erneuerbare Energie
Photovoltaik und Solarthermie
Was ist besser?
Geschwister, die sich perfekt ergänzen
Solarthermie und Photovoltaik nutzen beide die Kraft der Sonne. Worin unterscheiden sich die Technologien und ist es sinnvoll beide zu kombinieren? Hier nachlesen.
Die Sonne ist die Triebfeder unseres Planeten. Ihre unermessliche Energie ermöglicht uns unser behagliches Leben auf der Erde. Der moderne Mensch hat es mit cleverer Technik geschafft, die Sonnenkraft vom Tag- und Nachtzyklus zu entkoppeln und rund um die Uhr nutzbar zu machen. Dabei findet die Speicherung normalerweise entweder als Wärmeenergie oder als Elektrizität statt. Doch was davon für den Privathaushalt besser? Oder muss man sich eventuell gar nicht entscheiden?
Solarthermie: Wärme nach Sonnenuntergang
Solarthermie bietet die Möglichkeit Warmwasser und Heizwärme aus der Energie der Sonne zu erzeugen. Es gibt unterschiedliche technische Anlagentypen, mit verschiedenen Sonnenkollektoren, um mit Solarthermie Nutzwärme zu erzeugen.
Die beiden am häufigsten genutzten Anlagentypen sind Vakuum-Röhrenkollektoren und Flachkollektoren.
Wie funktioniert Solarthermie?
In Solarthermieanlagen zirkuliert eine Solarflüssigkeit, die durch die Sonneneinstrahlung erhitzt und zu einem Wärmespeicher, zum Beispiel einem Wassertank, geleitet wird. Dort wird die Wärme an das Trinkwasser abgegeben. Ein Solarkombi- oder ein Multifunktionsspeicher gibt außerdem Wärme an das Heizgerät ab und entlastet damit den Gas- oder Ölverbrauch. Sie produzieren Warmwasser, das zum Duschen und Baden genutzt wird. Wenn Sie Haushaltsgeräte mit einem Warmwasseranschluss nutzen, können Sie Ihre Kochwäsche oder die Spülmaschine mit dem solarthermisch erhitzten Wasser betreiben. So wird elektrischer Strom und Energie aus fossilen Brennstoffen eingespart.
Photovoltaik: Strom aus Licht
Eine Photovoltaik erzeugt mit der Sonnenenergie Strom, der dann im Haus genutzt werden kann oder ins allgemeine Stromnetz eingespeist wird. Sie können diesen Strom aber auch für Ihre Heizung nutzen. Erzeugt wird der Strom mit Solarmodulen auf dem Dach, die aus vielen Solarzellen bestehen.
Wie funktioniert eine Photovoltaikanlage?
Die Grundlage der Solarzellen ist ein Halbleitermaterial, meistens Silizium, das in Schichten in den Solarzellen aufgebaut ist. Halbleitermaterial besitzt die besondere Eigenschaft, dass sich dessen Leitfähigkeit unter Zufuhr von Energie, in diesem Fall Licht, erhöht. Fallen Sonnenstrahlen auf diese Schichten, baut sich zwischen ihnen eine Spannung auf und es fließt Gleichstrom.
Damit wir den Strom in unser Versorgungsnetz einspeisen können, muss er im Wechselrichter der Anlage in Wechselstrom umgewandelt werden. Sie können den produzierten Strom aber auch direkt als Gleichstrom nutzen, zum Beispiel um damit Ihr E-Mobil aufzuladen.
Mit welcher Technik lässt sich besser heizen?
In der Regel wird Solarthermie für die Warmwassergewinnung installiert. Dass man diese Wärme auch zur Heizunterstützung nutzen kann, ist eher unbekannt, aber möglich.
Die durch die Sonnenkollektoren erhitzte Solarflüssigkeit fließt durch einen Wärmetauscher und gibt dabei Wärme an einen Pufferspeicher ab. Das so erwärmte Wasser wird ins Heizsystem geleitet. Das funktioniert über die Rücklaufanhebung des Heizkreises und spart etwa 30 Prozent fossile Heizenergie ein. Möchte man sowohl Warmwasser für den täglichen Bedarf produzieren, als auch heizen, gibt es entsprechende Kombianlagen, die beides ermöglichen.
Der wesentliche Vorteil der Photovoltaik gegenüber der Solarthermie ist, dass diese flexibler einsetzbar ist. Der Strom aus der PV-Anlage kann unter anderem auch zum Heizen mit einer elektrischen Fußbodenheizung genutzt werden. Sie können damit aber auch eine Wärmepumpe antreiben. Alle Heizungssysteme mit elektrischen Komponenten können also problemlos mit dem selbst produzierten Strom betrieben werden.
Außerdem kann der Strom natürlich auch für alle Hausgeräte genutzt werden, die bei Betrieb heizen müssen. Spülmaschinen oder Waschmaschinen beispielsweise. Dabei können Sie jedes beliebige Gerät betreiben und nicht nur solche mit einem Heißwasseranschluss.
Solarthermie Kosten: Solarthermieanlagen sind langlebig und kostendeckend
Wie viel Geld Sie für die Installation einer Solarthermieanlage auf dem Hausdach in die Hand nehmen müssen, hängt von verschiedenen Faktoren ab. Zum einen geht es natürlich um die Technologie selbst. Flachkollektoren sind mit 170 bis 400 Euro pro Quadratmeter Kollektorfläche günstiger als Vakuumröhrenkollektoren (200 Euro bis 600 Euro pro Quadratmeter), haben aber auch einen niedrigeren Wirkungsgrad.
Hinzu kommen in beiden Ausführungen die Kosten für den Speicher, der entsprechend der Anlage ausgelegt sein muss. Vakuumröhrenkollektoren benötigen dabei einen etwas größeren Speicher als die Flachkollektoren. Je nach Dimensionierung liegt der Speicher bei etwa 1.000 bis 1.500 Euro.
Für Verrohrung, Steuerung, Solarkreispumpe und Ausdehnungsgefäß kommen 1.000 bis 1.200 Euro dazu. Und schließlich kostet die Installation etwa 1500 Euro.
Alles in allem rechnen Sie bei einer Anlage mit fünf Quadratmetern mit etwa 6.000 Euro Investitionskosten. Wenn eine Heizintegration geplant ist, kommen etwa 5.000 Euro hinzu.
Die laufenden Kosten für Strom, Wartung und Versicherungen sind niedrig. Etwa 100 bis 200 Euro fallen pro Jahr an.
Amortisiert hat sich so eine Anlage nach 15 bis 20 Jahren. Danach sind die Energiekosten dann sehr gering. Die Technik ist ausgreift, sodass die Anlage weit über den Amortisationszeitpunkt hinaus genutzt werden kann. Für den Einbau von Solarthermieanlagen gibt es Fördergelder beim BAFA.
Photovoltaik Kosten: Was kostet eine PV-Anlage?
Eine Photovoltaikanlage für ein Einfamilienhaus hängt von Größe der Dachfläche und vom Strombedarf ab. Die installierte Leistung bei Einfamilienhäusern liegt zwischen 3 und 10 kWp (Kilowattpeak). Mit 1 kWp werden 1.000 kWh pro Jahr erzeugt. Für 3 bis 10 kWp benötigt man circa 8 bis 10 Quadratmeter Dachfläche für die Solarmodule. Die Kosten liegen je nach Größe bei 5.000 bis 10.000 Euro inklusive Installation. Wollen Sie einen Speicher dazu bauen, verdoppelt sich dieser Wert. Fraglich ist aber, ob sich dieser lohnt, denn die Lebensdauer ist im Verhältnis zu den Anschaffungskosten derzeit noch zu gering. Besser ist es, den selbst produzierten Strom direkt zu verbrauchen oder in den bereits vorhandenen Geräten oder einem E-Mobil zu speichern.
Amortisiert hat sich so eine Anlage nach etwa 8 bis 11 Jahren. Dann läuft sie noch 10 bis 20 Jahre weiter und produziert gewinnbringend Strom.
Mit dem Solarrechner können Sie die Kosten und die Einsparungen genauer berechnen.
https://www.solaranlagen-portal.com/photovoltaik-rechner
Photovoltaik-Solarthermie Kombimodul
Solarthermie und Photovoltaik kombinieren oder getrennt verbauen?
Wer nur wenig Platz auf dem Dach hat, der kann trotzdem beide Technologien nutzen, wenn er kombinierte Module aus Solarthermie und Photovoltaik installiert. Man nennt sie Hybridkollektoren oder spricht von Photothermie beziehungsweise Thermovoltaik.
Die meisten Hybridkollektoren sehen aus wie Flachkollektoren, haben aber einen anderen technischen Aufbau.
Unter einer Glasplatte befinden sich zunächst Solarzellen zur Stromgewinnung. Darunter ist der Solarabsorber zur Wärmeerzeugung angebracht. Als Wärmeträger nutzt man Solarflüssigkeit oder Luft.
Die Kombimodule lassen sich genauso verwenden, wie ihre uniquen Geschwister. Man kann sie mit einem Heizkessel koppeln, das warme Wasser verbrauchen, den Strom einspeisen oder selbst verbrauchen. Auch für den Antrieb einer Wärmepumpe oder um die Erde um eine Erdsonde herum
mit der Wärme aus dem solarthermischen Anteil zu versorgen, eignet sich diese Technologie. Damit steigern Sie die Systemeffizienz erheblich.
Der Wirkungsgrad dieser Anlagen ist jedoch im Vergleich zur Einzeltechnologie schlechter. Solarthermie erzielt den besten Wirkungsgrad bei sehr hohen Temperaturen und Photovoltaik hat diesen eher bei niedrigeren Temperaturen um die 25 Grad Celsius. Wird es wärmer, sinkt die Stromausbeute.
Die Hybridmodule sind eine Lösung für kleine Dachflächen. Preislich liegen die Kosten inklusive Installation für ein Einfamilienhaus zwischen 6000 – 8000 Euro. Wer ausreichend Platz hat, sollte Solarmodule und Vakuumröhren nebeneinander installieren.
