Ein PVT-Hybridmodul stapelt Photovoltaikzellen über einem Wärmeabsorber in einem einzigen Modul: Die Zellen wandeln Sonnenlicht in Strom um, während der mit ihrer Rückseite verbundene Absorber die Wärme einfängt, die die Zellen nicht nutzen können, und an eine zirkulierende Flüssigkeit überträgt. Der Wärmeentzug hält die Zellen 10–20 °C kühler, was etwa 3–8 % zusätzlichen Stromertrag bringt, und liefert von derselben Dachfläche nutzbares Warmwasser.
Welche Schichten stecken in einem PVT-Modul?
Ein PVT-Hybridkollektor ist ein Photovoltaikmodul und ein solarthermischer Absorber in einem Rahmen. Von der Sonnenseite nach unten arbeiten die Schichten als eine Energieeinheit zusammen:
| Schicht (von oben nach unten) | Funktion |
|---|---|
| Einscheibensicherheits-Solarglas (ESG) | Schützt die Zellen und lässt Sonnenlicht durch |
| Eingekapselte PV-Zellen | Wandeln etwa ein Fünftel des Sonnenlichts in Strom um |
| Wärmeleitender Absorber | Leitet die von den Zellen abgegebene Wärme ab |
| Flüssigkeitskanäle | Führen das Glykol oder Wasser, das die Wärme transportiert |
| Rückseitige Dämmung oder offene Rückseite (modellabhängig) | Gewichtet das Modul in Richtung thermischer oder elektrischer Ertrag |
| Rahmen, Verkabelung und Hydraulikanschlüsse | Standard-PV-Stecker plus Vor- und Rücklaufanschlüsse |
Elektrisch verhält sich das Modul wie ein normales PV-Modul und wird an einen String-Wechselrichter angeschlossen; hydraulisch verhält es sich wie ein Solarkollektor und wird an einen geschlossenen Kreis angebunden.
Wie erzeugt ein Modul zwei Energieformen gleichzeitig?
Kristalline PV-Zellen wandeln nur etwa 20–22 % des einfallenden Sonnenlichts in Strom um – der größte Teil der Solarenergie wird in der Zelle zu Wärme. Ein normales PV-Modul verliert diese Wärme einfach an den Wind. In einem PVT-Modul leitet der auf die Zellen auflaminierte Absorber sie stattdessen in die zirkulierende Flüssigkeit, sodass ein einziger Quadratmeter Dach zwei gleichzeitige Erträge liefert: Gleichstrom für den Wechselrichter und Wärme mit 25–60 °C für einen Speicher, einen Pool oder den Quellenkreis einer Wärmepumpe. Keiner der beiden Erträge unterbricht den anderen; sie laufen parallel, sobald die Sonne scheint.
Warum erhöht die Kühlung der PV-Zellen den Stromertrag?
Weil Silizium kalt besser arbeitet. Kristalline Zellen verlieren je Grad Erwärmung über dem Nennpunkt von 25 °C etwa 0,3–0,5 % ihrer Leistung, und ein ungekühltes Dachmodul läuft im Sommer routinemäßig 30–40 °C über der Umgebungstemperatur. Der Wärmeentzug in einem PVT-Modul hält die Zellen 10–20 °C kühler als bei einem vergleichbaren ungekühlten Modul, was über das Jahr etwa 3–8 % mehr Strom bedeutet. Die Physik wird ausführlich in Erzeugen Solarmodule mehr Strom, wenn sie gekühlt werden? behandelt.
Wohin geht die eingefangene Wärme?
Die thermische Seite wird wie jeder Solarthermie-Kreis angeschlossen: Eine Pumpengruppe wälzt die Flüssigkeit durch das Modulfeld und gibt die Wärme an einen Wärmetauscher in einem Warmwasserspeicher, einen Schwimmbad-Wärmetauscher oder die Quellenseite einer Sole-Wasser-Wärmepumpe ab. Die Konfiguration mit Wärmepumpe – bei der das Modul das Außengerät oder die Erdsonde ersetzt – ist die am schnellsten wachsende Anwendung und wird in Wie ein PVT-Modul als Wärmepumpenquelle funktioniert erklärt. Typische Liefertemperaturen nach Jahreszeit behandelt Welche Wassertemperatur erzeugt ein PVT-Modul tatsächlich?.
Wie effizient ist ein PVT-Modul insgesamt?
Beide Erträge zusammengerechnet liefert ein PVT-Modul das 3- bis 4-Fache der Gesamtenergie eines reinen PV-Moduls gleicher Fläche, wenn die Wärme tatsächlich genutzt wird – Strom plus Wärme können zusammen über 60 % des einfallenden Sonnenlichts umwandeln, gegenüber etwa 20 % bei PV allein. Die Technologie ist etabliert, nicht experimentell: Die Berichterstattung Solar Heat Worldwide von IEA SHC weist weltweit weit über eine Million Quadratmeter installierter PVT-Kollektoren aus, und IEA SHC Task 60 dokumentiert überwachte Systeme in ganz Europa. Solimpeks stellt seit 2008 PV-T-Hybridmodule in Konya her; das aktuelle Modell PV-T 590 hat eine elektrische Nennleistung von 590 Wp, besitzt die Solar Keymark-Zertifizierung über Kiwa Cermet Italia (Lizenz 16918 Rev.0) und die PV-Modul-Zertifizierung nach IEC 61215/61730-1 (16917 Rev.0). Ob der kombinierte Ertrag das Modul für Ihr Gebäude rechtfertigt, wird ehrlich in Sind PVT-Module wirklich besser als reines PV? abgewogen.
Häufig gestellte Fragen
Erzeugt ein PVT-Modul weiter Strom, wenn ich die Wärme nicht nutze?
Ja – die PV-Seite arbeitet unabhängig, wie ein normales Modul. Entzieht der thermische Kreis aber nie Wärme, entfällt der Kühlungsvorteil, und das Modul läuft mit den üblichen PV-Temperaturen; die Wirtschaftlichkeit hängt also von einem echten Wärmebedarf ab, etwa Warmwasser, einem Pool oder einer Wärmepumpenquelle.
Funktionieren PVT-Module an bewölkten Tagen?
Ja. Die PV-Zellen erzeugen aus diffusem Licht mit verringerter Leistung Strom, und der Absorber sammelt weiterhin Wärme auf niedrigem Niveau. Unverglaste PVT-Module tauschen außerdem Wärme mit der Umgebungsluft aus, weshalb sie auch bei bedecktem Wetter als Wärmepumpenquelle nützlich bleiben.
Können PVT-Module sowohl PV-Module als auch Solarthermie-Kollektoren ersetzen?
Auf Dächern mit knappem Platz ja – das ist ihr Kernvorteil: Ein Modulfeld liefert beide Erträge auf derselben Fläche. Bei unbegrenzter Dachfläche lassen sich getrennte PV und Solarthermie unabhängig dimensionieren; der Zielkonflikt wird im Artikel zu PVT-Modulen gegenüber getrennter PV und Solarthermie verglichen.
Welche elektrische Leistung hat ein modernes PVT-Modul?
PVT-Module der aktuellen Generation entsprechen den gängigen PV-Leistungsklassen. Das Modell PV-T 590 von Solimpeks zum Beispiel hat eine elektrische Nennleistung von 590 Wp, wobei der thermische Absorber hinter den Zellen ergänzt wird und nicht zulasten der elektrischen Kapazität geht.