Ein PVT-Kollektor (Photovoltaisch-thermische Kollektoren) erzeugt aus Solarstrahlung sowohl Strom als auch Wärme. Dazu wird hinter das Photovoltaik-Modul ein Rohrregister (Absorber) montiert, das von einem Wärmeträger (Sole/Frostschutzmittel) durchflossen wird. Dieser thermische Absorber nimmt die Abwärme der Photovoltaik-Module und die Umgebungswärme auf und stellt sie der Wärmepumpe als Wärmequelle zur Verfügung. Dadurch wird das Photovoltaikmodul abgekühlt und die Effizienz der Stromerzeugung verbessert. Der Solarstrom kann außerdem zum Betrieb der Wärmepumpe oder im Haushalt verwendet werden. Übers Jahr hinweg können PVT-Kollektoren bis zu viermal mehr Gesamtenergie, also Wärme und Strom, liefern als eine Photovoltaikanlage mit der gleichen Fläche und sind damit eine ideale Ergänzung zu einer Wärmepumpenheizung.
Im Jahr 2022 wurden im Rahmen des Projekts Photovoltaisch-thermische Kollektoren (PVT) mit unterschiedlichen Systemkonfigurationen für die Energieversorgung verschiedener Gebäude überwacht. Die Jahresarbeitszahl (JAZ) ist das Verhältnis zwischen der zugeführten Energie (Strom) und der von der Wärmepumpe im Laufe eines Jahres tatsächlich erzeugten Wärme und wird bei Heizsystemen zum Vergleich der Systemeffizienz verwendet. Für PVT als alleinige Wärmequelle für die Wärmepumpe in Einfamilienhäusern zeigen die Monitoring-Ergebnisse eine JAZ zwischen 3,7 und 3,9. Für PVT als zusätzliche Wärmequelle für eine erdgekoppelte Wärmepumpenanlage in Einfamilienhäusern liegen die Werte zwischen 3,4 und 4,2. Die PVT-Kollektoren erzielen thermische Energieerträge von 330 - 450 kWh/(m2·a). Für ein renoviertes Büro- und Ausstellungsgebäude mit PVT als zusätzliche Wärme- und Kältequelle für eine Erdwärmepumpenanlage liegt die JAZ bei 3,3. Diese Effizienz hängt von verschiedenen Faktoren ab, unter anderem der Systemkonfiguration, der Betriebsstrategie und davon, ob es sich um ein neues oder renoviertes Gebäude handelt. Im Vergleich zu Luft-Wärmepumpensystemen laufen alle Systeme unter realen Betriebsbedingungen effizienter.
quelle: Krishna Timilsina, Solarenergie-Förderverein Deutschland e.V.
Im Vergleich zu einer Photovoltaik-Anlage bzw. Solarthermie besteht der größte Vorteil der PVT-Kollektoren (Hybridkollektoren) darin, dass sie bei einem geringen Platzbedarf sowohl Strom als auch Wärme erzeugen. Die Photovoltaisch-thermische Kollektoren (PVT) nutzen damit 70 bis 80 % der Sonnenenergie und übertrumpfen damit eine PV-Anlage bei weitem. Dennoch sind PVT-Kollektoren sicherlich keine Standardlösung für jeden Bedarf, sondern für diejenigen gedacht, die gerne eine Wärmepumpe zum Heizen nutzen möchten, bei denen dieses Vorhaben aber durch äußere Umstände (Platzmangel) erschwert wird. Schaut man nur auf die Kosten für Anschaffung und Instandhaltung, dann ist eine normale Photovoltaik-Anlage oft (jedoch - auch nicht immer) wirtschaftlicher.
Wärmepumpe mit SOLTEQ-Solardach