Das italienische Startup Syntropia stellt mit dem DuoSolis-Panel ein hybrides Photovoltaik-Thermie-Modul (PVT) vor, das gleichzeitig Strom und Niedertemperaturwärme liefert. Durch die Kombination von Mikro-Kanal-Aluminium-Absorber, Low-E-Isolierglas und n-type TOPCon-Zellen wird nicht nur der elektrische Ertrag um 3 – 4 % gesteigert, sondern auch ein kombinierter Gesamtwirkungsgrad von bis zu 85 % erreicht, wenn das Modul mit Sole-Wärmepumpen und geothermischen Sonden gekoppelt wird. Diese Technologie adressiert die zunehmende Flächenkonkurrenz auf Dächern und unterstützt die Dekarbonisierung von Gebäudeheizungen.
Technologische Grundlagen des DuoSolis-Moduls
Das DuoSolis-Panel kombiniert drei zentrale Bausteine:
- Photovoltaik-Schicht: 66 monokristalline n-type TOPCon-Zellen von Peimar (M10, 22,82 % Nennwirkungsgrad, Temperaturkoeffizient -0,29 %/°C).
- Thermischer Absorber: Mikro-Kanal-Aluminium-Absorber hinter der PV-Schicht, der über ein 2-Kanal-Flüssigkeitskühlung die überschüssige Wärme abführt.
- Low-E-Isolierglas: Doppelscheibe mit antireflektierender Beschichtung reduziert Strahlungsverluste und ermöglicht Wassertemperaturen bis 73 °C.
Das Modul misst 2,06 m × 1,13 m × 0,05 m, wiegt 45 kg (ca. 19,3 kg/m²) und verfügt über 1/2-Zoll-Weibliche Anschlussstücke für die Fluid-Zirkulation. Neben dem PV-Gerüst ist das Bauteil mit einem IP68-Junction-Box und IEC-61215/61730-Zertifizierungen ausgestattet.
Elektrische und thermische Leistungsdaten im Labor- und Feldbetrieb
Im Zeitraum Mai-August 2019 erzielte das DuoSolis-Modul im Labor durchschnittlich 4 % mehr Strom als ein herkömmliches PV-Modul. Im Juni 2026 wurden unter identischer Strahlungsbedingungen 3,91 kWh elektrische Energie (20,1 % Wirkungsgrad) im Vergleich zu 3,79 kWh (19,5 % Wirkungsgrad) gemessen – ein Mehrertrag von 3,1 % (117 Wh). Gleichzeitig wurden 9,07 kWh thermische Energie mit einer gewichteten thermischen Effizienz von 46,7 % zurückgewonnen, wodurch ein 200-Liter-Wassertank von 35 °C auf etwa 73 °C erwärmt wurde.
Die kombinierte elektrische und thermische Energie betrug 12,98 kWh, was einer Gesamtumwandlungseffizienz von 66,8 % entspricht. Der Hersteller gibt an, dass bei realen Gebäude-Energie-Systemen ein Gesamtwirkungsgrad von über 70 % und in Kombination mit einer Mehr-Energie-Wärmepumpe bis zu 85 % erreicht werden kann.
- Nominal-elektrische Leistung: 535 W
- Nominal-thermische Leistung: 1,4 kW
- Gesamtnennleistung: 1,940 W
- Stagnationstemperatur des thermischen Kollektors: 90 °C
- Optische Effizienz des Wärmekollektors: 60 %
- Fluidkapazität: 1,3 L, Durchflussrate: 120 L/h
Integration mit Sole-Wärmepumpen und Erdsonden (GeoPlus)
Die von Syntropia entwickelte Systemarchitektur verbindet DuoSolis-Module mit dem proprietären SyntroCore-Wärmepumpensystem, GeoPlus-Erdsonden und der Energiemanagementsoftware SyntroCode. Der zentrale Innovationsaspekt ist die Einspeisung sommerlicher Überschusswärme in oberflächennahe Geothermiesonden. Dieser Prozess regeneriert das Sondenfeld, verhindert ein langfristiges Auskühlen des Erdreichs und ermöglicht eine kompaktere Dimensionierung des Sondenfeldes um bis zu 30 %.
Peer-reviewte Studien (E3S Web of Conferences, IEA SHC Task 60) belegen, dass die Erdsondenregeneration den Jahresarbeitszahl-Faktor (SPF) einer Sole-Wärmepumpe um 4,1 % steigert. Gleichzeitig führt die kontinuierliche Wärmeabfuhr zu einem elektrischen Mehrertrag von 4,4 % in realen Systemen, was die Labor-Ergebnisse von 3,1 % gut untermauert.
Wissenschaftliche Einordnung: Thermische Zielkonflikte und Zelltechnologie-Benchmark
Bei abgedeckten PVT-Kollektoren entsteht ein Spannungsfeld zwischen maximaler Wärmeauskopplung (hohe Fluid-Temperatur) und optimaler PV-Kühlung (niedrige Zell-Temperatur). Fraunhofer-ISE-Ergebnisse (Projekt PVTgen2) zeigen, dass Low-E-Beschichtungen die Wärmeverluste stark reduzieren, jedoch zu höheren Stagnationstemperaturen (90-130 °C) führen, die bei hohen Rücklauftemperaturen den Kühleffekt der PV-Zelle abschwächen.
TOPCon-Zellen von Peimar besitzen mit -0,29 %/°C einen besseren Temperaturkoeffizienten als traditionelle p-Type PERC-Zellen (typisch -0,35 % bis -0,38 %/°C). Dadurch ist der relative elektrische Zusatzgewinn durch Kühlung physikalisch geringer, die absolute Stromausbeute bei hohen Zell-Temperaturen jedoch stabiler. Der gemessene Mehrertrag von 3,1 % liegt somit im Rahmen modernster Zellphysik.
Wichtige Kennzahlen im Überblick
- Elektrischer Mehrertrag durch aktive PVT-Kühlung: 4,4 % (2021, Quelle S2)
- Steigerung der Jahresarbeitszahl (SPF) durch Erdsonden-Regeneration: 4,1 % (2021, Quelle S2)
- Nominal-elektrischer Wirkungsgrad TOPCon-Zellen: 22,82 % (2026, Quelle S3)
- Typischer kombinierter Gesamtwirkungsgrad moderner PVT-Flüssigkollektoren: 60-70 % (2021, Quelle S1)
Vorteile und Herausforderungen beim Praxiseinsatz
Die Kombination von Strom- und Wärmeerzeugung bietet klare Vorteile:
- Reduktion von Flächenkonkurrenzen auf Dächern.
- Erhöhung der Gesamteffizienz von Gebäudesystemen (bis zu 85 % bei Wärmepumpenkopplung).
- Regeneration von Erdsondenfeldern, was zu kompakteren Bohrungen und höherer COP/SCOP führt.
- Intelligente Steuerung über SyntroCode ermöglicht dynamische Quellenwahl.
Gleichzeitig gelten folgende Risiken und Grenzen:
- Thermischer Zielkonflikt im Hochsommer: Bei Fluid-Temperaturen >45 °C sinkt der PV-Kühleffekt, sodass die Zell-Temperatur steigt und die Stromausbeute temporär abnimmt.
- Gewichts- und Installationskomplexität: Modulgewicht von 45 kg und doppelte Verrohrung erfordern robuste Dachkonstruktionen sowie koordinierte Arbeiten von Dachdeckern, Elektrikern und SHK-Installateuren.
- Frühe Entwicklungsphase von SyntroCore und SyntroCode: Die Multi-Source-Wärmepumpe und die zugehörige Software befinden sich noch im F&E-Stadium und besitzen bislang keine unabhängigen Feld-Zertifikate.
Häufig gestellte Fragen (FAQ)
Wie realistisch ist der im Test ermittelte elektrische Mehrertrag von rund 3 – 4 %?Wissenschaftliche Feldstudien der IEA SHC Task 60 bestätigen, dass durch kontinuierliche Wärmeabfuhr und aktive Kühlung Mehrerträge von 3 – 5 % im realen Heiz- und Warmwasserbetrieb plausibel sind.Warum ist die Kombination aus PVT und Erdsonden besonders vorteilhaft?Sommerliche Kollektorwärme wird in das Erdreich zurückgespeist, regeneriert das Sondenfeld, verhindert langfristiges Auskühlen und erhöht die Quellentemperatur der Wärmepumpe im Winter signifikant.Verliert das PV-Modul an Leistung, wenn der thermische Speicher 70 °C erreicht?Ja. Hohe Fluid-Temperaturen erwärmen die TOPCon-Zellen, wodurch der elektrische Wirkungsgrad gemäß dem Temperaturkoeffizienten von -0,29 %/°C leicht abnimmt.
Fazit
Das DuoSolis-Modul von Syntropia demonstriert, dass hybride PVT-Technologien nicht nur Flächenkonflikte lösen, sondern auch messbare Effizienzgewinne sowohl für die Strom- als auch für die Wärmeerzeugung ermöglichen. Labor- und Feldstudien belegen einen elektrischen Mehrertrag von circa 3 % und eine Steigerung der Jahresarbeitszahl von Wärmepumpen um über 4 %, während kombinierte Wirkungsgrade von bis zu 85 % im Zusammenspiel mit Sole-Wärmepumpen und Erdsonden realistisch sind. Trotz vielversprechender Kennzahlen bleiben offene Fragen zur Hochsommer-Kühlung, zur Installationskomplexität und zu den noch nicht zertifizierten Multi-Source-Komponenten zu klären. Die weitere Feldvalidierung von SyntroCore und SyntroCode wird entscheidend dafür sein, ob das DuoSolis-System zu einem standardisierten Baustein für dekarbonisierte Gebäudeenergieanlagen wird.
