Ein Betriebsversuch in einer Wohnung im rumänischen Bukarest zeigte, dass semitransparente Photovoltaikfenster einen Warmwasserbereiter direkt mit Gleichstrom versorgen können, wobei der Wassertank anstelle einer elektrischen Batterie als thermischer Speicher dient. Nach den vom Betreiber des Versuchs veröffentlichten Messungen deckte das System in zwei aufeinanderfolgenden Beobachtungszeiträumen zwischen 43,7 % und 46,7 % des Energiebedarfs eines Vierpersonenhaushalts für Warmwasser.
Der Versuch, den Adrian Băisan von der Firma PhotoVoltaic Windows SRL vorstellte, zielt auf ein praktisches Problem von Wohnungsbewohnern: das Fehlen einer eigenen Dachfläche für die Installation von Solarmodulen. In solchen Fällen gehören Fenster, Balkone und Glasbrüstungen zu den wenigen verfügbaren Flächen für die Energieerzeugung. Die Stromerzeugung fällt jedoch nicht immer mit dem Verbrauch in der Wohnung zusammen.
Was geschah praktisch in der Wohnung?
Das System wurde auf einem nach Süden ausgerichteten verglasten Balkon installiert und besteht aus 11 semitransparenten Photovoltaikfenstern. Seine korrigierte Nennleistung beträgt etwa 845 Watt peak, nachdem frühere Projektdokumente auf Grundlage eines älteren Datenblatts aus dem Jahr 2021 noch 683 Watt peak angegeben hatten. Der Hersteller erklärte, dass das gelieferte Glas zu neueren Modellen mit höherer Leistung gehört. Diese Korrektur verändert weder die gemessenen Energiewerte noch den Deckungsanteil beim Warmwasser.
Die Fenster arbeiten außerhalb des häuslichen Stromnetzes, da sie direkt mit dem ohmschen Heizelement eines herkömmlichen Warmwasserbereiters verbunden sind. Wenn die Solarleistung nicht ausreicht, schaltet die Steuerung den Warmwasserbereiter nach Sonnenuntergang auf Wechselstrom aus dem Netz um, bis die am Thermostat eingestellte Temperatur erreicht ist. Aufgrund dieser Struktur benötigt das System weder einen Solarwechselrichter noch eine elektrochemische Batterie.
Im Zeitraum von 2023 bis 2024 lieferten die Fenster 446 Kilowattstunden an den Warmwasserbereiter und deckten damit 46,7 % des Warmwasserenergiebedarfs der Wohnung. Im Zeitraum von 2024 bis 2025 stieg die gelieferte Energie auf 462 Kilowattstunden, während der Deckungsanteil 43,7 % betrug. Jeder Zeitraum umfasst tatsächlich etwa 11 Nutzungsmonate, da die Familie rund einen Monat nicht zu Hause war.
Warum wurde die Warmwasserbereitung statt einer Batterie gewählt?
Die Grundidee besteht darin, den Zeitpunkt der Energieerzeugung vom Zeitpunkt ihrer Nutzung zu entkoppeln. Ein Wassertank kann über mehrere Stunden 100, 300 oder 500 Watt aufnehmen und die Energie anschließend in Form von Wärme für eine spätere Nutzung speichern. Dies unterscheidet sich von einem herkömmlichen Solarsystem mit unmittelbar angeschlossenen elektrischen Verbrauchern, bei dem das System möglicherweise 500 Watt erzeugt, während der Haushalt im selben Moment nur 150 Watt verbraucht.
Der Beitrag nennt als Referenz ein Beispiel der deutschen Umweltbundesagentur UBA für ein vertikal montiertes und nach Süden ausgerichtetes Balkonkraftwerk mit einer Leistung von 800 Watt. Seine Jahresproduktion wird auf etwa 532 Kilowattstunden geschätzt, bei einem direkten Verbrauch in der Wohnung von ungefähr 240 Kilowattstunden beziehungsweise rund 45 % ohne Batterie. Die direkte Weiterleitung des Solarstroms an einen Warmwasserbereiter ermöglicht hingegen, die Erzeugung über einen längeren Zeitraum aufzunehmen, wodurch die Nutzung der verfügbaren Energie ohne zusätzlichen elektrischen Speicher steigen kann.
Die elektrische Anpassung ist der entscheidende Faktor
Die Ergebnisse bedeuten nicht, dass Photovoltaikglas von Natur aus effizienter als herkömmliche Siliziumsolarmodule ist. Entscheidend ist vielmehr die Anpassung der Spannung des Arrays an die Heizlast. Werden beispielsweise zwei herkömmliche Module mit einer Gesamtleistung von etwa 800 Watt direkt an ein 3-Kilowatt-Heizelement mit einer Spannung von 230 Volt angeschlossen, könnte die übertragene Leistung nach dem im Beitrag enthaltenen Vergleich aufgrund der Spannungs- und Stromeigenschaften nur etwa 300 Watt erreichen.
Die Photovoltaikfenster verwenden dagegen eine größere Anzahl von Erzeugungselementen mit geringerer Leistung. Dadurch können sie so angeordnet werden, dass eine für das Heizelement geeignetere Gleichspannung erreicht wird, während die Gesamtleistung moderat bleibt. Das System verzeichnete am Warmwasserbereiter eine gemessene Spitzenleistung von 499 Watt bei einer korrigierten Nennleistung von 845 Watt peak.
Ein aktiver MPPT-Wandler kann die momentane Leistung bei bestimmten Lichtverhältnissen erhöhen, wird diesen Zuwachs jedoch nicht zwangsläufig im gleichen Maß in nutzbare Jahresenergie umwandeln. Der Warmwasserbereiter schaltet sich ab, sobald die eingestellte Temperatur erreicht ist, während der Wandler zusätzlichen Verbrauch, Verluste, Kosten und Komplexität verursacht. Diese Schlussfolgerung bleibt an die Konfiguration des Versuchs gebunden und ist keine allgemeine Regel, die den Bedarf an Leistungselektronik in jedem System beseitigt.
Zusätzliche Vorteile und zu beachtende Grenzen
Dem Beitrag zufolge verringerte die lokale Warmwasserbereitung die Wartezeit, bis zentral bereitgestelltes Warmwasser die Dusche erreichte. Ausgehend von einer gemessenen Durchflussrate von 6,7 Litern pro Minute und einer Wartezeit von etwa fünf Minuten bis zum Erreichen von ungefähr 43 Grad Celsius Ende September schätzte das Fallmodell, dass ein Vierpersonenhaushalt während des Wartens jährlich etwa 62,1 Kubikmeter Wasser verschwendete. Die Quelle betont, dass es sich um eine fallspezifische Schätzung und nicht um einen allgemeinen Wert handelt, da Rohrlänge, Zirkulationssystem und Betriebsbedingungen zwischen Gebäuden variieren.
Das Photovoltaikglas dient außerdem als Verschattungselement. Von einer Gesamtglasfläche von etwa 12,9 Quadratmetern sind 7,92 Quadratmeter mit semitransparentem Photovoltaikglas bedeckt. Das Modell schätzt, dass der Austausch des transparenten Glases durch dieses Glas den solaren Wärmeeintrag über die Fassade um etwa 40 % verringerte. Für diese Wohnung wird die Verringerung des Kühlenergieverbrauchs im Sommer auf 433 bis 481 Kilowattstunden geschätzt, mit einem mittleren Wert von etwa 457 Kilowattstunden. Dabei handelt es sich um berechnete Werte und nicht um tatsächliche Messungen der Einsparung bei der Klimatisierung.
Redaktionelle Einordnung von certi.news: Die Bedeutung des Versuchs liegt in einer Neubewertung der Nutzung von Solarenergie in Wohnungen: Es ist nicht immer erforderlich, den Strom in Wechselstrom umzuwandeln oder in einer Batterie zu speichern; der bereits vorhandene Wassertank kann eine flexible und nützliche Last darstellen. Die Ergebnisse belegen jedoch weder allein die Wirtschaftlichkeit noch die Skalierbarkeit. Zudem stammen die Daten von der mit der Technologie verbundenen Stelle, und einige Vorteile bei Kühlung und Wasser beruhen auf Modellen und Schätzungen. Daher müssen der Vergleich mit herkömmlichen Solarmodulen, die Installationskosten sowie die Sicherheits- und regulatorischen Anforderungen in Gebäuden vor einer allgemeinen Einführung unabhängig bewertet werden.