Projekt
Dach- und Fassadenflächen können normalerweise nur einmal energetisch genutzt werden: entweder mit solarthermischen Kollektoren zur Wärmegewinnung oder mit photovoltaischen Modulen zur Stromerzeugung.
Die für Sole-Wärmepumpen entwickelten PVT-Wärmepumpenkollektoren dagegen kombinieren die Strom- und Wärmeproduktion, indem sie über den Wärmetauscher auf der Rückseite zusätzlich Wärme aus der Luft aufnehmen. Das durch die Abwärme des Photovoltaik-Moduls und durch die Umgebungsluft erwärmte Wärmeträgermedium (Sole) wird nicht wie üblich in den Warmwasserspeicher geleitet, sondern dient als Energieträger für die Wärmepumpe. Sie wird so auch in der Nacht mit Wärme versorgt. Diese Kollektoren liefern im Jahresmittel auch den nötigen Strom für den Betrieb der Wärmepumpe. Der von den Kollektoren produzierte Strom, der nicht vom Haus gebraucht wird, kann für den Haushalt, zum Laden eines Batteriespeichers oder andere Zwecke genutzt werden – der überschüssige Strom kann ins Netz eingespeist werden.
PVT-Kollektoren bringen gleich mehrere Vorteile: Dach- und Wandflächen werden doppelt genutzt, die Wärmepumpe benötigt weder Erdsonden noch einen externen Luft-Wasser-Wärmetauscher. Nutzer erzielen eine ähnlich hohe Effizienz wie mit Erdwärmepumpen, die Betriebskosten bleiben niedrig, und die Anlage läuft geräuschlos. Die PVT-Kollektoren sind flexibel anwendbar – auf Ein- und Mehrfamilienhäusern, Büro-, Gewerbe- oder kommunalen Gebäuden, in Schwimmbädern oder als Ersatz/Erweiterung von Erdsonden-Feldern.
Überblick:
KERNDATEN
XL-Photovoltaikmodul von 2,25 m² Größe, Unterseite: Kupferrohr + spezieller 20 m² großer Luft-Wärmetauscher zur Gewinnung von Wärme.
BAUZEIT
Das Modul wurde bis zum Winter 2016/17 erprobt und basiert auf einer von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) geförderten Vorläuferentwicklung, die bereits seit 2014 im Einsatz ist. Mittlerweile sind europaweit über 1200 Anlagen mit dieser Technologie in Betrieb.
Herausforderungen
Für einen geringen Stromverbrauch mussten bislang über Erdarbeiten Sonden oder Erdreich-Wärmetauscher verlegt werden. Darauf kann mit PVT-Wärmepumpenkollektoren verzichtet werden. In den meisten Fällen reichen Dach- oder ggf. Fassadenflächen aus. Der große Luft-Wärmetauscher sorgt im Vergleich zu Standard-Photovoltaik-Modulen mit und ohne Wärmepumpenbetrieb für eine geringere Modultemperatur und damit für einen etwa sechs bis zehn Prozent höheren Stromertrag. Durch die reduzierte Modultemperatur kann mit einer längeren Lebensdauer gerechnet werden. Für die angestrebte Systemjahresarbeitszahl eines Hauses ist im Vergleich zur herkömmlichen Versorgung einer Luft-Wasser-Wärmepumpe mit Solarstrom eine deutlich kleinere PVT-Kollektorfläche notwendig.
Ziele & Erfolge
PVT-Wärmepumpenkollektoren sind eine echte Alternative zum Gas, Öl oder zu stromintensiven Luft-Wärmepumpen. Sie reduzieren die Betriebskosten durch einen hocheffizienten stromsparenden Wärmepumpenbetrieb und ermöglichen eine Ersparnis an Stromkosten durch selbst produzierten Strom. Die Nutzer leisten so nicht nur einen Beitrag zum Klimaschutz, sondern sind auch gewappnet gegen künftige Strompreiserhöhungen. Darüber hinaus können Einnahmen durch Stromeinspeisung bei Nutzung der Einspeisevergütung generiert werden. Und: Über die Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) sind bis 35 Prozent Förderung möglich (Stand September 2022).
Installation
Die Kollektoren lassen sich über ein in der Solarthermie bewährtes Stecksystem hydraulisch und über gängige Steckverbinder elektrisch verbinden. Im Kollektor integrierte Sammler- und Verteilerrohre sorgen für einfache Hydraulik und Montage. Panzerschläuche für die Sole werden über steckbare Spangen ohne Werkzeug in Sekunden fixiert.
