Solarthermie oder Photovoltaik?

PV und Solarthermie gleichzeitig

Was ist wirtschaftlicher?

Foto: Adobe Stock

Wer sich zum ersten Mal mit Solarenergie vom Hausdach beschäftigt, ist anfangs verwirrt: Wie unterscheiden sich eigentlich Solarthermie und Photovoltaik?

In diesem Artikel zeigen wir die Unterschiede auf und erklären, wann und ob sich besser Solarthermie oder Photovoltaik eignet. Denn obwohl der Wirkungsgrad von Solarthermie besser ist als der von Photovoltaik, rentieren sich Photovoltaikanlagen aufgrund ihrer vielseitigeren Anwendungsmöglichkeiten häufig mehr. Außerdem gehen wir der Frage nach, wie man beide Technologien kombinieren kann.

Das erfahren Sie in diesem Artikel:

  1. Solarthermie oder Photovoltaik: Gemeinsamkeiten und Unterschiede
  2. Warmwasser: Mit Solarthermie oder Photovoltaik?
  3. Heizung: Mit Photovoltaik oder Solarthermie?
  4. Solarthermie und Photovoltaik kombinieren
  5. Fazit: Was lohnt sich mehr − Solarthermie oder Photovoltaik?

Solarthermie oder Photovoltaik: Gemeinsamkeiten und Unterschiede

Sonne und gelbe Luftballons
Sonne ist der Kraftstoff für zwei unterschiedliche Technologien: Solarthermie und Photovoltaik.
BSW

Oft wird von einer Solaranlage gesprochen, aber zweierlei gemeint: entweder eine Photovoltaikanlage oder eine Solarthermieanlage.

Beides ist richtig, denn mit Sonne, von der sich der Begriff „solar“ ableitet, haben beide Technologien etwas zu tun. Und: Beide Anlagen werden meist auf dem Hausdach installiert und nutzen von dort die Sonnenenergie. Beide Systeme benötigen einen möglichst verschattungsfreien Installationsort, denn da, wo keine Sonne hinkommt, können sie nicht besonders gut funktionieren.

Solarthermie und Photovoltaik im Vergleich

Solarthermie und Photovoltaik unterscheiden sich in der Art und Weise, in welche Energieform die Sonnenenergie umgewandelt, genutzt und gespeichert wird.

Röhrenkollektoren Solarthermie
Solarbayer

Solarthermie

Eine Solarthermieanlage wandelt Sonnenenergie (Solar-) in thermische Energie, also Wärme (-thermie) um. Man erkennt sie häufig am charakteristischen Aussehen der Röhrenkollektoren.

PV-Module mit Leiterbahnen Montage
Adobe Stock

Photovoltaik

Eine Photovoltaikanlage wandelt Lichtenergie (Photo-) in Strom (-voltaik) um. Typisch für Photovoltaik: Die Leiterbahnen auf den Modulen.

Photovoltaik- und PV-Module auf einem Blick unterscheiden

Photovoltaikmodule bestehen aus mehr oder weniger flachen Platten in blauer oder schwarzer Farbe, auf denen man je nach Ausführung die metallischen Leiterbahnen erkennen kann. Es gibt sie aber auch als In-Dach-Module, die sich insbesondere bei dunklen Dachziegeln sehr unauffällig in das Dach integrieren.

Solarthermiemodule erscheinen gegenüber PV-Modulen meist dicker, röhrenförmiger. Das liegt bei den häufig genutzten Vakuum-Röhrenkollektoren an den Glasröhren, die den Aufbau der Kollektoren bestimmt. Aber auch Solarthermie gibt es in optisch unauffälligeren Flachkollektoren, die allerdings einen geringeren Wirkungsgrad aufweisen.

Was unterscheidet Solarthermie und Photovoltaik?

Solarthermie und Photovoltaik auf Hausdach
Bei diesem Einfamilienhaus wurden Photovoltaikmodule (oben) und Solarthermie (unten) miteinander kombiniert.
Fotolia/Jürgen Fälchle

Solarthermie

In Solarthermieanlagen zirkuliert eine Flüssigkeit, die von der Sonne erwärmt wird. Die Solarthermiemodule sind deshalb meist dunkel, damit möglichst viel Sonnenwärme aufgenommen werden kann. Die Flüssigkeit wird mittels Pumpensystemen ins Haus befördert und die Wärmeenergie über einen Wärmetauscher an einen Warmwasserspeicher abgegeben.

Kosten: zwischen 4.000 und 10.000 Euro, je nachdem, ob die Solarthermieanlage nur für Warmwasser oder auch zur Heizungsunterstützung eingesetzt wird.

Komponenten einer Photovoltaik-Anlage
Komponenten einer Photovoltaikanlage: Solarmodule auf dem Dach erzeugen Strom, der vom Wechselrichter umgewandelt wird. Ein Energiemanager verteilt den Strom für den Eigenverbrauch, an eine Batterie oder ein E-Mobil (optional) oder ins öffentliche Netz.
Illustration: Michaela Mayländer / J.Fink Verlag

Photovoltaik

Photovoltaikanlagen „interessieren“ sich nicht für die Wärme der Sonne, sondern für die Energie, die in den Sonnenstrahlen vorhanden ist. Die Module wandeln die Energie in Gleichstrom um, der in einem Wechselrichter anschließend in Wechselstrom umgeformt wird. Der Strom kann anschließend für jedes Elektrogerät im oder am Haus genutzt werden. Überschüssiger Solarstrom kann in einer Batterie gespeichert oder ins öffentliche Stromnetz eingespeist werden.

Kosten: orientieren sich an der Anzahl der Module und der verwendeten Dachfläche. Derzeit kosten Aufdachanlagen bis zehn Kilowatt (kW) circa 1.280 Euro je kW.

Warmwasser: Mit Solarthermie oder Photovoltaik?

Frau entspannt bei Kerzenschein in der Badewanne
Entspannung in einer heißen Badewanne: dank Solarthermie ein preiswertes Vergnügen.
Adobe Stock

Ein wichtiger Anwendungsfall für Solaranlagen ist die Erwärmung des Wassers – zum Duschen, Baden, Waschen.

Solarthermie

Da Solarthermie ausschließlich Wärme an Wasser überträgt, ist diese Technologie für die Warmwasserbereitung vorzüglich geeignet. Der Wirkungsgrad von Solarthermieanlagen ist überdies besonders hoch. Er beträgt meist 80 bis 90 Prozent, wobei im Gesamtsystem meist nur 50 Prozent der auf dem Dach gesammelten Energie ankommt.

Wenn es ausschließlich um die Erwärmung von Wasser geht, sind Solarthermieanlagen wirtschaftlicher als Photovoltaikanlagen. Etwa 8−12 Prozent der Gesamtenergie eines Hauses wird für die Warmwassererwärmung benötigt. Davon können circa 70 Prozent durch die Solarthermieanlage abgedeckt werden. Der Flächenbedarf auf dem Dach ist außerdem geringer als bei einer Photovoltaikanlage. Für wen sich Solarthermie lohnt, haben wir in diesem Artikel beantwortet.

Photovoltaik

Strom ist ein Tausendsassa, der in allen Lebensbereichen genutzt werden kann. Deshalb kann auch Photovoltaik für die Warmwasserbereitung eingesetzt werden. Allerdings nicht direkt, sondern mit dem Umweg über eine Wärmepumpe. Sie hebt Umweltwärme mittels Strom auf ein höheres Energieniveau.

Wärmepumpen können auch für die Warmwassererwärmung genutzt werden. Der Wirkungsgrad von PV-Modulen liegt bei rund 20 Prozent, bei Dünnschichtmodulen darunter. Das macht im Verhältnis zur Solarthermie eine deutlich größere Anzahl von PV-Modulen für die gleiche Energieausbeute nötig. Wann sich eine Photovoltaikanlage lohnt, lesen Sie hier.

Heizung: Mit Photovoltaik oder Solarthermie?

Wärmepumpe Altbau
Mit Photovoltaik kann man auch heizen - zum Beispiel mit einer modernen Wärmepumpe.
Bosch

Solarthermie

Solarthermie kann die Heizung des Hauses unterstützen, aber in den meisten Fällen nur etwa 20 bis 30 Prozent des Gesamtwärmebedarfs abdecken. Vor allem in Altbauten ist der Wirkungsgrad eher gering.

In besonders energieeffizienten Neubauten sieht das anders aus: Wenn sehr wenig Heizenergie aufgrund besonders guter Dämmung verloren geht, kann die Solarthermieanlage auch die Heizung erheblich unterstützen. Bei einer Heizungsunterstützung ist aber eine größere Anlage auf dem Dach notwendig – etwa zwei bis drei Quadratmeter Kollektorfläche pro Person. Weil der Energiespeicher das erwärmte Wasser ist, muss auch der Warmwasserspeicher entsprechend größer dimensioniert werden.

Photovoltaik

Photovoltaikanlagen eignen sich für die Beheizung von Gebäuden – wie bei der Warmwassererwärmung – mittels einer Wärmepumpe. Hier kommen zwei Energiequellen zusammen: Die Wärmepumpe sammelt Energie aus der Außenluft, der Erde oder dem Grundwasser und nutzt den Solarstrom, um die Energie zu verdichten und das Haus damit zu heizen. Die Kombination aus Photovoltaik und Wärmepumpe funktioniert sehr gut und hat sich bewährt.

In unserem Artikel erfahren Sie, wie Sie eine Photovoltaikanlage mit einer Wärmepumpe kombinieren können »

PV-Module schlicht
Der Strom aus Photovoltaikanlagen ist vielseitiger im Haus einsetzbar als Solarthermie-Wärme.
Thermondo

Solarthermie und Photovoltaik kombinieren

Warum nicht beides machen? Das geht tatsächlich. Wenn das Dach groß genug ist, können Photovoltaik und Solarthermie nebeneinander installiert werden. Der Energieautarkie kommen Sie auf diese Weise ein sehr großes Stück entgegen.

Funktionsweise Photovoltaik-Anlage
Häufig kombiniert: Photovoltaik und Solarthermie. Photovoltaik erzeugt Strom (schwarz dargestellt), Solarthermie erzeugt Wärme, indem eine Wärmeträgerflüssigkeit beständig zirkuliert (rot und blau dargestellt).
Foto: iStockphoto/Marc Osborne

Für kleinere Dachflächen gibt es noch den Hybridkollektor als Alternative. Bei diesen sogenannten PVT-Modulen (photovoltaisch-thermische Kollektoren) werden Kollektoren für Sonnenwärme und Stromerzeuger miteinander kombiniert – in einem Modul. Meist geht diese Hybridlösung mit Effizienzverlusten einher, weil sich bei Photovoltaikmodulen im Umfeld großer Wärme, die im Umfeld einer Solarthermieanlage zwangsweise entsteht, der Wirkungsgrad verschlechtert.

Aber auch hierfür gibt es eine clevere Lösung: die Kombination mit einer speziellen Wärmepumpe. Besonders effizient arbeiten solche Hybridkollektoren in Verbindung mit einer Wärmepumpe, welche die Wärmeenergie direkt am Modul aufnimmt und zum Heizen nutzt. Hier wird also ungeliebte Abwärme in wertvolle und nützliche Energie verwandelt.

Fazit: Was lohnt sich mehr − Solarthermie oder Photovoltaik?

Eine Solarthermieanlage lässt sich einzig und allein für die Warmwasserbereitung nutzen − hier ist sie hinsichtlich ihres Wirkungsgrads kaum zu toppen.

Eine Photovoltaikanlage lässt sich hingegen weit vielseitiger anwenden. Deshalb lohnt sich in den meisten Fällen eine Photovoltaikanlage mehr als eine Solarthermieanlage.

Wer eine Photovoltaikanlage clever mit einem Batteriespeicher, der Warmwasseraufbereitung und der Einspeisung ins Stromnetz managt, kommt zudem ohne Speicherverluste aus:

  1. Zunächst wird der PV-Strom im Haus genutzt, zum Beispiel für den Betrieb von Elektrogeräten oder der Wärmepumpe.
  2. Ist der Strombedarf gedeckt, wandert der Strom in die Batterie und/oder in die Warmwasseraufbereitung.
  3. Auch ein E-Auto kann damit geladen werden.
  4. Produziert die PV-Anlage immer noch mehr Strom als gerade benötigt wird, kann er ins Stromnetz eingespeist und eine Einspeisevergütung kassiert werden.

Das alles funktioniert mit Solarthermie-Wärme nicht: Sie lässt sich nur als Warmwasser vor Ort speichern und weder anders nutzen noch weitergeben. Als zusätzliches Modul neben der Photovoltaik sie die Warmwasserbereitung jedoch effektiv unterstützen.

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