STROM UND WÄRME VOM SELBEN DACH · 29. SEPTEMBER 2026

Consolar

Sole kühlt PVT-Module und speist die Wärmepumpe

PVT-Module sind Solarmodule mit einem Wärmetauscher auf der Rückseite. Die Sole darin, ein Wasser-Glykol-Gemisch, nimmt Abwärme der Zellen und Wärme aus der Luft auf, auch nachts. Forscher aus Freiburg, Stuttgart und Hameln haben gemessen, was das im Wohnhaus bringt.

VON MARTIN JENDRISCHIK · 9 Min. LESEN

Auf einem Hausdach konkurrieren zwei Solartechniken um dieselbe Fläche: Photovoltaik erzeugt Strom, Solarthermie erwärmt Wasser. PVT-Module erledigen beides mit einem Bauteil, die Abkürzung steht für Photovoltaik und Thermie. Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE hat die Technik von 2019 bis 2024 in einem großen Forschungsprojekt untersucht. Seine Bilanz: Kombiniert mit einer Wärmepumpe, liefern PVT-Kollektoren übers Jahr bis zu viermal so viel Gesamtenergie wie eine gleich große Photovoltaikanlage. Gezählt sind dabei Wärme und Strom zusammen.

Wenn Sie ein älteres Haus auf eine Wärmepumpe umstellen, stoßen Sie schnell auf die Frage nach der Wärmequelle. Für eine Erdsonde fehlt auf vielen Grundstücken der Platz oder die Genehmigung, eine Luft-Wärmepumpe braucht ein Außengerät mit Ventilator vor dem Haus. PVT-Module holen die Wärme stattdessen vom Dach, ohne Bohrung und ohne Gerät im Garten. Fraunhofer ISE sieht darin einen besonderen Vorteil für Bestandsgebäude.

Was im PVT-Kollektor hinter den Solarzellen passiert

Auf der Rückseite eines PVT-Moduls sitzt ein flacher Wärmetauscher, durch den ein Wasser-Glykol-Gemisch fließt. Die Solarzellen wandeln Sonnenlicht wie gewohnt in Strom um. Einen großen Teil der Energie, die sonst die Zellen aufheizt, nimmt die Flüssigkeit als Wärme auf und bringt sie zu einer Sole-Wasser-Wärmepumpe. So heißt eine Wärmepumpe, die ihre Energie aus einem Flüssigkeitskreis zieht.

Weil die Wärmepumpe die Temperatur ohnehin anhebt, darf die Sole kalt sein. Sie kann sogar kälter als die Außenluft werden und nimmt dann Wärme aus der Umgebung auf, auch nachts und im Winter. Kondensiert Luftfeuchte auf dem Modul, gibt sie zusätzlich Energie ab. Damit arbeitet ein PVT-Kollektor auch an Tagen ohne Sonne, anders als eine klassische Anlage wie die Solarthermie-Anlage in Leipzig, die Wasser direkt auf hohe Temperatur bringt.

In Deutschland dominieren unabgedeckte PVT-Module, also Kollektoren ohne zusätzliche Glasabdeckung und Dämmung. Sie arbeiten nahe der Umgebungstemperatur und sind für den Betrieb mit einer Wärmepumpe gebaut. Abgedeckte, gedämmte oder als Vakuumröhre gebaute Varianten erreichen höhere Temperaturen und eignen sich eher für Gewerbe und Prozesswärme. Solche Röhren baut etwa das britische Cleantech-Unternehmen Naked Energy.

Eine dritte Bauart holt mehr aus der Luft: Lamellen auf der Modulrückseite vergrößern die Fläche, über die das Modul Wärme aus der Umgebung zieht. Consolar aus Frankfurt baut nach diesem Prinzip seinen Kollektor Solink. Im Sommer lässt sich der Kreislauf umkehren. Nachts strahlen die Module dann Wärme in den Himmel ab und kühlen das Gebäude.

Wofür die 80 Prozent Gesamtwirkungsgrad stehen

Die Kühlung steigert auch den Stromertrag, denn Solarzellen verlieren Leistung, je heißer sie werden. Das Modul PX-1 des sächsischen Herstellers Sunmaxx erwärmt sich bei voller Einstrahlung auf höchstens 30 Grad, herkömmliche Module erreichen bis zu 80 Grad. Hersteller geben für ihre PVT-Module bis zu zehn Prozent mehr Stromertrag an als für gewöhnliche Photovoltaik.

An demselben Modul bestätigte Fraunhofer ISE 2023 einen Gesamtwirkungsgrad von 80 Prozent: 20 Prozent elektrisch und 60 Prozent thermisch. Gemessen haben die Freiburger bei voller Sonne mit 1.000 Watt pro Quadratmeter, bei 25 Grad Modul- und Umgebungstemperatur und völliger Windstille.

Die 80 Prozent beschreiben einen einzelnen Betriebspunkt im Labor. Die Wärme fällt dabei auf dem Temperaturniveau der Umgebung an, für Heizung und Warmwasser muss die Wärmepumpe sie erst anheben. Eine Kilowattstunde Strom und eine Kilowattstunde lauwarme Sole haben unterschiedlichen Nutzwert, die Summe addiert also Ungleiches. Was ein PVT-System übers Jahr erzeugt, zeigen erst Messungen in bewohnten Häusern.

Welche Jahresarbeitszahlen Forscher an PVT-Wärmepumpen messen

Im Projekt integraTE arbeitete Fraunhofer ISE mit dem Institut für Gebäudeenergetik, Thermotechnik und Energiespeicherung (IGTE) der Universität Stuttgart und dem Institut für Solarenergieforschung Hameln (ISFH) zusammen. Gemeinsam haben sie Demonstrationsgebäude mit PVT-Wärmepumpen begleitet und vermessen. Das Bundeswirtschaftsministerium förderte das Vorhaben von Dezember 2019 bis November 2024. Für fünf Einfamilienhäuser liegen Ergebnisse aus zwei Messjahren vor, veröffentlicht im Dezember 2023 in der Fachzeitschrift Sonnenenergie.

Gemessen haben die Forscher die Jahresarbeitszahl, also wie viel Wärme eine Wärmepumpe übers Jahr aus einer Kilowattstunde Strom macht. Die fünf Häuser erreichten Werte zwischen 3,3 und 4,2. Den Bestwert holte ein Neubau in Altenbuch, der die PVT-Kollektoren mit drei Erdkörben im Garten kombiniert, spiralförmigen Wärmetauschern, die flach im Boden liegen.

Wie das System im Winter arbeitet, lässt sich an einem Neubau in Harsefeld in Niedersachsen ablesen. Dort liefern 16 Quadratmeter PVT-Kollektoren die Quellwärme für eine Wärmepumpe mit sechs Kilowatt Heizleistung. Im Januar lag die Temperatur im Solekreis im Mittel bei 1,7 Grad, an einzelnen Tagen fiel sie auf minus zwölf Grad. Im Hochsommer stieg sie auf rund 19 Grad. Die Anlage kam 2022 auf eine Jahresarbeitszahl von 3,9; rechnet man den selbst erzeugten PVT-Strom samt Batterie gegen, steigt der Wert auf 5,9.

Für den Altbau haben die Forscher ein saniertes Haus im schwedischen Göteborg vermessen. Dort ergänzen 31 Quadratmeter PVT-Kollektoren ein bestehendes Erdsondenfeld. Ein Viertel der Quellwärme für die Wärmepumpe kam 2022 direkt vom Dach. Im Sommer leiteten die Kollektoren überschüssige Wärme in den Boden und füllten so das Erdreich wieder auf, das die Erdsonden im Winter ausgekühlt hatten. Die Jahresarbeitszahl lag in beiden Messjahren bei 3,3 bis 3,4.

Aus den ersten zwei Jahren ziehen die Forscher drei Schlüsse. Alle Demonstrationsanlagen liefen stabil, im Neubau wie im Altbau. PVT-Wärmepumpen eignen sich nach ihrer Einschätzung auch für Sanierungen, müssen aber als sorgfältig abgestimmtes Gesamtsystem geplant werden. In der Effizienz ordnen sie die Systeme zwischen Luft- und Erdwärmepumpen ein, mit großem Spielraum für Optimierung.

Was Planer bei Wärmepumpe und Speicher beachten müssen

Eine Wärmepumpe an einer Erdsonde bekommt übers Jahr Sole mit etwa minus fünf bis 25 Grad. Am PVT-Kollektor schwankt die Sole zwischen minus 15 und 70 Grad: Im Sommer heizt die Sonne sie stark auf, in klaren Winternächten fällt sie unter die Außentemperatur. Für diese Spanne ist nicht jede Wärmepumpe ausgelegt.

Das Konsortium des Nachfolgeprojekts integraTE-XL hat deshalb 2025 eine erste Marktübersicht über „PVT-ready“-Wärmepumpen erstellt. Neun Hersteller beteiligten sich, darunter Nibe, Waterkotte und ait-deutschland. Planer in der Wohnungswirtschaft sehen dort, welche Geräte für den breiten Temperaturbereich ausgelegt sind.

Die hohen Sommertemperaturen lassen sich nutzen. Arbeiten PVT-Kollektoren mit einer Erdsonde oder einem Eisspeicher zusammen, laden sie den Speicher in der warmen Jahreszeit wieder auf. Ein Eisspeicher ist ein großer, meist unterirdischer Wassertank. Die Wärmepumpe entzieht ihm im Winter Wärme, bis das Wasser gefriert, und nutzt dabei auch die Energie, die beim Gefrieren frei wird. Im Sommer taut die Solarwärme das Eis wieder auf (mehr dazu: Eisspeicher sorgt für Kälte und Wärme im Quartier).

Die Messreihe geht im größeren Maßstab weiter. integraTE-XL vermisst von Dezember 2024 bis November 2028 bis zu neun Anlagen in Mehrfamilienhäusern, Gewerbe- und Bürogebäuden und in der Industrie. International bündelt das Solarwärme-Programm der Internationalen Energieagentur (IEA SHC) die Forschung. In Task 60 haben Forscher Grundlagen und Kennzahlen für PVT-Systeme erarbeitet. Von 2025 bis 2028 widmet sich Task 73 den PVT-Heizsystemen, geleitet von Korbinian Kramer vom Fraunhofer ISE.

Wo Betreiber PVT-Module im großen Maßstab einsetzen

Die Sport Arena Wien, im September 2025 eröffnet, trägt mehr als 1.000 PVT-Module auf 2.260 Quadratmetern. Sie stammen von Sunmaxx aus Ottendorf-Okrilla bei Dresden. Gemeinsam mit Wärmepumpen und Erdwärme versorgen sie die Halle mit Energie.

Am Berliner Osthafen versorgen 1.300 Quadratmeter Solink-Kollektoren von Consolar den Bürokomplex Dockyard mit Wärme und Kälte. Ihr Speicher liegt in einem 100 Meter langen, stillgelegten Bahntunnel: ein Eisspeicher mit rund 1.500 Kubikmetern. Die Kollektoren laden ihn über den Sommer, die Wärmepumpen entladen ihn im Winter bis zur Eisbildung. In Wiltz in Luxemburg baut der staatliche Wohnungsbauträger Fonds du Logement bis 2035 ein Quartier mit 1.085 Wohnungen. Ein eigenes Wärmenetz versorgt alle Gebäude, gespeist von Wärmepumpen mit Solar- und PV-Kollektoren und Eisspeichern.

In Deutschland kamen 2025 nach Daten von AEE INTEC im Projekt integraTE-XL 25.293 Quadratmeter PVT-Kollektorfläche neu hinzu, 13 Prozent mehr als 2024. Das entspricht gut dreieinhalb Fußballfeldern, und seit 2020 hat sich der jährliche Zubau mehr als vervierfacht. Fast alles davon sind unabgedeckte Kollektoren an Sole-Wärmepumpen.

Weltweit wuchs der Zubau 2024 laut dem IEA-Bericht Solar Heat Worldwide 2025 um 13 Prozent auf 72.544 Quadratmeter. In den beiden Jahren davor war er um mehr als 46 und um 27 Prozent eingebrochen, vor allem weil in Frankreich die Förderung auslief. Beim Zubau 2024 lag Deutschland vorn, vor den Niederlanden und Spanien. PVT-Kollektoren bauen in Europa unter anderem Consolar und Sunmaxx in Deutschland, DualSun in Frankreich und Abora in Spanien. Dazu kommen Naked Energy in Großbritannien und Triple Solar in den Niederlanden.

Gemessen am Zubau von Photovoltaik und am Wärmepumpen-Boom bleiben PVT-Module eine Nische. Ihren Nutzen entfalten sie, wo Fläche knapp ist. Erzeugt ein Dach Strom und versorgt zugleich die Wärmepumpe, braucht ein Haus im Bestand weder Bohrung noch Außengerät. Im Quartier bringt ein Eisspeicher die Sommerwärme in den Winter. Ob sich das für Ihr Haus lohnt, können Sie mit dem Vergleichswerkzeug des ISFH abschätzen. Dort lassen sich PVT-Wärmepumpen nach Effizienz und Kosten mit anderen Wärmepumpensystemen vergleichen.

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