Solarthermie-Module so kombiniert, dass die einfallende Sonnenenergie für beide Systeme genutzt werden kann. In der äußeren Schicht befinden sich zunächst die PV-Module bzw. Solarzellen, die das Sonnenlicht in elektrische Energie (Strom) umwandeln. Hinter den PV-Modulen befinden sich die Wärmekollektoren, die mit einem Rohrregister verbunden sind, durch das ein Wärmeträgermedium fließt. Dieser Absorber nimmt die Abwärme der meist schwarzen PV-Module und die Umgebungswärme auf; das Wärmeträgermedium transportiert die Wärmeenergie zur gebäudeinternen Nutzung weiter. Durch das Abführen der Wärme an der Rückseite werden die PVT-Module außerdem effektiv gekühlt, was wiederum den Wirkungsgrad der PV-Module verbessert.

Die mit einer PVT-Anlage gewonnene Wärme kann etwa zur Warmwasserbereitung genutzt werden. Besonders sinnvoll ist der Einsatz einer PVT-Anlage zusammen mit einer Wärmepumpe, für die der gewonnene Strom sowie ein Teil der gewonnenen Wärme direkt zur Produktion von Heizwärme eingesetzt werden kann. Überschüssiger Strom kann in Batterien, überschüssige Wärme in Pufferspeichern für die spätere Nutzung zwischengespeichert werden.

Gallerie


Arten von PVT-Kollektoren:

  • Gedämmte oder geschlossene Kollektoren (manchmal auch: abgedeckte) sind mit einer Abdeckung versehen, wodurch die Effizienz der Wärmeerzeugung erhöht und der Wärmeverlust reduziert wird. Sie eignen sich gut für Anwendungen, die höhere Temperaturen benötigen, wie z. B. die Erwärmung von Schwimmbädern oder für solarthermische Kühlungssysteme.
  • Unabgedeckte oder offene Kollektoren (WISC = Wind and Infrared Sensitive Collector) sind einfacher und kostengünstiger. Sie eignen sich gut als Wärmequelle für Wärmepumpensysteme.
  • Konzentrierte PVT-Kollektoren (CPVT = Concentrated Photovoltaic Thermal) sind mit Linsen oder Spiegeln ausgestattet, um die Sonnenstrahlen zu bündeln und so die Energieausbeute zu steigern. Sie erreichen höhere Temperaturen und sind effektiver in der Wärme- und Stromerzeugung, erfordern jedoch präzise Ausrichtung und Überwachung, um Überhitzung zu vermeiden und die Sonne effektiv zu verfolgen.
  • Jede dieser Technologien hat spezifische Vor- und Nachteile und eignet sich für unterschiedliche Anwendungen, basierend auf den Temperaturanforderungen und den spezifischen Bedingungen des Einsatzortes.

Gallerie

Vor- und Nachteile

Vorteile von PVT-Kollektoren:

  • Hohe Effizienz: Durch die Kombination von Photovoltaik und Solarthermie können PVT-Kollektoren eine höhere Gesamteffizienz als separate Anlagen erzielen. So kann ein herkömmliches PV-Modul aus 1.000 Watt (W) Sonnenenergie 200 W Strom erzeugen. Durch den zusätzlichen Gewinn von rund 500 W Wärmeenergie vervielfacht sich der Wirkungsgrad von zwanzig auf über siebzig Prozent.
  • Platzersparnis: Da PVT-Kollektoren zwei Technologien in einem Gerät vereinen, benötigen sie weniger Platz, was besonders bei kleineren Dachflächen einen Vorteil bedeutet. Dadurch sind auch die Installationskosten geringer als bei zwei getrennten Systemen.
  • Umweltfreundlichkeit: PVT-Kollektoren erzeugen keine Emissionen im Betrieb und tragen somit zur Reduzierung des CO₂-Ausstoßes bei.
  • Winterliche Erträge: Im Winter schmilzt durch die Erwärmung der Kollektoren üblicherweise der Schnee, was wiederum zu höheren PV-Erträgen führt.
  • Förderfähigkeit: Als erneuerbare Wärme- und Stromquelle sind PVT-Module voll förderfähig.
Nachteile von PVT-Kollektoren:
  • Höhere Anschaffungskosten: PVT-Kollektoren sind in der Regel teurer als separate Photovoltaik- oder Solarthermieanlagen, was die anfänglichen Investitionskosten erhöht.
  • Komplexität: Die Kombination von Photovoltaik- und Solarthermie-Modulen in einem System kann die Installation und die Wartung komplizierter machen.
  • Leistungseinschränkungen: Da PVT-Kollektoren die Sonnenenergie nutzen, kann ihre Leistung abhängig von den Wetterverhältnissen begrenzt sein, bspw. an bewölkten Tagen, wenn die Sonneneinstrahlung gering ist.

Gallerie

Voraussetzungen und Betrieb
Um PVT-Kollektoren effektiv nutzen zu können, müssen einige Voraussetzungen erfüllt sein:

  • Standort mit ausreichender Sonneneinstrahlung: PVT-Kollektoren sind am effizientesten in Regionen mit viel Sonneneinstrahlung. Um maximale Energieerträge erzielen zu können, sind – wie bei allen Arten der Energiegewinnung aus Sonnenstrahlen – eine gute Ausrichtung der Kollektoren und minimale Verschattung wichtig.
  • Geeignete Dachfläche: Die Installation von PVT-Kollektoren erfordert eine Dach- oder Montagefläche, die ausreichend Platz bietet und strukturell geeignet ist, ihr Gewicht tragen zu können.
  • Anschluss an das Energieversorgungsnetz: Für den Betrieb von PVT-Kollektoren ist oftmals ein Anschluss an das öffentliche Stromnetz erforderlich, um überschüssige Energie einspeisen oder bei Bedarf zusätzliche Energie beziehen zu können.
  • Wartung und Pflege: Um die maximale Effizienz der PVT-Kollektoren sicherzustellen, ist regelmäßige Wartung und Pflege erforderlich, etwa die Reinigung der Kollektoren, die Überprüfung der Verkabelung und die Kontrolle der Leistung.
PVT-Kollektoren und die Energiewende
Wichtigster Grundgedanke der Energiewende ist es, die Abhängigkeit von fossilen Energieträgern so weit wie möglich zu reduzieren und dadurch die CO₂-Emissionen zu verringern. PVT-Kollektoren nutzen das Potenzial der Sonnenenergie optimal aus, indem sie diese gleich zweifach nutzen. Sie ermöglichen die dezentrale Energieerzeugung in bzw. an Gebäuden, tragen zur Erhöhung der Energiesouveränität bei und stärken die Resilienz des gesamten Energiesystems. Zudem stellen PVT-Module eine platzsparende Lösung zur Nutzung der Sonnenenergie dar, die besonders bei dichter Bebauung sinnvoll sein kann.

Fachwissen zum Thema

Statt selbst erzeugten Solarstrom ins Netz zu speisen, ist es wirtschaftlicher, ihn selbst zu nutzen

Statt selbst erzeugten Solarstrom ins Netz zu speisen, ist es wirtschaftlicher, ihn selbst zu nutzen

Wärmepumpen und Solarenergie

Photovoltaik-Wärmepumpen-Kombination

Bei der Kopplung einer PV-Anlage mit einer Wärmepumpe kann ein erheblicher Teil des für den Betrieb der Pumpe benötigten Stroms regenerativ und somit klimafreundlich gewonnen werden.

PV-Luftkollektor Klostertaler Umwelthütte

PV-Luftkollektor Klostertaler Umwelthütte

Wärmepumpen und Solarenergie

PV-Luftkollektor-Fassaden

Unter Einwirkung von Sonnenenergie heizen sich Photovoltaikzellen auf. Erfolgt keine ausreichende Kühlung, sinkt die elektrische...

Bei einer solarthermischen Anlage (auch: Solarthermieanlage) wird die Sonnenwärme unmittelbar genutzt.

Bei einer solarthermischen Anlage (auch: Solarthermieanlage) wird die Sonnenwärme unmittelbar genutzt.

Wärmepumpen und Solarenergie

Solarenergienutzung

Vor dem Hintergrund der Endlichkeit fossiler Energieträger, ihrer schädlichen Emissionen und somit des Klimaschutzes ist es absolut notwendig, die von der Sonne zur Verfügung gestellte Energie sinnvoll zu nutzen.

Moderne Solarthermie-Flachkollektoren lassen sich unauffällig ins Dach integrieren.

Moderne Solarthermie-Flachkollektoren lassen sich unauffällig ins Dach integrieren.

Wärmepumpen und Solarenergie

Solarthermie

In Kombination mit Speichern können Solarthermieanlagen zur Warmwasserbereitung und zum Heizen, aber auch zum Kühlen eingesetzt werden.

Kontakt Redaktion Baunetz Wissen: wissen@baunetz.de
Baunetz Wissen Heizung sponsored by:
Buderus | Bosch Thermotechnik GmbH | Kontakt 06441 418 0 | www.buderus.de
Zum Seitenanfang

PVT-Kollektorenneu

Äußerlich unterscheiden sich PVT-Kollektoren kaum von herkömmlichen Photovoltaikmodulen.

Äußerlich unterscheiden sich PVT-Kollektoren kaum von herkömmlichen Photovoltaikmodulen.

Mittels Photovoltaik-Thermie-Modulen lässt sich aus Sonnenenergie zeitgleich Strom und Wärme produzieren und die Gesamtenergieausbeute deutlich erhöhen.

Wärmepumpen: Wärmequellen und Arten

Wärmequelle Luft: Ein Wärmetauscher entzieht der Luft Energie. Die Wärmepumpe wandelt diese Energie in nutzbare Wärme um

Wärmequelle Luft: Ein Wärmetauscher entzieht der Luft Energie. Die Wärmepumpe wandelt diese Energie in nutzbare Wärme um

Wärmepumpen sind technische Heizeinrichtungen, die die Wärmeenergie aus der Umwelt nutzen, um Heizwärme zu erzeugen.

Wärmepumpen: Technik und Funktionsweise

Funktionsweise einer Wärmepumpe 1. Wärmetauscher (Verdampfer) 2. Verdichter 3. Zweiter Wärmetauscher (Verflüssiger) 4. Expansionsventil

Funktionsweise einer Wärmepumpe 1. Wärmetauscher (Verdampfer) 2. Verdichter 3. Zweiter Wärmetauscher (Verflüssiger) 4. Expansionsventil

Wärmepumpen können ein Gebäude beheizen oder auch kühlen. Dafür heben sie Umweltwärme von einem tiefen Temperaturniveau auf ein höheres an und umgekehrt.

Sole/Wasser-Wärmepumpen

Prinzip einer Sole-Wasser-Wärmepumpe mit Flächen-Erdkollektor

Prinzip einer Sole-Wasser-Wärmepumpe mit Flächen-Erdkollektor

Sole/Wasser-Wärmepumpen nutzen die Umweltenergie des Bodens zur Erzeugung von Wärmeenergie für Heizung und Warmwasser.

Wasser/Wasser-Wärmepumpen

Schema einer Wasser/Wasser-Wärmepumpe mit Förder- und Schluckbrunnen

Schema einer Wasser/Wasser-Wärmepumpe mit Förder- und Schluckbrunnen

Unter allen Wärmepumpenarten ist die Wasser/Wasser-Wärmepumpe die effizienteste. Sie nutzt als Umweltenergiequelle das Grundwasser und ist daher von der Außentemperatur unabhängig.

Luft/Wasser-Wärmepumpen

Luft-Wasser-Wärmepumpe für die Außenaufstellung

Luft-Wasser-Wärmepumpe für die Außenaufstellung

Luft/Wasser-Wärmepumpen nutzen die Wärmeenergie aus der Umgebungsluft zur Erzeugung von Heizungswärme.

Luft/Luft-Wärmepumpen

Funktionsprinzip einer Luft/Luft-Wärmepumpe mit Wärmetauscher und Zuluftnacherhitzer

Funktionsprinzip einer Luft/Luft-Wärmepumpe mit Wärmetauscher und Zuluftnacherhitzer

Streng genommen ist die Luft/Luft-Wärmepumpe keine „echte“ Wärmepumpe, da sie nicht über einen Kältemittelkreislauf verfügt, sondern nach dem Prinzip eines Wärmetauschers funktioniert.

Gas-Wärmepumpen

Gasmotor-Wärmepumpe: Wärmepumpe im Winter, Kältemaschine im Sommer

Gasmotor-Wärmepumpe: Wärmepumpe im Winter, Kältemaschine im Sommer

Nach dem 2. Hauptsatz der Thermodynamik kann Wärme nicht von selbst von einem kälteren auf einen wärmeren Körper übergehen. Um die...

Wärmepumpe zur Kühlung

Schematische Darstellung einer Wärmepumpenanlage mit Erdwärmesonden, die heizen und passiv kühlen kann

Schematische Darstellung einer Wärmepumpenanlage mit Erdwärmesonden, die heizen und passiv kühlen kann

Angesichts zunehmender Hitzetage kann es auch in unseren Breitengraden sinnvoll sein, Innenräume im Sommer zu kühlen. Statt mithilfe einer separaten Klimaanlage, kann diese Kühlung auch umweltschonend über die Wärmepumpe und den Heizkreislauf erfolgen.

Photovoltaik-Wärmepumpen-Kombination

Statt selbst erzeugten Solarstrom ins Netz zu speisen, ist es wirtschaftlicher, ihn selbst zu nutzen

Statt selbst erzeugten Solarstrom ins Netz zu speisen, ist es wirtschaftlicher, ihn selbst zu nutzen

Bei der Kopplung einer PV-Anlage mit einer Wärmepumpe kann ein erheblicher Teil des für den Betrieb der Pumpe benötigten Stroms regenerativ und somit klimafreundlich gewonnen werden.

Solarenergienutzung

Bei einer solarthermischen Anlage (auch: Solarthermieanlage) wird die Sonnenwärme unmittelbar genutzt.

Bei einer solarthermischen Anlage (auch: Solarthermieanlage) wird die Sonnenwärme unmittelbar genutzt.

Vor dem Hintergrund der Endlichkeit fossiler Energieträger, ihrer schädlichen Emissionen und somit des Klimaschutzes ist es absolut notwendig, die von der Sonne zur Verfügung gestellte Energie sinnvoll zu nutzen.

Solarthermie

Moderne Solarthermie-Flachkollektoren lassen sich unauffällig ins Dach integrieren.

Moderne Solarthermie-Flachkollektoren lassen sich unauffällig ins Dach integrieren.

In Kombination mit Speichern können Solarthermieanlagen zur Warmwasserbereitung und zum Heizen, aber auch zum Kühlen eingesetzt werden.

Solaranlage zur Heizungsunterstützung

Solaranlage zur Heizungsunterstützung

Solaranlage zur Heizungsunterstützung

Das Prinzip der Solaranlage mit Heizungsunterstützung ist ähnlich dem der Solaranlage zur Trinkwassererwärmung. Einziger...

Solarkollektoren

Funktionsweise eines Vakuum-Röhrenkollektors

Funktionsweise eines Vakuum-Röhrenkollektors

BauartenEs gibt drei verschiedene Arten von Kollektoren zur Nutzung solarer Energie. Alle Bauformen haben gemeinsam, dass sie eine...

PV-Luftkollektor-Fassaden

PV-Luftkollektor Klostertaler Umwelthütte

PV-Luftkollektor Klostertaler Umwelthütte

Unter Einwirkung von Sonnenenergie heizen sich Photovoltaikzellen auf. Erfolgt keine ausreichende Kühlung, sinkt die elektrische...

Solare Luftsysteme

Solares Zuluftsystem

Solares Zuluftsystem

Gerade in ihrer spezifischen Unterschiedlichkeit zu konventionellen, wassergeführten solarthermischen Systemen sind die Vorteile...

Pellets-Solar-Heizung

Heizungsunterstützende Pellet-Solar-Kombi: Pelletskessel, Kombispeicher mit Thermosiphontechnik und Kollektoren

Heizungsunterstützende Pellet-Solar-Kombi: Pelletskessel, Kombispeicher mit Thermosiphontechnik und Kollektoren

Mit Solar-Holzpellets-Kombiheizsystemen kann das ganze Jahr über umweltfreundlich geheizt und Warmwasser bereitet werden. 60%...

Solar- und Pufferspeicher

Hydraulikbeispiel Kombinationsspeicher mit Solarthermie

Hydraulikbeispiel Kombinationsspeicher mit Solarthermie

Um Wind- oder Sonnenenergie unabhängig von Wetterverhältnissen oder Tageszeit für die Beheizung oder die Warmwasserbereitung nutzen zu können, muss sie bevorratet bzw. gespeichert werden.

Solaranlage zur Schwimmbaderwärmung

Da einerseits die Nachfrage nach warmem Schwimmbadwasser mit dem solaren Energieangebot konform geht und andererseits in der Regel...

Heizungsangebot anfordern

Mit Buderus erhalten Sie unverbindlich ein Angebot für Ihr individuelles Heizsystem. Mehr erfahren!

Partner-Anzeige