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Energie aus der Sonne – aber wie? Photovoltaik und Solarthermie im Vergleich

Was ist der Unterschied zwischen Solar und Photovoltaik?

Vor wenigen Jahrzehnten waren die Sonnenenergie und die Solaranlage zwei Begriffe, die unverwechselbar zusammengehörten. Heutzutage hat stattdessen das Begriffswirrwarr begonnen, denn während die Solaranlage früher lediglich Strom produzierte, kann sie indessen auch Wasser erwärmen. Doch wann ist die Rede von Photovoltaik und wann von Solarthermie? Und wie funktioniert das Ganze?

Unterschied Solar Photovoltaik Grafik

Grafik: Der Unterschied zwischen Solarthermie und Photovoltaik

Das Wichtigste im Überblick:
  • Photovoltaikanlagen stellen Strom her, indem Solarzellen Sonnenlicht einfangen und dieses zu Gleichstrom umwandeln
  • Solarthermieanlagen stellen Warmwasser für den Gebrauch oder die Heizanlage her, indem sie Sonnenlicht bündeln und eine Trägerflüssigkeit erwärmen, deren Wärme ein Wärmetauscher entzieht
  • Photovoltaikanlagen sind teurer, aber universeller im Einsatzzweck und daher empfehlenswerter
  • Photovoltaikanlagen sind wartungsärmer, Solarthermieanlagen hingegen langlebiger
Photovoltaik Solarthermie
Wandelt Sonnenlicht in Elektrizität um Nutzt Sonnenlicht zur Erwärmung von Wasser oder anderen Flüssigkeiten
Kann zur Stromversorgung von Haushalten und Unternehmen verwendet werden Kann für Heiz- und Kühlzwecke verwendet werden
Typischerweise teurer in der Anschaffung Typischerweise billiger in der Anschaffung
Benötigt wenig bis keine Wartung Erfordert regelmäßige Wartung und Reinigung der Platten
Kann auch an bewölkten Tagen Strom erzeugen Benötigt direktes Sonnenlicht, um effektiv zu sein
Kann in Baumaterialien integriert werden, um ein ästhetisch ansprechendes Design zu erzielen Erfordert in der Regel große Paneele oder Kollektoren für eine effektive Leistung

Definition von Photovoltaik und Solarthermie

Bei beiden Formen der Energieerzeugung ist immer von einer Anlage die Rede, denn ein einzelne Solarzelle ist ungenügend, um Strom zu produzieren. So sind beide definiert:

Photovoltaikanlage

Die Photovoltaikanlage wandelt die Energie des Sonnenlichts in elektrischen Strom um. Hierzu besteht sie aus mehreren Solarzellen, die mithilfe von Modulen miteinander verbunden sind. Den erzeugten Strom speist die Anlage entweder in das Hausnetz oder das öffentliche Netz, je nach aktuellem Bedarf.

Solarthermieanlage

Die Solarthermieanlage wandelt die Energie des Sonnenlichts nicht in elektrischen Strom, sondern in Wärme um. Hierzu besteht sie aus mehreren Sonnenkollektoren, die aus einer

Rückwand und mehreren Rohren bestehen. Die Rückwand zieht Sonnenlicht besonders stark an, während die Rohre mit Wasser oder einer Solarflüssigkeit gefüllt sind. Beides erwärmt sich und gibt die Wärme an die Heizanlage des Hauses weiter.

Was ist der Unterschied zwischen Photovoltaik und Solarthermie?

Der Unterschied zwischen Photovoltaik und Solarthermie ist nicht nur im Aussehen der Solarzellen/-kollektoren zu finden, sondern auch in der Umwandlung der Energie. Während die Solarzelle aus einer ebenen Fläche besteht und möglichst viel Kontaktfläche für die Sonneneinstrahlung bietet, bündelt die Solarthermie das Sonnenlicht, um die Rohre zu erwärmen. So sorgt die eine Anlage für die Stromversorgung, während die andere Anlage Warmwasser produziert.

Folgende Unterschiede sind von Photovoltaikanlagen und Solarthermieanlagen überdies festzuhalten:

  • Technologie: Module/Solarzellen vs. Sonnenkollektoren
  • Speicher: Stromspeicher vs. Warmwasserspeicher
  • Einspeisung möglich: ja vs. nein
  • Zeit bis zur Amortisation: bis zu 15 Jahre vs. bis zu 20 Jahre
  • Wartungsperioden: jedes vierte Jahr vs. jedes Jahr kleine Wartung und jedes dritte Jahr große Wartung
  • Lebensdauer: bei beiden bis zu 30 Jahre, bei Solarthermieanlagen meist länger
  • Dauer bis Störung ersichtlich: schnell vs. langsam, erst bei Wartung
  • Betriebskosten: bei beiden gering, bei Photovoltaikanlage etwas weniger
  • Anschaffungskosten: bis zu 15 000 vs. bis zu 10 000 Euro
  • Fördermöglichkeiten: beide

Wie funktioniert Photovoltaik?

Photovoltaikanlagen bestehen aus Solarzellen, die hingegen aus Silizium bestehen. Letzteres nimmt Sonnenlicht auf und wandelt es in Gleichstrom um. Dieser gelangt vom Dach des Hauses zum Wechselrichter, der den Strom entweder im Stromspeicher einlagert, in das öffentliche Netz speist oder direkt verwertet, um Verbraucher zu betreiben.

Wie funktioniert Solarthermie?

Solarthermieanlagen bestehen aus mehr Komponenten als Photovoltaikanlagen, denn sie müssen nicht Strom, sondern Warmwasser produzieren. Hierzu bestehen sie aus sogenannten Solarkollektoren, die die Wärme des Sonnenlichts einfangen. Die Fläche der Solarkollektoren besteht deshalb nicht aus einer ebenen Fläche, sondern aus einer Licht einfangenden Oberflächen und mehreren Solarrohren. Das Sonnenlicht wird gebündelt, kommt zu den Solarrohren und die Solarflüssigkeit in ihnen erwärmt sich stark.

Daraufhin gelangt sie zur Heizanlage des Hauses und erfährt einen Wärmetausch über den Wärmetauscher. Ähnlich wie bei einem Kühlschrank, entzieht der Wärmetauscher die Energie der Trägerflüssigkeit und wandelt sie in Wärme, statt Kälte, um. Die vorhandene Wärme gelangt zum Schluss entweder in einen Warmwasserspeicher oder direkt in den Warmwasserkreislauf des Haushalts.

Vor- und Nachteile von Photovoltaik

Vorteile

Der größte Vorteil der Photovoltaikanlagen ist, dass sie universell einsetzbar sind. Sie produzieren Strom, der nicht nur den Stromverbrauchern zugänglich gemacht wird, sondern auch bei der Wärmeproduktion helfen kann. Sie können notfalls einen Strom-Durchlauferhitzer oder eine Elektroheizung an das Hausnetz anschließen und den überschüssigen Strom zur Wärmeproduktion verwenden. Bei einer Solarthermieanlage können sie das Warmwasser nicht zur Stromgewinnung heranziehen.

Ferner können Sie mit einer Photovoltaikanlage nicht nur Ihre Stromkosten senken, sondern auch Geld verdienen. Sollte Ihr Stromspeicher vollständig gefüllt sein und die Photovoltaikanlage ausreichend Strom für alle Verbraucher produzieren, speisen Sie den überschüssigen Strom ins öffentliche Netz ein. Hierfür erhalten Sie vom Netzbetreiber eine Vergütung und sparen so doppelt.

Letztlich amortisieren sich Photovoltaikanlagen schneller als Solarthermieanlagen. Da der Strom häufiger gebraucht wird und dauerhaft im Preis steigt, amortisiert sich die Anlage innerhalb von durchschnittlich zehn Jahren. Dies ist mit einer Solarthermieanlage nicht erreichbar.

Vorteile auf einen Blick:

  • universeller
  • kostensenkender
  • amortisiert sich schneller

Nachteile

Der größte Nachteil der Photovoltaikanlage ist, dass sie mehr Platz verbraucht. Die Solarzellen und Module verbrauchen ein Vielfaches des Platzes einer Solarthermieanlage. Ist der Platz auf dem Dach begrenzt, können Sie eventuell nur zu einer Solarthermieanlage greifen.

Die Anschaffungskosten für eine Photovoltaikanlage sind höher als bei einer Solarthermieanlage. Sie müssen mit circa 50 Prozent Aufpreis gegenüber der Solarthermie rechnen.

Letztlich ist die Einspeisevergütung und infolgedessen der Verdienst mit der Photovoltaikanlage auf 20 Jahre begrenzt. Ob in 20 Jahren noch eine Förderung besteht, bleibt ungewiss.

Nachteile auf einen Blick:

  • höherer Platzverbrauch
  • höhere Anschaffungskosten
  • Einspeisevergütung zeitlich limitiert

Vor- und Nachteile von Solarthermie

Vorteile

Der größte Vorteil der Solarthermieanlage ist, dass sie günstiger in der Anschaffung bleibt. Insbesondere bei Anlagen, die lediglich zur Warmwasserproduktion dienen, ist der Anschaffungspreis deutlich geringer als bei Photovoltaikanlagen.

Überdies ist die Lebensdauer der Solarthermieanlage weitaus höher als bei einer Photovoltaikanlage. Spätestens nach 30 Jahren nimmt die Effizienz der Anlage erheblich ab, während die Solarthermieanlage weiterhin Wärme produziert.

Letztlich ist nicht nur die Lebensdauer selbst, sondern auch die Dauer der Garantie vergleichsweise hoch. Während Hersteller von Photovoltaikanlagen maximale Garantiedauern von 15 Jahren versprechen, erhalten Sie bei Solarthermieanlagen circa 20 Jahre Garantie auf die Funktionstüchtigkeit.

Vorteile auf einen Blick:

  • günstig erhältlich
  • höhere Lebensdauer
  • längere Garantielaufzeit

Nachteile

Der größte Nachteil der Solarthermieanlage ist, dass sie in Niedrigenergiehäusern/Passivhäusern beinahe überflüssig ist. Der Betrieb einer Wärmepumpe mit Photovoltaikanlage ist ausreichend, um den Energiebedarf des Hauses vollständig zu decken, obwohl der Wärmebedarf über den Strom gedeckt wird.

Ebenso von Nachteil ist, dass Störungen seltener auffallen. Ohne einen Wärmemengenzähler fallen Ihnen Störungen erst bei der Wartung auf. Dies kann zu deutlich höheren Nebenkosten führen, da Sie nicht auf regenerative Energien zurückgreifen können und die Energie des Netzbetreibers beziehen.

Die Wartungen des Systems sind ebenfalls ein erheblicher Nachteil gegenüber der Photovoltaikanlage. Während die Photovoltaikanlage circa jedes vierte Jahr eine Wartung benötigt und bis dahin wartungsfrei in Betrieb ist, benötigt die Solarthermieanlage jedes Jahr eine Wartung. Nach drei bis sechs Jahren muss sogar eine größere Wartung erfolgen, um den Garantieanspruch nicht zu verlieren. Dies hebt die Kosten für den Betrieb der Anlage.

Nachteile auf einen Blick:

  • in modernen Häusern nicht notwendig
  • Störungen selten bemerkbar
  • wartungsintensiv

Kostenvergleich: Photovoltaik vs. Solarthermie

Dies ist ein stark individueller Punkt, denn je nach Größe der vorhandenen Fläche, der Qualität der Solarprodukte und Kosten für die Installation, schwanken die Preise. Dennoch sollten Sie für ein Einfamilienhaus mit circa 7500 bis 20 000 € für eine Photovoltaikanlage rechnen.

Eine Solarthermieanlage für das Warmwasser ist bereits ab 5000 € erhältlich, wohingegen Anlagen, die an die Heizung angeschlossen sind, bis zu 10 000 € kosten.

Fazit

Im Einzelfall kann sich immer die eine Anlage eher als die andere rechnen. Dennoch ist festzuhalten, dass Photovoltaikanlagen trotz der höheren Anschaffungskosten die bessere Alternative darstellen. Sie sind schlichtweg universeller und stellen eine Energieform her, die Sie entweder verwenden, umwandeln oder verkaufen können.

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