Hybridkollektoren - Wärme und Strom aus einem System

Wer Sonnenenergie nutzen wollte, aber nur eine relativ kleine Dachfläche hatte, musste sich noch vor nicht allzu langer Zeit zwischen Photovoltaik und Solarthermie entscheiden. Mittlerweile schafft die effiziente Hybrid-Technologie Abhilfe. Wir als Hybrid-Kollektoren-Hersteller und Pionier auf dem Gebiet der Solartechnologie in Europa, mit nahezu 50 Jahren Erfahrung, bieten Ihnen in unserem Online-Shop hochwertige Solar-Hybrid-Systeme und die passenden Komponenten an. Wie eine Solar-Hybrid-Anlage funktioniert, wann sich ihr Einsatz lohnt und was unsere Hybridkollektoren auszeichnet, können Sie hier nachlesen.

Wie funktioniert eine PVT-Hybridanlage?

Die PVT-Anlage, auch als Photothermie, Solarvoltaik, Hybrid-Solaranlage oder Solar-Hybridkollektor bezeichnet, funktioniert im Grunde genauso wie jede andere Solaranlage. Solarkollektoren fangen Sonnenenergie ein und wandeln sie in nutzbare Energie um. Im Gegensatz zu herkömmlichen Kollektoren kann sie aber nicht nur Strom oder nur Wärme erzeugen, sondern beides. Im Prinzip handelt es sich bei Hybridkollektoren um aufeinanderliegende Solarthermie- und Photovoltaik-Module. Das obenauf befindliche PV-Modul wandelt das sichtbare Sonnenlicht in Strom um, während das dahinter platzierte Solarthermie-Modul die Abwärme des PV Modules nutzt. Das Sonnenlicht löst im Photovoltaik-Modul eine Reaktion aus, die eine Spannung erzeugt. Diese lässt sich als Strom im Haushalt nutzen. Das Solarthermie-Modul speichert Wärme in einer Trägerflüssigkeit, die über einen Wärmetauscher das Brauchwasser aufheizt. Zugleich führt die Wärmespeicherung zur Kühlung des PV-Moduls, wodurch dieses leistungsfähiger wird. Optimal arbeiten Solarstrom-Module bei Temperaturen von bis zu 25 °C. Bewegt sich die Temperatur darüber hinaus, nimmt die Leistung bei jedem weiteren Grad um 0,4 % ab. Das wird durch das Abführen der Wärme über das Solarthermie-Modul verhindert.

Welche Vor- und Nachteile hat die Hybrid-Solar-Technologie?

Einer der größten Pluspunkte von Hybridanlagen gegenüber herkömmlichen Solarthermie- und PV-Anlagen ist, dass für die gleiche Ausbeute an Strom und Wärme deutlich weniger Fläche erforderlich ist. Zudem erhöht die Kühlung den Ertrag aus den Solarzellen. Weitere Vorteile sind:

• ein einheitliches optisches Erscheinungsbild auf dem Dach,
• geringerer Hybridkollektoren-Preis gegenüber zwei getrennten Systemen zur Strom- und Wärmeerzeugung,
• dauerhaft niedrige Betriebskosten,
• keine CO2-Emissionen im laufenden Betrieb,
• große Entlastung insbesondere bei ganzjährigem, großem Wärmebedarf.

Ein Nachteil besteht darin, dass der Ertrag der PV-Module sinken kann, wenn die Wärme nicht verbraucht wird (insbesondere im Sommer). Durch die enge Bauweise kann sich die Hitze zusätzlich stauen und zu noch größeren Energieverlusten führen.

Hybrid-Solar-Kollektoren - welche Technologien gibt es?

PVT-Kollektoren sind dafür konzipiert, Solarstrom und Solarwärme gleichzeitig zu produzieren. Bislang ist jedoch keine ausgewogene Produktion beider Energien möglich. Je nach PVT-Hybridkollektor-Hersteller sind die Systeme so ausgelegt, dass sie entweder Photovoltaik oder Solarthermie priorisieren. Die andere Energieform ist eher ein Nebenprodukt. Im Großen und Ganzen wird zwischen zwei Bauarten unterschieden:

Offene Hybrid-Solar-Kollektoren

Offene Kollektoren dienen vorrangig der Wärmeerzeugung. In ihren Solarmodulen befindet sich eine Luftschicht, in der sich die Sonnenwärme besser stauen kann. Dadurch erzielen sie einen größeren Ertrag. Das bedeutet jedoch gleichzeitig, dass die Photovoltaik-Module bei hohen Temperaturen Leistung einbüßen.

Abgedeckte Hybrid-Solar-Kollektoren

Diese auf die Stromgewinnung optimierten Systeme verzichten auf die wärmespeichernde Luftschicht. Dadurch heizen sie sich nicht so stark auf. Davon profitiert die Stromerzeugung, während der Wärmeertrag geringer ausfällt.

Wo können Hybridkollektoren eingesetzt werden?

Die Hybrid-Solar-Technologie ist in vielen Bereichen nutzbar. Sehr gut eignet sie sich für die Kombination aus Solarthermie und Wärmepumpe. Die Sonnenwärme dient der Warmwasserbereitung oder der Heizungsunterstützung, während die von den PV-Modulen erzeugte Solarenergie die Wärmepumpe betreibt. In Einfamilienhäusern werden Hybrid-Solar-Technologie und Wärmepumpe häufig miteinander gekoppelt, um einerseits die Pumpe zu entlasten und andererseits die Wärme effektiv von den PV-Modulen wegführen zu können. Hybridkollektoren finden auch in größeren Gebäuden Verwendung. In Schwimmbädern, Hotels und Kliniken verringern sie den Energieverbrauch von Lüftungsanlagen, während sie in Industrie- und Gewerbebetrieben zum Bereitstellen von Prozesswärme und Prozesskälte eingesetzt werden.

Wie effizient sind Wärmepumpe-Solar-Kombinationen?

Wenn Sie Ihre Wärmepumpe mit Solarthermie kombinieren, sind Sie in der Lage, die Wärmeversorgung Ihres Haushalts in weiten Teilen autark zu gewährleisten. Die Kombination von Luft-Wasser-Wärmepumpe und Solarthermie ist ebenso möglich wie das Zusammenspiel von Sole-Wasser-Wärmepumpe und Solarthermie.

Gemeinsamer Pufferspeicher steigert die Effizienz der Wärmepumpe

Bei dieser Herangehensweise wird die Wärme aus der PVT-Hybridanlage in dem Puffer gespeichert, an den auch die Wärmepumpe gekoppelt ist. Insbesondere in der kalten Jahreszeit sorgt die Wärmeunterstützung dafür, dass die Wärmepumpe effizienter arbeitet. An trüben Tagen oder nachts übernimmt die Pumpe die Bereitstellung von Warmwasser und Heizungswärme alleine.

Sonnenwärme als Wärmequelle der Wärmepumpe

Die von der Hybridanlage gewonnene Wärmeenergie kann die Wärmequelle der Wärmepumpe ersetzen oder vorwärmen. Zum Teil wird die Wärme auch direkt zur Erdwärmesonde geleitet, um im Winter deren zu starkes Abkühlen zu verhindern. Das ist bei Temperaturen ab 60 °C sinnvoll, die Hybridkollektoren leicht erreichen.

Stromversorgung der Wärmepumpe

Mit dem von den PV-Modulen erzeugten Strom können Sie Ihre Wärmepumpe kostengünstiger betreiben als mit elektrischer Energie aus dem Stromnetz. Der Solarstrom lässt sich aber auch anderweitig im Haushalt nutzen.

Werden Hybridkollektoren staatlich gefördert?

Eine Förderung speziell für PVT-Kollektoren gibt es gegenwärtig nicht. Allerdings zahlt der Staat mindestens 35 % dazu, wenn Sie die Hybridanlage für die Kombination aus Wärmepumpe und Solarthermie nutzen. Weitere zehn Prozent bekommen Sie beim Austausch einer alten Ölheizung gegen Wärmepumpe und Solarthermie. Die Kosten für den Neubau eines Effizienzhauses mit PVT-Anlage und Wärmepumpe lassen sich ebenfalls über staatliche Fördermittel senken.

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