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PVT-Wärmepumpe: Funktion & Nutzen

Über diesen Artikel

Lesezeit

4 Minuten

Veröffentlichung

18.04.2022

Letztes Update

18.04.2022

Eigentümer müssen sich bisher zwischen Photovoltaik und Solarthermie entscheiden. Dank hybrider Kollektoren und einer PVT-Wärmepumpe geht jetzt beides auf der gleichen Dachfläche.

Inhalt des Blogbeitrags

Was ist PVT und wie funktioniert die Kombination?

Bisher ist es so, dass du dich als Hausbesitzer zwischen Solarthermie und Photovoltaik (PV) auf dem eigenen Hausdach entscheiden musst – ganz einfach deshalb, weil die verfügbaren Dachflächen begrenzt sind. Die Kombination von Photovoltaik und Thermie in Form von PVT-Kollektoren ermöglicht allerdings nun eine dritte Option, nämlich die gleichzeitige Nutzung von Sonnenwärme und die Erzeugung von Solarstrom in einer hybriden PVT-Anlage.

Im Projekt SOLINK wurde erforscht, wie eine effiziente Kombination beider Technologien aussehen kann. Insbesondere bei der Einbeziehung von PVT-Wärmepumpen und Pufferspeichern scheint das Potenzial gewaltig. Allerdings gibt es auch einige Nachteile, die du beachten solltest.

Wie funktionieren PVT-Kollektoren?

Prinzipiell gibt es bei der Funktionsweise keine großen Unterschiede zu herkömmlichen Solaranlagen. Die auf dem Dach installierten Hybridkollektoren fangen die Sonnenenergie auf und wandeln sie in direkt nutzbare Energie um – sowohl in elektrischen Strom als auch in Wärmeenergie für das Heizsystem.

Je nach Komplexität und Auslegung der Anlage wird diese Energie dann entweder direkt verbraucht oder mittels Batteriespeicher beziehungsweise Wärmespeicher für das Heizsystem zur späteren Nutzung zwischengespeichert.

Aufbau und Funktion von PVT-Kollektoren

Bei PVT-Hybridkollektoren sind die jeweiligen Module und Röhren für die Energiegewinnung übereinandergestapelt. Daher lassen sie sich auf derselben Dachfläche verbauen, ohne dass du dich für ein System entscheiden musst. Wichtig ist nur, dass die Photovoltaik-Module immer an der Oberfläche verbaut sind, damit sie das Sonnenlicht ungehindert einfangen können.

Die Wärmestrahlung passiert die Kollektoren und kann von den Solarthermie-Modulen an der darunterliegenden Ebene absorbiert werden. Verstärkt wird dieser Effekt noch dadurch, dass die Photovoltaik-Module ihre Eigenwärme ebenfalls an das System abgeben. Das hat den zusätzlichen den Vorteil, dass der Ertrag der Anlage sogar steigen kann. Dies funktioniert allerdings nur, solange die Wärme an das Heizsystem oder einen Pufferspeicher abgeführt werden kann.

Gerade an heißen Sommertagen fordern Haushalte naturgemäß wenig bis keine Heizungsleistung an, weswegen der Pufferspeicher irgendwann voll ist. Kommt es zu einem Hitzestau an den Modulen, nimmt die PV-Leistung sogar stark ab.

 

Wie passt eine PVT-Wärmepumpe in das Konzept?

Den mit PV-Modulen erzeugten Strom verbrauchst du entweder direkt, speist ihn ins öffentliche Stromnetz ein oder lässt ihn in einem Batteriepuffer zwischenspeichern. Die Wärmeenergie kannst du entweder direkt in einen Pufferspeicher für Warmwasser und/oder zur Heizungsunterstützung leiten oder mit einer PVT-Wärmepumpe kombinieren.

Während die erste Variante den Standard bei der Solarthermie darstellt, ist bei Hybridanlagen die PVT-Wärmepumpe besonders interessant, da sich ihr Strombedarf ganz oder zumindest teilweise über die PV-Stromerzeugung decken lässt.

Da du bei der Nutzung einer PVT-Wärmepumpe keine lauten Ventilatoren benötigst, um die Abwärme aus der Außenluft zu generieren (diese kommt schließlich von den Solarthermie-Modulen), ist der Betrieb sehr geräuscharm.

Das Hybridsystem lässt sich sehr gut sowohl in Bestandsbauten nutzen, bei denen die verfügbaren Flächen begrenzt sind, als auch in eng bebauten Gebieten, wo die Geräuschbelästigung durch herkömmliche Wärmepumpensysteme ein Problem darstellen kann.

Welche Modelle eignen sich als PVT-Wärmepumpe?

Bei den bisherigen Pilotanlagen kommen vor allem Sole-Wasser- oder Luft-Wasser-Wärmepumpen als PVT-Wärmepumpe zum Einsatz. Dabei dient nur die Wärme der Hybridkollektoren auf dem Dach als Wärmequelle. Die Leistung beziehungsweise Jahresarbeitszahl der Wärmepumpe erhöht sich dadurch im Vergleich zu anderen Systemen.

Da aber gerade im Sommer, wenn die Anlage die meiste Energie erzeugt, viel Leistung ungenutzt verpuffen würde, ist die Kombination mit saisonalen Speichern eventuell eine Überlegung wert. Dann kommt eine Kombination von Sole-Wasser-Wärmepumpe und klassischer Erdsonde infrage. Dies hat den Vorteil, dass die „normale“ Wärmepumpen-Funktion durch die zusätzliche Erdwärme auch unabhängig von Witterung und Jahreszeit möglich ist, aber gleichzeitig überschüssige Wärme im Erdreich gespeichert werden kann.

Gerade in dicht bebauten Städten sind PVT-Wärmepumpen mit Erdbohrungen allerdings nicht immer zu realisieren. Grundsätzlich lassen sich auch bestehende Wärmepumpen in ein PVT-System einbinden, wenngleich der nachträgliche Installationsaufwand höher ausfallen kann.

Welche Kosten entstehen bei der Kombination von PVT und Wärmepumpe?

Bei der Anschaffung lassen sich die Kosten noch nicht wirklich gut einschätzen, da es bisher nur wenige Hersteller gibt, die aus vorhandenen Komponenten eigene Kombinationen für PVT-Wärmepumpen und Kollektoren anbieten.

Klar ist allerdings, dass du im Vergleich zur getrennten Nutzung von Solarthermie und Photovoltaik bei der Installation von Hybridanlagen Geld sparen kannst, weil alles auf einmal installiert wird.

Die Einbindung in bestehende Heizsysteme hängt vom individuellen Aufwand ab. Eine gute Planung und Abstimmung zwischen Elektro- und Heiztechnik sind daher unerlässlich.

 

Vorteile und Nachteile von Wärmepumpen mit PVT-Kollektoren im Überblick

Die wichtigsten Vor- und Nachteile von PVT-Wärmepumpen fassen wir Ihnen hier kompakt zusammen:

Vorteile:

  • höherer Ertrag auf gleicher Fläche
  • Kühlung der PV-Module erhöht deren Stromertrag
  • einheitliche Optik
  • geräuscharmer Betrieb
  • höhere Effizienz der Wärmepumpe
  • platzsparende Konstruktion besonders für Bestandsbauten interessant
  • niedrige Betriebskosten und Verringerung der CO2-Emissionen

Nachteile:

  • für die Installation gute Absprache zwischen Heizungsbauer und Elektroinstallateure erforderlich
  • PVT-Kollektoren vergleichsweise teuer, da noch keine Massenfertigung
  • nur bei geringem Wärmebedarf als alleinige Heizquelle geeignet
  • wird die Wärme (zum Beispiel bei vollem Pufferspeicher) nicht abgeführt: erheblich sinkender Ertrag der PV-Module

Haben PVT-Wärmepumpen eine Zukunft?

Das Konzept ist sehr interessant für die Kombination von Solarthermie und Photovoltaik bei beengten Platzverhältnissen. Die optimale Raumausnutzung in Kombination mit einer PVT-Wärmepumpe kommt vor allem Bestandsbauten oder Gebäuden in der Stadt zugute, bei denen raumgreifende Erdsonden oder aufwendige Bohrungen nicht oder nur mit großem Aufwand möglich sind.

Es ist zu erwarten, dass die Technologie mögliche Startschwierigkeiten ablegt und günstiger wird, sobald eine Großserienfertigung von PVT-Hybridkollektoren einsetzt. Bis dahin können aber auch individuelle Anlagen schon heute sehr effizient arbeiten.

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