Wie sinnvoll sind Photothermie-Anlagen?

Können Photothermie-Anlagen im Gegensatz zu einfachen Photovoltaik- oder Solarthermie-Anlagen wirklich Vorteile bringen? Propagiert wird vor allen Dingen die Leistungssteigerung in puncto Stromerzeugung, doch gibt es noch weitere Vorteile von Photothermie-Anlagen?

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Photothermie hat Vor- und Nachteile. Foto: Solarhybrid AG

Befürworter von Photothermie-Anlagen berufen sich in erster Linie auf die mögliche Leistungssteigerung der Stromerzeugung. Durch das Erhitzen von Photovoltaik-Modulen erbringen diese weniger Leistung, denn je heißer die Zelltemperatur ist, desto größer ist auch ihr Widerstand. Dies hat zur Folge, dass deutlich weniger Strom produziert wird, in etwa 0,33% bis 0,5% je C° Aufheizung. Dem wirken die solarthermischen Elemente der Hybridkollektoren bei Photothermie-Anlagen entgegen. Der thermische Wasserkreislauf sorgt dafür, dass die Solarzellen gekühlt werden und dass die optimale Stromerzeugung sichergestellt wird. Durch diesen Kühleffekt kann im Sommer eine Leistungssteigerung von bis zu 30% im Vergleich zu üblichen Photovoltaikmodulen erreicht werden: Bei Kollektortemperaturen von beispielsweise 80°C können Hybridkollektoren mit 12°C kaltem Wasser innerhalb kurzer Zeit auf unter 20°C abgekühlt werden.

Kritiker von Photothermie-Anlagen stellen demgegenüber die These auf, dass sich die Funktionen von Photovoltaik und Solarthermie gegenseitig stören könnten. Diese Annahme beruht auf der Gegebenheit, dass Photovoltaik-Module besser arbeiten, je kühler diese sind und im Gegensatz dazu, Solarthermie-Kollektoren hohe Temperaturen generieren. So bedeute dies für den Wirkungsgrad der Photothermie-Anlage einen Kompromiss, da weder die Stromerzeugung noch die Wärmegewinnung auf optimalem Niveau arbeiten könnten. Dieses Argument kann jedoch entschärft werden, da die Photovoltaik-Module ohnehin auch ohne die solarthermischen Elemente heiß werden und nicht optimal arbeiten. Zudem führen die Solarthermie-Effekte zur Kühlung der Photovoltaik-Module.

Photothermie ist in Deutschland im Gegensatz zu Solarthermie und Photovoltaik bislang noch nicht weit verbreitet und befindet sich gerade durch Neuentwicklungen auf dem Vormarsch. Inzwischen hat sich die auch Auffassung etabliert, dass die Photothermie Hybridkollektoren mehr Vor- als Nachteile bieten und in der Tat die Technik weiter ausgereift ist, um nicht zu Ertragsverlusten, sondern im Gegenteil zu Ertragssteigerungen zu führen. Daher soll hier nun eine kleine Auflistung über die Vorteile von Hybridkollektoren erfolgen.

Vorteile von Hybridkollektoren im Speziellen

  • Der Hybridkollektor als ein einziges Modul erzeugt gleichzeitig Strom und Wärme. Dies spart Dachfläche und hat einen geringeren Montageaufwand zur Folge, als wenn beide Systeme, Photovoltaik und Solarthermie, montiert werden.
  • Der Hybridkollektor nutzt das gesamte Lichtspektrum der Sonne. Photovoltaik-Module allein nutzen beispielsweise lediglich 20% der Sonnenstrahlung.
  • Auf der gleichen Dachfläche können Hybridkollektoren im Vergleich zu Photovoltaik-Modulen und Solarthermie-Kollektoren aufs Jahr gerechnet bis zu 15% mehr Leistung erbringen. Eine Bespielrechnung ergibt folgendes: 10 m² Solarthermie-Kollektoren erzeugen 3.652 kWh im Jahr und 10 m² Photovoltaik-Kollektoren erzeugen 1.190 kWh im Jahr. Das sind insgesamt 4.842 kWh aufs Jahr gerechnet. Dagegen erbringen 20m² Hybridkollektoren 5.500 kWh im Jahr.
  • Durch die Hybridkollektoren können Heizkosten eingespart und der Bedarf an Öl, Gas oder Fernwärme kann reduziert werden.Auch Luft-Wärmepumpen oder Niedertemperaturheizungen, also regenerative Heizungen können mit Hybridkollektoren unterstützt werden.
  • Durch die solarthermischen Elemente werden die Solarmodule gekühlt und erreichen so einen höheren Wirkungsgrad. Das heißt, Hybridkollektoren können effektiver arbeiten und dadurch Kosten sparen.
  • Auch für Hybridkollektoren können sich Besitzer die garantierte Einspeisevergütung über die Dauer von 20 Jahren sichern. Ebenfalls besteht die Option, steuerliche Vorteile und Förderungen von Bund und Ländern in Anspruch zu nehmen.
  • Hybridkollektoren arbeiten auch bei Schneefall effektiv, da durch die Wärmeerzeugung im solarthermischen Teil aufliegender Schnee taut.
  • Hybridkollektoren schaffen im Gegensatz zu zwei getrennt montierten Systemen eine einheitliche Fläche und sind dadurch optisch ansehnlicher.