Kann PVT gleichzeitig Wärme und Strom erzeugen?

Ja. Ein photovoltaisch-thermischer Kollektor kombiniert die Stromerzeugung mit einem thermischen Absorber, der Wärme an einen Flüssigkeits- oder Luftkreislauf überträgt. Die beiden Ausgänge benötigen eine getrennte Messung und Bewertung.

Ein Gebäude könnte den Strom direkt nutzen oder exportieren. Die Wärme könnte Brauchwasser vorwärmen, einen Pool unterstützen, eine geeignete Heizlast versorgen oder als Wärmequellen für eine Wärmepumpe dienen. Diese Nutzungen erfordern unterschiedliche Betriebstemperaturen und unterschiedliche Systemkonfigurationen.

IEA SHC Task 60 bietet eine nützliche technische Grundlage, einschließlich Arbeiten zu PVT-Leistungskennzahlen und Beispielsystemen. Seine Veröffentlichungen unterscheiden die Kollektorleistung vom Verhalten des Gesamtsystems – eine wesentliche Unterscheidung beim Vergleich kommerzieller Angebote.

Beginnen Sie mit der thermischen Rolle

Bitten Sie den Planer, anzugeben, was der thermische PVT-Kreislauf bewirken soll, bevor Sie über den kombinierten Wirkungsgrad sprechen.

PVT-Designs variieren. Ein unverglaster Kollektor zur Unterstützung einer Wärmepumpe kann nicht als gleichwertig mit einem verglasten Kollektor angenommen werden, der direkt wärmeres Wasser liefert. Vergleichen Sie das tatsächliche Modell bei den relevanten Temperaturen, Wind- und Einstrahlungsbedingungen.

Auch die geforderte Vorlauftemperatur des Gebäudes ist von Bedeutung. Ein Vorwärmbeitrag belegt nicht, dass das System den endgültigen Warmwasserbedarf eigenständig decken kann. Die Nachheizung und die geltende Hygienestrategie bleiben Teil der Gesamtplanung.

Zählen Sie Wärme dort, wo sie nützlich wird

Ein Angebot kann die Kollektorleistung, die in den Speicher eintretende Wärme, die den Speicher verlassende Wärme oder die an eine Last gelieferte Wärme angeben. Jede dieser Größen ist gültig, aber sie sind nicht austauschbar.

Für die wirtschaftliche Bewertung zählt die Wärme, die tatsächlich die zugekaufte Energie des Alternativsystems reduziert. Übertragungsverluste, Speicherverluste, Zeiten ohne Bedarf und abgeführte Wärme sind zu berücksichtigen.

Eine einfache jährliche Multiplikation der Nennwärmeleistung mit den Sonnenstunden ist unzureichend. Die Nennleistung beschreibt eine Prüfbedingung; sie beschreibt nicht wechselnde Fluidtemperaturen, Regelungen, Wetter und Gebäudebedarf.

Zum Beispiel die SOLETKS PVT-E Produktseite listet 580 W elektrische Spitzenleistung unter STC und 1.180 W thermische Spitzenleistung. Dies sind Leistungswerte, keine jährlichen kWh-Prognosen. Die Seite belegt nicht, dass beide Spitzen gleichzeitig unter derselben Betriebsbedingung auftreten. Fragen Sie nach den thermischen Prüfbedingungen und modellspezifischen Leistungsdaten, bevor Sie den Jahresertrag schätzen.

Für ein Direktnutzungssystem ist ein nützlicher Vergleichsplan:

Thermischer Kollektorertrag
- Verluste vor der vereinbarten Übergabegrenze
- Wärme, die der Last aufgrund von Zeitpunkt oder Temperatur nicht zur Verfügung steht
- abgeführte oder anderweitig ungenutzte Wärme
= nutzbare Wärme, die die alternative Wärmeversorgung ersetzt

Vermeiden Sie es, Verluste doppelt abzuziehen, wenn die Simulation bereits nutzbare Wärme auf der Lastseite meldet. Geben Sie die Ausgangsgrenze neben jeder gemeldeten Energiezahl an.

Strom und Wärme haben unterschiedliche finanzielle Werte

Vor Ort genutzter Strom vermeidet in der Regel die anwendbare Einspeisegebühr. Exportierter Strom erzielt die tatsächliche Exportvergütung. Beidem sollte nicht automatisch derselbe Wert wie thermischer Energie zugewiesen werden.

Für eine einfache Stromberechnung:

Stromwert = selbst verbrauchte kWh x vermiedener Bezugspreis
                  + exportierte kWh x Exportpreis

Nehmen wir zu Illustrationszwecken an, eine jährliche Erzeugung von 20.000 kWh, 70% Eigenverbrauch, einen vermiedenen Bezugspreis von 0,20 USD/kWh und eine Einspeisevergütung von 0,05 USD/kWh:

Eigenverbrauchter Strom = 14.000 kWh
Exportierter Strom = 6.000 kWh
Jährlicher Stromwert = 14.000 x 0,20 + 6.000 x 0,05
                         = 3.100 USD

Diese Berechnung schließt Leistungspreise, zeitvariable Tarife und andere Abrechnungseffekte aus. Ein Projektmodell sollte den tatsächlichen Tarif und die Überlappung von Erzeugung und Last verwenden.

Bei direkter Nutzung von Wärme als Ersatz für einen Kessel schätzen Sie den vermiedenen Brennstoff unter Verwendung des relevanten Wirkungsgrads und Brennstoffpreises. Bei Wärme als Ersatz für Wärmepumpenleistung verwenden Sie den Strom, der unter diesen Betriebsbedingungen erforderlich gewesen wäre. Eine kWh Wärme sollte nicht automatisch den Wert einer kWh Strom erhalten.

Vergleichen Sie die zusätzlichen Kosten mit dem zusätzlichen Nutzen

Ein PVT-Vorschlag kann einen positiven Gesamtenergiewert aufweisen, während er im Vergleich zu konventioneller PV dennoch eine schwache Rendite bietet. Ein inkrementeller Vergleich zeigt den Unterschied.

Nehmen Sie zwei erfundene Projektbudgets für denselben Standort an:

Eine gleiche elektrische Leistung wird bewusst angenommen, um den Wert des thermischen Kreislaufs zu isolieren. Tatsächliche Dachlayouts, Modulnennleistungen und Betriebstemperaturen können unterschiedliche elektrische Erträge erzeugen; diese Unterschiede müssen in einem realen Vergleich berücksichtigt werden.

Die PVT-Prämie beträgt hier USD 20.000. Gehen Sie davon aus, dass jede nutzbare thermische kWh USD 0,08 an Heizkosten an derselben Übergabegrenze einspart. Das sind angenommene Kosten pro kWh nutzbarer Wärme, kein Brennstoff-Einspeisetarif.

Die Systeme in diesen Szenarien sind keine ausgelegten Konstruktionen. Die Tabelle zeigt, was getestet werden muss: ob das vorgeschlagene Kollektorfeld und das Gebäude tatsächlich die angenommene Nutzwärme erreichen können.

Das 50-Jahres-Ergebnis ist keine Lebensdauervorhersage. Es zeigt, dass diese beispielhafte Investition über einen praktischen Betrachtungszeitraum hinweg wahrscheinlich nicht durch die angegebenen jährlichen Einsparungen gerechtfertigt ist. Die einfache Amortisationszeit ignoriert zudem Finanzierung, Ersatzinvestitionen, Degradation und Diskontierung; für die endgültige Entscheidung ist ein Lebenszyklusvergleich zu verwenden.

Bewerten Sie die Integration der Wärmepumpe an der Systemgrenze

Wenn PVT den Verdampfer einer Wärmepumpe versorgt, ist die Quellenwärme ein Eingang für die Wärmepumpe. Sie darf nicht einmal als wertvolle gelieferte Wärme und dann erneut im Endausgang der Wärmepumpe gezählt werden.

Vergleichen Sie den Strombedarf, der erforderlich ist, um die gleiche gelieferte Wärme im Referenzsystem und im PVT-unterstützten System bereitzustellen, einschließlich der gewählten Grenze für die Hilfsenergie.

Für ein erfundenes Beispiel sei die jährlich gelieferte Wärme 50.000 kWh. Nehmen Sie einen saisonalen Leistungsfaktor von 3,0 für die Referenz und einen vorgeschlagenen Faktor von 4,0 an, beide gemessen an derselben Grenze:

Referenzstrom = 50.000 / 3,0 = 16.667 kWh/Jahr
Vorgeschlagener Strom = 50.000 / 4,0 = 12.500 kWh/Jahr
Stromeinsparung = etwa 4.167 kWh/Jahr
Wert bei 0,20 USD/kWh = etwa 833 USD/Jahr

Der Anstieg von 3,0 auf 4,0 ist eine Annahme und kein beanspruchter PVT-Vorteil. Er muss durch ein geeignetes Modell oder überwachte Nachweise gestützt werden. Fügen Sie jeglichen Hilfsstrom hinzu, der in diesen Faktoren ausgeschlossen ist, und vergleichen Sie die zusätzlichen Installations- und Wartungskosten.

Wenn PV-Strom die Wärmepumpe versorgt, gleichen Sie Eigenverbrauch und Netzbezug in einer Energiebilanz ab. Dieselbe erzeugte kWh kann nicht gleichzeitig als Einspeisung gutgeschrieben und als vermiedener Wärmepumpenstrom angerechnet werden.

Wann lohnt sich eine detaillierte Machbarkeitsstudie für PVT?

PVT verdient eine genauere Analyse, wenn die Dachfläche begrenzt ist, der Standort einen wiederkehrenden Wärmebedarf aufweist und der vorgeschlagene Kollektor eine nutzbare Temperatur oder eine Wärmepumpen-Quellenbedingung liefern kann. Ein Gebäude mit sowohl tagsüber auftretendem Strombedarf als auch einer konstanten Warmwasser- oder Pool-Last kann einen sinnvollen Ausgangspunkt bieten.

Bitten Sie um eine vorsichtigere Bewertung, wenn die thermische Last überwiegend saisonal ist, der Technikraum weit entfernt ist, die Speicherung schwer unterzubringen ist oder das Referenzheizsystem bereits kostengünstige Wärme effizient liefert. Diese Bedingungen schließen PVT nicht automatisch aus, können aber den Wert des zusätzlichen Wärmekreislaufs verringern.

Der entscheidende Nachweis ist ein Vergleich unter denselben Wetter-, Geschossflächen- oder Dachflächenbeschränkungen, Wärmedienst- und Tarifannahmen. Beziehen Sie konventionelle PV plus Wärmepumpe sowie separate PV plus Solarthermie ein, wo diese Alternativen machbar sind.

Beziehen Sie Serviceanforderungen in den Vergleich ein

PVT fügt der elektrischen Ausrüstung hydraulische Komponenten hinzu. Fordern Sie einen klaren Wartungsumfang für Fluid, Pumpe, Sensoren, Verbindungen, Wärmetauscher und Regelung an, je nach gewähltem Design. Prüfen Sie den Zugang zu Dachanschlüssen und ob die Wartung eines Teils die Störung eines anderen erfordert.

Vergleichen Sie die Garantieabdeckung für den elektrischen und thermischen Teil getrennt. Fragen Sie, welche Betriebstemperaturen, Flüssigkeiten und Wartungsaufzeichnungen die Garantien erfordern. Eine lange Modulgarantie bedeutet nicht, dass jede Systemkomponente für denselben Zeitraum abgedeckt ist.

Für den thermischen Wartungsumfang verwenden Sie die SOLETKS-Wartungsleitfaden für Solarthermie zusammen mit der genauen Gerätedokumentation.

Was Sie vor der Genehmigung eines PVT-Angebots anfordern sollten

Bitten Sie den Lieferanten um ein prägnantes Vergleichspaket:

1. Exaktes Modulmodell, thermische Rolle und vorgeschlagenes System-Schema.

2. Elektrische und thermische Testdaten mit identifizierten Betriebsbedingungen.

3. Jährliche Strom-, Nutzwärme- und zugekaufte Energiewerte mit expliziten Grenzen.

4. Monatliche oder stündliche Ergebnisse, die Nachfrageanpassung und Überschusswärmebehandlung zeigen.

5. Installierter Umfang, Betriebskosten und Austauschsannahmen.

6. Ein Alternativsystemvergleich mit denselben Serviceanforderungen.

7. Messstellen und eine vereinbarte Methode zur Überprüfung der Leistung nach der Inbetriebnahme.

Bewahren Sie historische Studien im Kontext. Die britische Regierung PVT-Beweiserhebungsbericht wurde 2016 veröffentlicht; es handelt sich um Hintergrundforschung, nicht um Belege für aktuelle Produktpreise, aktuelle Anreize oder die Leistung eines bestimmten SOLETKS-Modells.

Häufig gestellte Fragen