Das Solarzentrum Allgäu steigt als erstes Unternehmen in Deutschland in die Serienproduktion von Kombimodulen für Photovoltaik und Solarthermie ein. Das Konzept der gleichzeitigen Erzeugung von Strom und Warmwasser steht noch am Anfang, hat aber großes Potenzial.
Bald Zwitter auf dem Dach? Foto: Archiv
Das Konzept der gleichzeitigen Gewinnung von Strom und Warmwasser steht noch am Anfang: In Europa kann Bihler seine Wettbewerber an einer Hand abzählen. Einer davon ist das kleine holländische Unternehmen PV Twins, eine Ausgründung des Forschungsinstituts Energy Research Centre of the Netherlands (ECN). Auch dessen Geschäftsführer Marcel Elswijk verzeichnet großes Interesse und sieht als einzigen Hemmschuh die Knappheit von Solarmodulen zur Stromerzeugung.
Das Potenzial der Technik sei gewaltig, sagt Matthias Rommel. Er leitet am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) die Gruppe Thermische Kollektoren und Anwendungen und hat mitgewirkt am Fahrplan für die Entwicklung und Vermarktung der Kombimodule im Rahmen des EU-Projektes PV-Catapult.
„Momentan mag es noch billiger sein, Wärmegewinnung und Stromerzeugung zu trennen“, räumt Rommel ein. „Aber die Flächen auf den Gebäuden werden knapp.“ Hausbesitzer werden künftig öfter entscheiden müssen, ob sie ihr Sonnendach lieber für Heizung und Warmwasser oder zur Stromerzeugung nutzen wollen. Dementsprechend werden entweder Solarkollektoren oder Photovoltaik-Module installiert. Diese Frage stellt sich heute bereits bei Mehrfamilienhäusern. Denn je mehr Warmwasser gebraucht wird, desto größer muss die Kollektorfläche sein. Folge: Für die Stromerzeugung bleibt kaum noch Platz. Hier könnten sich Kombi-Module schon heute lohnen.
Trotz der großen Nachfrage diskutieren Sonnenenergie-Experten noch kontrovers über die Neuerung. Ein gängiges Argument: Die Funktionen stören sich gegenseitig. „Ein Sonnenkollektor zur Gewinnung von Wärme wird bei möglichst hohen Temperaturen betrieben. Photovoltaikzellen zur Stromerzeugung dagegen arbeiten umso besser, je kühler sie sind“, so Michael Powalla, Experte des Zentrums für Sonnenenergie und Wasserstoff-Forschung ZSW in Stuttgart, das sich gegen den Kombi-Ansatz entschieden hat. Der Gesamtwirkungsgrad eines Photovoltaik-Thermie-Moduls (PVT) sei immer ein Kompromiss, sagt Powalla. Weder die Stromerzeugung noch die Wärmegewinnung könne optimal betrieben werden.
Lesen Sie weiter auf Seite 2: Welche Steigerung des Stromertrags der Hersteller für möglich hält.
ISE-Forscher Rommel ist vom Gegenteil überzeugt: PVT-Module könnten insgesamt sogar mehr Sonnenenergie nutzbar machen. Photovoltaikmodule alleine nutzten maximal 20 Prozent der Sonnenenergie, der Rest gehe unnötigerweise verloren. Dabei weiß auch Rommel, dass Hitze für die Photovoltaik-Zellen aus Silizium eher schlecht ist. Pro Grad Temperaturanstieg sinkt die Energieausbeute um 0,4 bis 0,5 Prozent. Aber, so Rommel, die PV-Module würden ohnehin heiß. „In Kombimodulen können sie gekühlt werden, so dass die Temperatur sinkt und der Stromertrag steigt.“
Hersteller Bihler rechnet für seine Module mit einer jährlichen Steigerung des Stromertrags um rund 30 Prozent. Seine Kombination arbeitet mit Wasser. Das Photovoltaik-Modul wird ganzflächig hinterspült. Im Winter sorgt das warme Wasser für schneefreie und damit produktionsfähige PV-Flächen. Im Sommer dagegen kühlt das Wasser die Module und wird dabei selbst erwärmt.
Kritiker der Kombimodule führen an, dass die erzeugte Wärme zu gering sei, um damit zu heizen oder Warmwasser zu bereiten. Für Rommel ist jedoch entscheidend, dass die an den Modulen entstehende Wärme überhaupt genutzt wird. „Man kann damit beispielsweise Warmwasser vorwärmen“, sagt er.
Zudem könne die Kombination eines PVT-Moduls mit einer Wärmepumpe attraktiv sein. Diese entzieht der Kollektorflüssigkeit die gespeicherte Wärme und veredelt diese, so dass damit geheizt oder Warmwasser bereitet werden kann. So unterstützt die Kollektorflüssigkeit die Heizung, bleibt aber selbst kühl. Diesen Ansatz verfolgt auch das Solarzentrum Allgäu. Bihlers Rechnung: „Die Kosten für zwei getrennte Anlagen und die Mehrkosten für unsere Module plus Wärmepumpe heben sich in etwa auf.“
PV-Twins-Chef Elswijk wirbt sogar damit, dass seine Kombi-Systeme billiger seien als zwei getrennte Anlagen. Zudem können die holländischen Module direkt zur Warmwassererzeugung dienen. Elswijk zufolge produzieren sie 90 Grad heißes Wasser, liefern aber trotzdem genauso viel Strom wie herkömmliche Photovoltaik-Module. Hier haben die Holländer also die Nase vorn. Allerdings produzieren sie bislang erst kleine Stückzahlen. Bis zum Aufbau einer Serienfertigung wird noch einige Zeit vergehen.
