Auf dem Dach arbeiten 44 gedämmte PRISMA PVT 3.0 Hybridkollektoren, die gleichzeitig Solarstrom und Wärme erzeugen. Die thermische Energie versorgt eine 18 kW Sole/Wasser-Wärmepumpe, während das 100.000-Liter-Schwimmbecken als saisonaler Wärmespeicher dient. Ergänzt wird das System durch einen 90 kWh Batteriespeicher und einen bivalent eingebundenen Scheitholzkessel – ein integrales Energiekonzept aus Photovoltaik, Solarthermie, Wärmepumpe und Biomasse. (Foto-Copyright: TWL Technologie)

PVT-Wärmepumpe mit Schwimmbad als saisonaler Wärmespeicher

Im niedersächsischen Maschen, einem Ortsteil von Seevetal, wurde im Rahmen einer umfassenden energetischen Sanierung eines Einfamilienhauses eine hocheffiziente und weitgehend regenerative Energieversorgung realisiert.

Die WÄRME AUS DER NATUR Niemann GmbH & Co. KG installierte ein integriertes Energiesystem, das PVT-Hybridkollektoren der TWL Technologie GmbH, eine Sole/Wasser-Wärmepumpe des Herstellers M-TEC sowie einen saisonalen Wärmespeicher intelligent miteinander verknüpft.

Ziel des Projekts war es, die bestehende Ölheizung vollständig zu ersetzen, die Energiekosten nachhaltig zu reduzieren und den Anteil erneuerbarer Energien signifikant zu erhöhen. Die Anlage ist bivalent ausgeführt und wird bei Bedarf durch einen Scheitholzkessel ergänzt.

PVT-Hybridkollektoren versorgen Sole/Wasser-Wärmepumpe

Herzstück der Anlage sind 44 gedämmte PVT-Kollektoren des Typs PRISMA PVT 3.0. PVT-Module kombinieren Photovoltaik (PV) und Solarthermie in einem Bauteil. Während die Oberseite elektrischen Strom erzeugt, wird auf der Rückseite gleichzeitig thermische Energie gewonnen.

Der Vorteil dieser Hybridtechnologie liegt in der Doppelnutzung der Kollektorfläche:

• Elektrische Energie wird für die Eigenversorgung des Haushalts genutzt oder in einem 90 kWh Batteriespeicher zwischengespeichert. Dies erhöht den Eigenverbrauchsanteil und versorgt insbesondere die Wärmepumpe mit selbst erzeugtem Strom.
• Thermische Energie wird als Wärmequelle („Quellenergie“) für die Wärmepumpe genutzt.

Die Dämmung der PVT-Module reduziert Wärmeverluste an die Umgebung. Dadurch können auch bei niedrigen Außentemperaturen vergleichsweise hohe Soletemperaturen erzielt werden.

Installiert wurde eine 18 kW Sole/Wasser-Wärmepumpe von M-TEC mit integriertem Energiemanagement.

Eine Sole/Wasser-Wärmepumpe nutzt ein flüssiges Wärmeträgermedium (Sole), das Umweltwärme aufnimmt und zur Wärmepumpe transportiert. Im Kältekreisprozess wird diese Umweltenergie auf ein höheres Temperaturniveau angehoben und für Heizung und Warmwasser nutzbar gemacht.

Besonderheit dieses Projekts ist die direkte Anbindung der PVT-Kollektoren auf der Quellseite. Das bedeutet:

• Die von den PVT-Modulen gewonnene Wärme wird unmittelbar als Wärmequelle genutzt.
• Höhere Quelltemperaturen führen zu einem besseren COP-Wert (Verhältnis von erzeugter Heizleistung zu eingesetzter elektrischer Leistung)

Durch die solare Unterstützung bleibt die Effizienz der Wärmepumpe auch in der kalten Jahreszeit auf einem hohen Niveau.

So wird das Schwimmbad als saisonaler Wärmespeicher eingesetzt

Ein zentrales Element der Anlage ist das Schwimmbad mit einem Volumen von 100.000 Litern, das ganzjährig in das Energiesystem integriert ist.

Während der Badesaison wird das Becken konstant auf 30 °C beheizt. Die Betriebsweise unterscheidet sich je nach verfügbarer Soletemperatur:

• Sommerbetrieb: Die PRISMA PVT-Kollektoren liefern Soletemperaturen von bis zu 60 °C. In diesem Fall wird die Wärme über einen Plattenwärmetauscher direkt an das Beckenwasser übertragen – ohne Zwischenschaltung der Wärmepumpe. Dies ermöglicht eine besonders effiziente, nahezu verlustarme Wärmeübertragung.
• Übergangszeiten: Reicht die Soletemperatur nicht aus, wird die Wärmequelle der Wärmepumpe zugeführt. Diese hebt das Temperaturniveau auf die erforderlichen 30 °C an.

Dieses flexible Betriebsregime optimiert die Nutzung der Solarthermie in Abhängigkeit von den jeweiligen Temperaturbedingungen.

Außerhalb der Badesaison wird das Schwimmbecken als saisonaler Wärmespeicher genutzt.

Im Sommer und Herbst wird überschüssige thermische Energie in das Becken eingespeist. Während der Heizperiode entzieht die PVT-Wärmepumpe dem Wasser diese gespeicherte Energie wieder.

Der Vorteil dieses Konzepts:

• Das große Wasservolumen fungiert als thermische Puffer- und Speicherreserve.
• Die Wärmepumpe kann über längere Zeit mit erhöhten Quelltemperaturen betrieben werden.
• Dadurch bleibt der COP-Wert auch im Winter auf einem hohen Niveau.

Aufgrund der gedämmten PVT-Hybridkollektoren können selbst im Winter noch Soletemperaturen von bis zu +15 °C über den Plattenwärmetauscher in das Schwimmbecken eingebracht werden. Dies stabilisiert das Temperaturniveau des saisonalen Speichers zusätzlich.

Bivalentes Heizkonzept: Scheitholzkessel sorgt für Spitzenlast-Abdeckung

Das System ist bivalent ausgelegt. Neben der Wärmepumpe ist ein Scheitholzkessel installiert, der bei sehr niedrigen Außentemperaturen oder bei Spitzenlasten zusätzliche Heizleistung bereitstellt.

Diese Kombination bietet mehrere Vorteile:

• Hohe Versorgungssicherheit
• Nutzung regional verfügbarer Biomasse
• Entlastung der Wärmepumpe bei Extrembedingungen

Laut Christian Holst, Produktmanager PVT bei TWL, entsteht dadurch „eine robuste und nachhaltige Kombination aus erneuerbaren Energiequellen und regional verfügbarem Brennstoff“.

Die Energielösung ist Teil eines ganzheitlichen Sanierungskonzepts. Neben der Heizungsmodernisierung wurden folgende Maßnahmen umgesetzt:

• Errichtung einer Regenwassernutzungsanlage
• Aufbau einer Ladeinfrastruktur für einen Elektro-PKW
• Integration eines 90 kWh Batteriespeichers zur Erhöhung des Eigenstromanteils

Durch diese Maßnahmen wurde das Gebäude energetisch umfassend modernisiert und auf eine weitgehend regenerative Eigenversorgung ausgerichtet.

Mit der Installation der PVT-gestützten Wärmepumpenanlage konnte die bestehende Ölheizung vollständig ersetzt werden. Das System kombiniert Photovoltaik, Solarthermie, Wärmepumpentechnik, saisonale Wärmespeicherung und Biomasse zu einem integrierten Energiekonzept.

Die intelligente hydraulische und regelungstechnische Verknüpfung der Komponenten ermöglicht:

• Hohe Eigenstromnutzung
• Effizienten Wärmepumpenbetrieb durch erhöhte Quelltemperaturen
• Saisonale Speicherung solarer Überschüsse
• Hohe Betriebssicherheit durch bivalente Ausführung

Das Projekt in Maschen stellt damit ein technisch anspruchsvolles Referenzbeispiel für die sektorübergreifende Nutzung erneuerbarer Energien im Einfamilienhausbereich dar.

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