Photovoltaik und Solarthermie im Vergleich

Wer eine Solaranlage installieren lassen möchte, sollte zunächst überlegen, ob eine Photovoltaik- oder Solarthermieanlage sinnvoll ist. Doch wo sind die Unterschiede? Wie ist der Wirkungsgrad der Anlagen und wie unterscheiden sie sich im Preis? Wir schaffen Klarheit!

Grundsätzlich macht sich eine Solaranlage die kostenlose und unbegrenzt verfügbare Sonnenenergie zunutze, um diese in eine andere Energieform umzuwandeln. Diese Form der Energiegewinnung gilt damit als regenerativ und besonders umweltschonend. Es werden keinerlei Emissionen freigesetzt oder Ressourcen verbraucht. Damit sind Solaranlagen auch ein sehr zukunftssicheres Energiegewinnungssystem.


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Was ist eine Solaranlage?

Solaranlagen werden in der Regel auf dem Hausdach angebracht. Die Neigung, Ausrichtung und die Größe des Hausdaches sowie die Tragfähigkeit des Gebäudes zählen zu den wichtigsten Kriterien und entscheiden, inwieweit sich ein Haus für die Anbringung einer Solaranlage eignet. Auch eine potenzielle Verschattung durch Bäume oder Nachbargebäude sollte beachtet werden. Natürlich haben Witterung und Jahreszeit ebenfalls Einfluss auf die Effizienz. Besonders in Gebieten mit vielen Sonnenstunden stellt eine Solaranlage ein sehr wirkungsvolles Energiegewinnungssystem dar.

Die Sonnenenergie wird durch Solaranlagen entweder in elektrische Energie oder in Wärmeenergie umgewandelt:

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Gut zu wissen

Photovoltaik = Umwandlung in elektrische Energie bzw. Strom
Solarthermie = Umwandlung in thermische Energie bzw. Wärme

Welche Arten von Solaranlagen gibt es?

Die Solarthermieanlage

Eine  thermische Solaranlage gewinnt Wärmeenergie ab. Diese lässt sich für zwei verschiedene Zwecke nutzen – zur Warmwasserbereitung und zur Heizungsunterstützung. Das erwärmte Brauchwasser kann somit zum Duschen, Waschen, Spülen etc. oder zum Heizen verwendet werden.

Solarthermie-Anlage

Für die Umwandlung der Sonneneinstrahlung in Wärmeenergie werden solarthermische Kollektoren auf dem Hausdach angebracht. Die Solarkollektoren sammeln die Energie und eine Pumpe befördert die Wärme über einen Rohrkreislauf in den Pufferspeicher. Vom Speicher wiederum wird über einen Wärmeübertrager die gewonnene Wärme an Heizkörper bzw. Wasserhähne befördert.

Eine Solarthermieanlage ist in der Regel nur für den Eigengebrauch gedacht. Die gewonnene Energie kann zwar für einen großen Teil der Warmwasserbereitung eingesetzt werden, deckt aber – abhängig von der Gebäudeart – meist nur einen kleinen Anteil des Heizungswärmebedarfs. Deswegen werden Solarheizungen meist nur in Kombination mit anderen Heizungsarten eingesetzt, zum Beispiel Öl- oder Gasheizungen.

Die Photovoltaikanlage

Mit Photovoltaikanlagen wird Sonnenenergie in Gleichstrom umgewandelt. Der Gleichstrom wird durch einen Wechselrichter wiederum in Wechselstrom umgewandelt. Dieser Strom kann dann für den Eigenbedarf eingesetzt werden, etwa zum Betrieb von Elektro- bzw. Haushaltsgeräten, oder er wird in das öffentliche Stromnetz eingespeist und vergütet. Die Einspeisevergütung ist nach dem Erneuerbare-Energien-Gesetz geregelt.

Photovoltaikanlage

Bei der Photovoltaikanlage kommen sogenannte Solarmodule bzw. Photovoltaikmodule, bestehend aus Solarzellen, zum Einsatz. Photovoltaikanlagen sind Anlagen zur Stromerzeugung im kleinen Maßstab bzw. für Privathaushalte, während mit Solarkraftwerken oder Photovoltaikkraftwerken große Energiemengen gewonnen werden.

Eine weitere Möglichkeit, den produzierten Solarstrom zu nutzen, ist die Power-to-Heat-Technologie. Dabei wird der Strom zur Wärmegewinnung bzw. zum Betrieb eines Heizsystems eingesetzt. Dadurch kann auch auf umweltbelastende fossile Brennstoffe verzichtet werden.

Lassen sich Photovoltaik und Solarthermie kombinieren?

Sofern ausreichend Dachfläche vorhanden ist und die übrigen Standortfaktoren stimmen, lassen sich beide Systeme problemlos auf demselben Dach montieren und entsprechend nutzen. Viele Experten raten sogar dazu, eine Solarthermie- und eine Photovoltaikanlage kombiniert zu betreiben.

Wer sowohl eine Photovoltaik- als auch eine Solarthermieanlage installiert hat, profitiert hinsichtlich der Stromerzeugung und beim Heizen. Die Photovoltaikanlage hilft dann beispielsweise, den Energieverbrauch des Heiz- und Brauchwassersystems zu decken, während die Solarthermieanlage sich als weiteres Modul direkt mit einem Speicher verbinden lässt, der immer dann Warmwasser bereitstellt, wenn es tatsächlich gebraucht wird.

Exkurs: Mittlerweile gibt es Hybridkollektoren, die Photovoltaik und Solarthermie vereinen. Derartige Kombinationen bezeichnet man als Photothermie oder Thermovoltaik. Ein Hybridkollektor erzeugt Strom und Wärme gleichzeitig. Die bislang verfügbaren Systeme müssen sich allerdings vor dem Hintergrund des folgenden Problems bewähren: Photovoltaik-Kollektoren verlieren mit steigender Temperatur deutlich an Wirkung. Die Strom-Ausbeute sinkt ab etwa 130 °C fast um die Hälfte. Solarthermieanlagen arbeiten hingegen auch bei hohen Temperaturen effizient und mit entsprechend hohem Ertrag. Hier gilt: Je höher die Temperaturen, desto besser. Das zahlt sich vor allem im Sommer aus. Von Juni bis August erreichen die Temperaturen Werte, die auf der Anlage mit 90 bis 200 °C wirken. Hybridkollektoren müssen daher so geplant werden, dass sie diese gegensätzlichen Anforderungen kompensieren. Nur dann ist die Solarenergie-Ernte auch tatsächlich hoch. Verschiedene Hersteller erproben derzeit unterschiedliche (Kühlsystem-)Technologien.

Wie unterscheiden sich Solarthermie- und Photovoltaikanlage?

Welche Anlage sich für Hausbesitzer mehr lohnt, muss im Einzelfall entschieden werden. Ausgewählte Aspekte, die individuell abzuwägen sind, stellen wir im Folgenden dar.

Kosten und Rentabilität

Eine  größere finanzielle Sicherheit hat man durch die Einspeisevergütung bei Photovoltaikanlagen. Die Amortisierung der Anlage gelingt meist auch schneller als bei einer Solarthermieanlage. Jedoch lohnt sich eine Photovoltaikanlage besonders dann, wenn man einen großen Teil des Stroms selbst verbraucht. Denn momentan liegen die eingesparten Kosten (je kWh) über der Einspeisevergütung. Jedoch kann ein zusätzlicher Solarstromspeicher den Anteil des Stroms erhöhen, der selbst verbraucht wird. Dadurch kann auch in Schlechtwetterzeiten Solarstrom genutzt werden.

Die Wirtschaftlichkeit einer Solarthermieanlage hängt hingegen stärker von der Preisentwicklung von Öl und Gas auf dem Markt ab. Bei der Einschätzung der Rentabilität dieser Anlagen werden die eingesparten Heizkosten angesetzt. Auch für die Speicherung durch Solarthermieanlagen gewonnener Energie existieren spezielle Wärmespeicher. Damit wird eine spätere Nutzung der Wärme ermöglicht und man macht sich unabhängiger von fossilen Brennstoffen wie Öl, Gas oder Kohle.

Im  Gebäudebestand wird in der Regel die Solarthermieanlage nur zur Brauchwassererwärmung eingesetzt. Der Brauchwasseranteil vom Gesamtwärmebedarf beträgt ca. 8–12 Prozent. Von diesen 8–12 Prozent werden bis zu 70 Prozent durch Sonnenenergie gedeckt. Der Kollektorflächenbedarf beträgt dafür etwa 4–5 m². Das Energiesparpotenzial muss bei thermischen Solaranlagen individuell betrachtet werden, da vor allem bei der Heizunterstützung viele weitere Faktoren wie die Art des Gebäudes, der Zustand der Gebäudehülle und die Art der Lüftung eine Rolle spielen.

Im  Durchschnitt belaufen sich die Kosten für eine Solarthermieanlage auf 5.000 bis 10.000 Euro. Die Kosten variieren je nachdem, ob die Anlage nur Warmwasser bereiten oder auch die Heizung unterstützen soll. Hinzu kommen Kosten für den Speicher, die Installation und sonstige Betriebskosten. Der Preis mag zunächst hoch klingen. Allerdings rechnet sich die Investition, da sich fortan 50 bis 65 Prozent der Kosten für die Warmwasserbereitung und Heizung einsparen lassen und zudem die Wartungskosten in den Folgejahren sehr gering ausfallen. Derartige Anlagen sind sehr robust. Die Lebensdauer beträgt durchschnittlich 30 Jahre und mehr.

Die Kosten für eine Photovoltaikanlage hängen in erster Linie von der genutzten Fläche auf dem Dach ab. Durchschnittlich kosten Anlage und Installation etwa 1.350 Euro pro kWp. kWp steht für „Watt Peak“. Dabei handelt es sich um die gebräuchliche (aber nicht normgerechte) Bezeichnung für die elektrische Leistung von Solarzellen. Außerdem fallen weitere Kosten an. Diese hängen von den verwendeten Solarmodulen ab und beinhalten zudem die Kosten für den Wechselrichter, den Netzanschluss und einen eventuellen Stromspeicher.

Ein großer Vorteil der Photovoltaik ist zweifellos, dass bei der Energiegewinnung kein Strom verloren geht. Der überschüssige Strom wird entweder gespeichert oder in das Stromnetz gespeist. Auf diese Weise können die tatsächlichen Kosten sogar sinken. Genau wie Solarthermieanlagen sind auch Photovoltaikanlagen robust. Die Lebensdauer beträgt durchschnittlich 25 Jahre und länger. So lohnt sich die Anschaffung und ist auch auf lange Sicht rentabel.

Wirkungsgrad und Installationsaufwand

Aufgrund des höheren Wirkungsgrads von Solarthermieanlagen (ca. 50 Prozent Wirkungsgrad) können   diese auf gleich großer Dachfläche mehr Energie umwandeln als Photovoltaikanlagen (ca. 15 Prozent Wirkungsgrad). Hinter Photovoltaikanlagen steckt jedoch auch die anspruchsvollere Technik. Trotzdem lassen sich diese in der Regel einfacher montieren als thermische Solaranlagen. Bei Photovoltaikanlagen stehen meist Fertigmodule zur Verfügung, die inklusive der zu verbauenden Kabel, Speicher und Wechselrichter vergleichsweise schnell und unkompliziert auf dem Dach montiert werden können. Bei Solarthermieanlagen hingegen bedarf es etwas mehr Installationsaufwand, da Rohre verlegt sowie ein Kessel und Pumpspeicher im Keller eingerichtet werden müssen.

Im Überblick: Solarthermie vs. Photovoltaik

Solarthermie Photovoltaik
produzierter Strom ja
produzierte Wärme ja
Wirkungsgrad bei hohen Temperaturen hoch sinkt
Nutzen Gewinnung von Wärme für Warmwasser und Heizung Versorgung elektrischer Endgeräte im Haushalt
Größe der Kollektoren / Platzbedarf meist etwas kleiner meist etwas größer
Anschaffungskosten zwischen 5.000 und 10.000 Euro; variabel nach Art und Größe ca. 1.350 Euro pro kWp (Watt Peak); variabel nach Art und Größe
Ersparnis bei Heiz- und Wasserkosten Stromkosten
Entlastung der Umwelt ja ja

Finanzierung und Förderprogramm

Beide Arten von Solaranlagen werden durch eine Reihe von unterschiedlichen Programmen gefördert. Die Förderung wird dabei in der Regel für die Anschaffung und Installation der Anlage ausgeschrieben. So erhältst du bei der KfW-Bank günstige Kredite für energetische Sanierungen. Zusätzlich findet bei einer Photovoltaikanlage eine stetige Förderung über die Einspeisevergütung statt. Informationen über die Fördermöglichkeiten für Solarthermieanlagen bekommst du beim Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle und für Photovoltaikanlagen in unserem umfassenden Blogbeitrag Förderprogramme für Photovoltaikanlagen.

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