FAQ zu PVT-Hybridmodulen

Ja. Ein PVT-Hybridmodul (Photovoltaik-Thermie) verbindet einen solarthermischen Absorber mit der Rückseite eines normalen PV-Laminats, sodass ein Modul Strom zum Wechselrichter und Wärme zu einem Speicher oder einer Wärmepumpe schickt. Sie sind eine etablierte, zertifizierte Produktklasse und kein Prototyp: Die thermische Seite wird nach EN ISO 9806 geprüft, die elektrische nach IEC 61215 und IEC 61730. Solimpeks entwickelt und fertigt seit 2008 eigene PV-T-Hybridmodule.

Sonnenlicht trifft auf die PV-Zellen, etwa ein Fünftel wird zu Strom und der größte Teil des Rests zu Wärme. Ein Flüssigkeitskreis – Wasser und Glykol in Kupfer- oder Aluminiumkanälen, die mit der Rückseite des Laminats verbunden sind – führt diese Wärme zu einem Speicher oder einer Wärmepumpe ab, und die Zellen laufen dadurch kühler. Da kristallines Silizium bei Erwärmung an Leistung verliert, gewinnt dasselbe Modul in beiderlei Hinsicht etwas hinzu. Der Mechanismus ist unter [PVT-Hybridkollektor](knowledge/glossary/pvt-hybrid-collector) beschrieben.

Pro Quadratmeter Dachfläche eindeutig ja; pro Euro, wenn es nur um Strom geht, nein. Ein PVT-Modul erzeugt Strom im gleichen Bereich wie ein gleichwertiges PV-Modul und liefert obendrein nutzbare Wärme, kostet aber mehr, braucht einen Hydraulikkreis und amortisiert sich nur, wenn es einen echten Wärmebedarf gibt, der die erzeugte Wärme abnimmt. PVT gewinnt dort, wo die Dachfläche knapp ist und ganzjährig Wärme gebraucht wird.

Unter mitteleuropäischen Bedingungen liefert ein PVT-Modul typischerweise 200–350 kWh nutzbare Wärme pro m² und Jahr zusätzlich zu den 160–220 kWh Strom pro m², die ein PV-Modul gleicher Fläche erzeugen würde – etwa das Doppelte bis Dreifache der nutzbaren Gesamtenergie vom selben Dach. Werbeversprechen von fünf- oder sechsmal mehr Energie sollten Sie mit Vorsicht begegnen: Sie rechnen Niedertemperaturwärme Kilowattstunde für Kilowattstunde gegen Strom auf, was kein gleichwertiger Vergleich ist.

Als momentaner Gesamtwert ja – bei kühlem Kreis kann ein unverglastes PVT-Modul in diesem Moment 70–80 % der einfallenden Einstrahlung in Strom plus niederwertige Wärme umwandeln. Mit dem Wirkungsgrad eines PV-Moduls von etwa 20 % ist das nicht vergleichbar, denn der größte Teil dieser 80 % ist Wärme bei 20–40 °C und kein Strom. Jahreserträge von Anlagen liegen immer deutlich unter dem momentanen Spitzenwert.

Drei Vorteile bestätigen sich in der Praxis: mehr Gesamtenergie pro Quadratmeter Dachfläche, kühlere Zellen und damit ein bescheidener elektrischer Gewinn und – bei Nutzung als Wärmepumpenquelle – eine Wärmeversorgung, die weder eine Bohrung noch ein Außengerät mit Ventilator noch ein separates Kollektorfeld braucht. Ein Montagesystem und ein einziger Satz Dachdurchführungen dienen beiden Erträgen, was die Installation vereinfacht.

Drei Punkte sind einzuplanen: ein höherer Preis pro Modul als bei PV, der dadurch ausgeglichen wird, dass Wärme und Strom von derselben Dachfläche kommen; ein Hydraulikkreis mit der Wartung, die jeder Solarkreis mit sich bringt – Glykolkontrolle, Ausdehnungsgefäß, Pumpe, Regler; und die Notwendigkeit eines echten Wärmebedarfs, denn Wärme, die niemand abnimmt, wird auch nicht gewonnen – weshalb PVT für Gebäude mit ganzjährigem Warmwasserbedarf oder als Wärmepumpenquelle vorgesehen wird. Verlangt man vom Modul Warmwasser mit hoher Temperatur, laufen die Zellen heißer; PVT-Anlagen werden daher um niedrige Kreistemperaturen herum ausgelegt.

Ja, wo die Dachfläche begrenzt ist und ganzjährig Wärme gebraucht wird – und besonders, wenn eine Wärmepumpe die Module als Quelle nutzt und damit das Außengerät mit Ventilator oder eine Bohrung ersetzt. Auf einem großen Dach mit mäßigem Warmwasserbedarf können getrennte PV- und Solarthermie-Kollektoren dieselbe Energie günstiger liefern; Dachfläche und Last entscheiden also. Die Abwägung wird in [PVT oder getrennte PV- und Solarthermieanlage](knowledge/questions/pvt-vs-separate-pv-and-solar-thermal) durchgerechnet.

Sie hängt vom Modultyp ab, nicht allein von der Sonne. Ein unverglastes (WISC-)Modul ist ein Niedertemperaturgerät, das am besten arbeitet, wenn die eintretende Flüssigkeit höchstens Umgebungstemperatur hat, und liefert in der Praxis nutzbare Wärme in einem Band von etwa 0–40 °C – genau das, was ein Wärmepumpen-Verdampfer, ein Pool oder ein Vorwärmspeicher braucht. Ein verglastes PVT-Modul verhält sich wie ein Flachkollektor und kann einen Speicher auf 60 °C und mehr anheben, auf Kosten heißerer Zellen und eines geringeren elektrischen Ertrags.

Bei einem unverglasten Modul deutlich niedriger als bei einem herkömmlichen Kollektor: Ohne Abdeckung und ohne Frontdämmung bleibt die maximale Temperatur ohne Durchfluss unter etwa 100 °C, weshalb Aluminium- und Polymerkomponenten in diesen Modulen zulässig sind. Ein verglastes PVT-Modul ist ein anderer Fall – Front- und Rückseitendämmung können es über 150 °C treiben, sodass Materialien, Flüssigkeit und [Ausdehnungsgefäß](knowledge/glossary/expansion-vessel) alle dafür ausgelegt sein müssen. Zum Vergleich: Ein verglaster Flachkollektor erreicht im [Stillstand](knowledge/glossary/stagnation-temperature) 170–200 °C.

Sie wird vom Frostschutzmittel bestimmt, nicht vom Modul. Unverglaste PVT-Module als Wärmepumpenquelle laufen bauartbedingt routinemäßig unter 0 °C, und eine Propylenglykol-Mischung von etwa 40 Vol.-% schützt bis etwa −20 °C. Prüfen Sie die vom Hersteller angegebene minimale Betriebstemperatur und stimmen Sie die [Propylenglykol](knowledge/glossary/propylene-glycol)-Konzentration auf die kälteste Auslegungsnacht an Ihrem Standort ab.

Die PV-Seite arbeitet, solange es Tageslicht gibt, und die thermische Seite arbeitet auf eine Weise weiter, die einem gewöhnlichen Kollektor nicht möglich ist. Da ein unverglastes PVT-Modul sowohl mit der Umgebungsluft als auch mit der Sonne Wärme austauscht, kann es den Quellkreis einer Wärmepumpe an einem trüben Wintertag und sogar nach Sonnenuntergang anheben, solange die Luft wärmer ist als der Kreis. Die direkte Warmwasserbereitung bricht im Winter dagegen ein, weshalb PVT-Anlagen in kalten Klimazonen um eine Wärmepumpe herum ausgelegt werden und nicht um die direkte Warmwasserbereitung.

Ja – ein unverglastes PVT-Feld kann die Bohrung einer Erdwärmeanlage oder das Außengerät mit Ventilator einer Luft-Wärmepumpe ersetzen und eine Sole-Wasser-Wärmepumpe speisen. Das Feld muss dann nach dem Verdampferbedarf der Wärmepumpe dimensioniert werden statt nach dem Warmwasserbedarf, und die meisten Auslegungen fügen quellenseitiges Volumen hinzu, damit der Kreis Wolkenphasen überbrückt. Die Architektur ist in [wie ein PVT-Modul eine Wärmepumpe speist](knowledge/questions/how-does-a-pvt-panel-feed-a-heat-pump) beschrieben.

Als Planungswert grob 2–3 m² unverglastes PVT pro kW Heizleistung der Wärmepumpe – und dann mit einer Anlagensimulation bestätigen. Die tatsächliche Zahl hängt vom örtlichen Klima, den zertifizierten Leistungskoeffizienten des Moduls ab und davon, ob das Feld die gesamte Verdampferlast decken muss oder neben einer zweiten Quelle arbeitet. Eine solare Wärmepumpenquelle sollte nie allein nach einer Faustregel dimensioniert werden.

Ja, und das ist normal. Läuft der Kreis unter dem Taupunkt, sammelt das Modul Kondensat, das unter 0 °C zu Reif wird – wodurch beim Entstehen latente Wärme in den Quellkreis gelangt. Er löst sich in der Regel passiv mit Sonnenschein oder steigender Lufttemperatur, und manche Regler fahren eine kurze aktive [Abtauung](knowledge/glossary/defrost-cycle) mit warmer Flüssigkeit aus dem Speicher; anders als bei einer Luft-Wärmepumpe gibt es dabei weder Ventilator noch Lärm.

Passen Sie das Modul an die Temperatur an, bei der sein Kreis laufen wird. Ein ungedämmtes oder mit Lamellen ausgestattetes unverglastes Modul tauscht Wärme frei mit der Luft aus, genau das, was man für einen Wärmepumpen-Quellkreis nahe oder unter Umgebungstemperatur will, denn dann kann es Umgebungswärme nutzen, wenn die Sonne schwach ist. Ein gedämmtes oder verglastes Modul hält die Wärme zurück und ist nur dann die richtige Wahl, wenn der Kreis deutlich über Umgebungstemperatur laufen muss, etwa bei direkter Warmwasserbereitung.

Frontglas, Einbettungsfolie und kristalline Zellen wie bei jedem PV-Modul; dahinter ein Wärmetauscher aus Kupfer- oder Aluminiumkanälen – oft ein vollflächiges Roll-Bond-Blech –, der mit dem Laminat verbunden ist; bei verglasten Typen eine rückseitige Dämmung; ein Rahmen und hydraulische Anschlüsse an beiden Enden. Die elektrische Seite endet in einer Anschlussdose mit Standard-PV-Steckern, sodass sich das Modul wie jedes Modul in einen gewöhnlichen Strang einbinden lässt.

Sie brauchen Frostschutzmittel – typischerweise eine Mischung aus Wasser und Propylenglykol mit 33–45 Vol.-% –, denn ein Dachkreis mit reinem Wasser friert ein und sprengt den Absorber. Module als Wärmepumpenquelle werden bewusst unter 0 °C betrieben, sodass Glykol eine Auslegungsanforderung ist und keine bloße Wintervorsorge. Lassen Sie die Konzentration und den pH-Wert der Flüssigkeit alle 2–3 Jahre prüfen.

Das Risiko ist gering, und es ist eine geprüfte Eigenschaft und keine Ansichtssache. [ISO 9806](knowledge/glossary/iso-9806) unterzieht Kollektoren einem externen Thermoschocktest – kaltes Wasser, das auf einen heißen Kollektor gesprüht wird – und einem internen Thermoschocktest, bei dem kalte Flüssigkeit in einen im Stillstand befindlichen Kollektor eingeleitet wird; ein zertifiziertes Modul muss beides ohne Schaden überstehen. Unverglaste PVT-Module sind am wenigsten gefährdet, weil sie nie die Temperaturen eines verglasten Kollektors erreichen.

Der Kreis verliert Druck, Manometer und Ausdehnungsgefäß zeigen es an, und ein korrekt konfigurierter Regler stoppt die Pumpe, bevor das Modul trockenläuft. Die Flüssigkeit ist eine Propylenglykol-Mischung von geringer Toxizität, sollte aber dennoch nicht in Abflüsse und Gewässer gelangen. In der Praxis treten die allermeisten Leckagen an Klemmringverschraubungen und flexiblen Anschlüssen auf und nicht im Absorber selbst.

Nur wenn der Hersteller dies ausdrücklich angibt. Ein [Drain-Back-System](knowledge/glossary/drain-back-system) setzt voraus, dass sich jeder Teil von Absorber und Rohrleitungen durch Schwerkraft entleert, was eine geeignete innere Kanalgeometrie und ein durchgehendes Gefälle vom Modul zum Drain-Back-Behälter verlangt. Viele PVT-Absorber können sich nicht vollständig selbst entleeren; lassen Sie sich das daher schriftlich bestätigen, statt es anzunehmen.

Elektrisch ja – das PV-Laminat erzeugt Strom, ob sich dahinter Flüssigkeit bewegt oder nicht. Ein ungenutzter thermischer Kreis muss aber nach den Anweisungen des Herstellers trotzdem in einem definierten Zustand gehalten werden, befüllt und unter Druck oder vollständig entleert. PVT entfaltet seinen Wert, wenn beide Ausgänge genutzt werden, und wird daher für Gebäude mit Wärmebedarf oder mit einer zu speisenden Wärmepumpe vorgesehen.

Die Bruttofläche ist das äußere Gesamtmaß des Moduls, während die [Aperturfläche](knowledge/glossary/aperture-area) die kleinere Fläche ist, durch die die Strahlung tatsächlich den Absorber erreicht. Zertifizierte Leistungsdaten werden immer auf eine angegebene Bezugsfläche bezogen veröffentlicht, sodass zwei Angebote allein deshalb sehr unterschiedlich aussehen können, weil das eine Brutto-Quadratmeter nennt und das andere die Apertur. Vergleichen Sie den Jahresertrag in kWh statt der Fläche und prüfen Sie, welche Bezugsgröße die Zahlen verwenden.

WISC steht für „wind and infrared sensitive collector“ – der Begriff der Prüfnorm für einen Kollektor ohne Frontabdeckung, dessen Leistung neben dem Sonnenschein von Windgeschwindigkeit und langwelliger Strahlung abhängt. EN ISO 9806 prüft solche Kollektoren unter definierten Windbedingungen und veröffentlicht zusätzliche Koeffizienten, weshalb ein Datenblatt für unverglaste Kollektoren mehr Parameter enthält als eines für verglaste. Die meisten PVT-Module für den Wärmepumpeneinsatz sind WISC, und das [Solar-Keymark](knowledge/glossary/solar-keymark)-Zertifikat weist dies ausdrücklich aus.

Planen Sie mit 25 Jahren, derselben Auslegungslebensdauer wie das PV-Modul, aus dem es gebaut ist. Beide Zertifizierungsverfahren umfassen Alterungsprüfungen: IEC 61215 wendet auf das Laminat Tests mit feuchter Wärme, Feuchte-Frost und thermischen Wechselbelastungen an, und EN ISO 9806 fügt für die thermische Seite Auslagerungs-, Stillstands- und Thermoschocktests hinzu. Die Wartung folgt dem gewöhnlichen Kalender eines Solarkreises – Glykol alle 2–3 Jahre plus eine Sichtkontrolle nach schwerem Hagel –, wie unter [wie lange Solarkollektoren halten](knowledge/questions/how-long-do-solar-collectors-last) beschrieben.

Beurteilen Sie sie nach Zertifikaten, nicht nach dem Preis. Verlangen Sie die thermischen Parameter nach EN ISO 9806 hinter einem Solar-Keymark-Zertifikat zusammen mit den elektrischen Daten nach IEC 61215 und IEC 61730; ein Lieferant, der nicht beides vorlegen kann, verkauft ein Modul, das nicht vergleichbar und in mehreren Ländern nicht förderfähig ist. Zwei optisch identische Module können sich im Jahresertrag um zweistellige Prozentsätze unterscheiden.

Jeder indirekt beheizte Speicher, dessen Wärmetauscher für eine Niedertemperatur-Wärmequelle dimensioniert ist, oder ein Pufferspeicher, der die Wärmepumpe versorgt. Da unverglastes PVT Wärme mit mäßiger Temperatur liefert, zählt die Wärmetauscherfläche mehr als das Volumen – derselbe Grund, aus dem Wärmepumpenspeicher weit größere Wärmetauscher haben als Kesselspeicher. In PVT-plus-Wärmepumpen-Anlagen speisen die Module meist die Quellenseite der Wärmepumpe, und der Speicher wird dann für die Wärmepumpe ausgelegt, wie im [Leitfaden zu Wärmespeichern](knowledge/guides/thermal-storage-tanks-complete-guide) dargelegt.

Ja. In der EU fallen PV-Module und Wechselrichter unter die WEEE-Richtlinie (2012/19/EU), sodass Hersteller Rücknahme und Recycling finanzieren müssen, und Glas, Aluminiumrahmen und Kupfer- oder Aluminiumabsorber eines PVT-Moduls gehen alle in herkömmliche Recyclingströme. Fragen Sie einen Lieferanten, bei welchem nationalen WEEE-Rücknahmesystem er registriert ist – das ist in der Ausschreibungsphase eine berechtigte Frage.

Solarkreise verwenden Propylenglykol statt des giftigen Ethylenglykols, weil es leicht biologisch abbaubar und von geringer Toxizität ist – derselbe Grund, aus dem es im Lebensmittel- und Pharmabereich zugelassen ist. Ein Kreis im Wohnbereich enthält nur einige zehn Liter, und abgelassene Flüssigkeit gehört an eine Sammelstelle für Chemikalien oder Altöl, nie in den Abfluss. Inhibitorpakete unterscheiden sich je nach Produkt, entsorgen Sie die Flüssigkeit daher so, wie es das Sicherheitsdatenblatt des Herstellers vorgibt.