Gerade einmal sechs Jahre ist es her, dass Willi Bihler im Solarzentrum Allgäu ( http://www.solarallgaeu.de ) zum ersten Mal die solare Kraft-Wärme-Kopplung erprobte. Er suchte einen Weg, die im Sommer überhitzten Photovoltaikmodule zu kühlen. Denn ausgerechnet in der ertragreichsten Zeit des Jahres sinkt der Wirkungsgrad der kristallinen Module ab, um ein halbes Prozent pro K. „Zuerst habe ich die heißen Module von vorn mit dem Schlauch abgespritzt, aber das brachte keine guten Ergebnisse, weil das Wasser natürlich auch den Lichteinfall störte. Mit Kühlung von hinten hatte ich viel bessere Ergebnisse. Also haben wir von hinten einen Wärmetauscher angebracht, damals noch als Bastelei.“ Die Idee eines Hybridmoduls war geboren, das Kraft und Wärme zugleich vom Sonnendach liefert. 2009 bestellte er die ersten Maschinen. „Wir haben den Wärmetauscher dann aus lasergeschweißtem Tiefziehblech gebaut, das mit dem Laminat des Solarmoduls verbunden ist“, erzählt Bihler. „Im Jahr 2010 lief die Produktion an. Damals haben wir die Laminate noch aus China bezogen, weil uns kein deutscher Hersteller beliefern wollte.“
Mittlerweile hat das Solarzentrum rund eine halbe Million Euro in die Fertigung investiert. Der Kunststoffrahmen, der das Laminat mit dem Wärmetauscher verbindet, wird in einer Schäumanlage produziert. Auch die hydraulischen Anschlüsse werden damit hergestellt. Seit Ende 2011 kann Bihler auch die Photovoltaiklaminate selber fertigen. So kauft er nur noch die Zellen ein. „Die Stringer, Laminatoren und die Rahmenbearbeitung haben wir im Haus. Mit der Fabrik können wir im Jahr rund 30 MW Solarlaminate produzieren. Und mittlerweile haben wir schon mehr als 7500 Module draußen.“
Das Kombimodul schlägt zwei Fliegen mit einer Klappe
Mit „draußen“ meint der Solarpionier auch viele, viele Baustellen jenseits der deutschen Grenzen. Das Wiosun PV-Therm-Modul, so der Markenname, hat sich neue Nischen erobert. Zwar ist der Mehrertrag aus den Solarzellen im Jahresdurchschnitt nur selten so hoch wie in der Spitzenrechnung. „Aber 5 bis 10 % mehr elektrische Leistung sind in unseren Breiten im Jahresdurchschnitt möglich“, wie Willi Bihler sagt. „Die Abwärme ist ideal für Schwimmbäder, die 25 bis 30 °C im Wasser brauchen.“
Bisher mussten sich Solarkunden entscheiden: Entweder installieren sie Solarmodule auf dem Dach, um elektrischen Strom zu gewinnen. Oder sie kaufen thermische Sonnenkollektoren für Warmwasser und die Heizung. Die PV-Thermie-Hybridmodule kombinieren beide Technologien. Das Ergebnis ist eine solare Kraft-Wärme-Kopplung, die in vielen Fällen zwei Fliegen mit einer Klappe schlägt.
Denn neben der höheren elektrischen Leistung wirft das Kombimodul unter Umständen eine erstaunliche Hitze ab. „Bis zu 55 °C sind machbar, weil der Kollektor immer ungefähr 30 K über der Außentemperatur liegt“, meint Bihler. „Das gilt auch im Winter, wenn die Sonne scheint.“ Damit eignet er sich sehr gut für Heizsysteme, die mit geringen Systemtemperaturen auskommen und zur Temperaturanhebung für Wärmepumpen. Das Solarzentrum bietet deshalb mittlerweile auch eine erdgekoppelte Wärmepumpe an – im Paket mit den Hybridmodulen. Das Aggregat kommt von einem bulgarischen Zulieferer. Die Steuerung wird in Biessenhofen programmiert und an die Wünsche der Kunden genau angepasst. „Dazu benutzen wir einen Regler von der technischen Alternative, der 16 Fühlereingänge und acht Ausgänge besitzt.“
Bei Bedarf unterstützen Experten auch die Installateure vor Ort
Der Vertrieb läuft über kooperierende Installateure, die im firmeneigenen Schulungszentrum in die Technik eingewiesen werden. Bei größeren Aufträgen sind Bihlers Experten auch vor Ort, damit die Technik richtig eingebaut wird. Denn das PV-Therm muss nicht nur elektrisch korrekt angeschlossen, sondern auch hydraulisch richtig eingebunden werden.
Die Steuerung ist auf die örtlichen Anforderungen einzustellen, das kann nicht jeder Installateur sofort und aus dem Effeff. „Gerade haben wir zwei Campingplätze in Luxemburg ausgestattet“, sagt Bihler. „Denn für Hotels, Campingplätze oder Schwimmbäder bietet sich diese Technik besonders an.“ Eine große Lieferung ging nach Schweden, wo die Allgäuer die Sonnenwärme in Erdbohrungen leiten, um sie dort im Fels für die eisigen Winter zu speichern. „Hier ist es gelungen, die Temperaturen im Gestein auf 5 °C anzuheben. Mit 10 °C fährt die Sole aus den Sonden dann in das PV-Therm.“ Es werden 240 Kombimodule für eine große Wohnsiedlung verbaut. Die Sonnenwärme wird über 15 Sonden in den Fels geführt, aus dem sich eine große Wärmepumpe speist.
Zunehmend fragen auch Privatkunden nach den Kombimodulen, denn Eigenverbrauch und Autonomie in der Energieversorgung werden immer wichtiger. „Bei einem Eigenheim kann man bis zu 80 % des Energiebedarfs mit solchen Hybridmodulen abdecken“, rechnet Bihler vor. „Am besten bewährt hat sich die Kombination mit einer Wärmepumpe und Fußbodenheizungen sowie einem kleinen Holzofen für besonders klirrende Tage.“
Im Durchschnitt reichen zwischen 20 und 40 Kombimodule, um ein Einfamilienhaus nahezu autark zu versorgen. Die Fachleute vom Solarzentrum haben aber auch schon viel größere Anlagen aufgebaut. In der Nähe von Rosenheim wurde ein Hotel ausgestattet, dessen Anlage nun eine elektrische Leistung von 250 kW erreicht. Auf einer Grundschule in Österreich wurden 100 PV-Therm installiert, auf einem Freibad 160 Stück. Bei einem Schulneubau in Fürth wurden die Hybridmodule mit Erdwärmepumpen gekoppelt.
„Eine solarthermische Anlage ist normalerweise sehr teuer und es dauert viele Jahre, bis sie sich amortisiert“, sagt Biehler. „Über das Photovoltaiklaminat und den elektrischen Strom erhält man beim PV-Therm eine viel schnellere Amortisation, vor allem beim Eigenverbrauch des Sonnenstroms. Man kann ihn gut mit günstigen Standardmodulen kombinieren.“
Demnächst soll es auch Indachsysteme geben
Nun will Bihler ein Indachsystem entwickeln. „Denn der Wärmetauscher hinter den Modulen erlaubt es, die Module sehr einfach zu kühlen und die Wärme abzuführen“, erläutert er. „Das ist viel einfacher, als eine aufwendige Hinterlüftung zu konstruieren.“ Im Frühjahr 2014 könnte dieses System auf den Markt kommen. Chancen sieht er zunehmend im Altbau. Allerdings müssen dazu die Kosten für die Bohrungen der Erdsonden sinken.
Als Vision sieht er ein Energiedach ohne Dachplatten oder Ziegel, bei dem Kombimodule, Wärmepumpen, thermische Pufferspeicher und Batterien für den Solarstrom in einem System vernetzt sind. „Damit kann man 90 % seines Energiebedarfs decken“, rechnet er vor. „Innerhalb von 13 Jahren hat sich so ein System durchaus amortisiert, das werden die Kunden bald verstehen.“
