Solarthermie vs. Photovoltaik: Die Unterschiede im Überblick
Wie unterscheiden sich Photovoltaik und Solarthermie voneinander? Wir erklären die Unterschiede in Hinblick auf Aussehen, Nutzung und Zweck der Anlagen.
Haben Sie schon eine PV-Anlage zu Hause?
Das Wichtigste in Kürze
- Photovoltaik erzeugt Strom, Solarthermie erzeugt Wärme.
- PV-Anlagen sind vielseitiger einsetzbar (z. B. für Strom, Heizung, E-Auto).
- Solarthermie hat einen höheren Wirkungsgrad bei der Warmwasserbereitung.
- PV-Strom kann gespeichert oder ins Netz eingespeist werden – Solarwärme nicht.
- Solarthermie benötigt weniger Fläche, verliert aber im Winter an Effizienz.
- Die Wahl hängt vom Energiebedarf, Platzangebot und Budget ab.
Solaranlage, Photovoltaikanlage, Solarthermie-Anlage: Alle Begriffe erklärt
Sowohl die Photovoltaik- als auch die Solarthermieanlagen werden als Solaranlagen bezeichnet, da sie Sonnenenergie in eine andere Energieform umwandeln. Der Begriff „solar“ stammt aus dem Lateinischen und bedeutet „die Sonne betreffend“. Dabei wird die Sonnenenergie in Wärme (Solarthermie) oder elektrischen Strom (Photovoltaik) umgewandelt.
Was ist eine Photovoltaikanlage?
Eine Photovoltaikanlage wandelt Sonnenenergie in elektrischen Strom um. Die Solarzelle eines Photovoltaikmoduls besteht aus Silizium. Durch die Sonneneinstrahlung bewegen sich die Elektronen in den Siliziumkristallen und es entsteht Gleichstrom.
Ein Wechselrichter wandelt den Gleichstrom in Wechselstrom um. Der erzeugte Strom kann selbst genutzt, gespeichert oder in das öffentliche Stromnetz eingespeist werden.
Meist werden Photovoltaikmodule auf Dächern oder auf Freiflächen installiert. Die Leistung einer Photovoltaikanlage hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie z.B. der Größe der Anlage, dem Aufstellwinkel, der Sonneneinstrahlung etc.
Was ist eine Solarthermie-Anlage?
Eine solarthermische Anlage nutzt die Sonnenenergie zur Erzeugung von Wärme und wird daher auch als thermische Solaranlage bezeichnet. Sie besteht aus mehreren miteinander verbundenen Solarkollektoren, einer Solarpumpe, einem Wärmetauscher, einem Wärmespeicher und einem Solarkreislauf – das ist das Rohrsystem, das alle Komponenten miteinander verbindet.
Die Solarkollektoren auf dem Dach absorbieren das Sonnenlicht und erwärmen die darin zirkulierende Wärmeträgerflüssigkeit. Diese warme Trägerflüssigkeit wird über eine Solarpumpe zum Wärmetauscher im Wärmespeicher geleitet.
Im Wärmetauscher gibt die Trägerflüssigkeit ihre Wärme an das kalte Wasser ab, das sich im Speicher befindet, und erwärmt es. Die abgekühlte Trägerflüssigkeit wird dann wieder zu den Kollektoren gepumpt, um erneut erwärmt zu werden. Der Kreislauf beginnt somit von vorne.
Das nun erwärmte Wasser im Speicher steht für die Heizung und/oder zur Warmwasserversorgung zur Verfügung.
Wie unterscheiden sich die Module bzw. Kollektoren?
Bei Photovoltaikanlagen spricht man von Modulen, bei solarthermischen Anlagen von Kollektoren.
Photovoltaikanlagen
Es gibt verschiedene Module für Photovoltaikanlagen:
- Polykristalline Module: Diese bestehen aus vielen Kristallen und haben eine bläuliche Färbung.
- Monokristalline Module: Sie bestehen aus einem einzigen Kristall und sind dunkelblau bis schwarz.
- Dünnschicht-Module: Sie sind dünner und flexibler als die anderen Module.
Solarthermische-Anlage
Die Kollektoren von solarthermischen Anlagen wandeln Sonnenenergie in Wärme um. Es gibt zwei Arten von Kollektoren:
- Vakuumröhrenkollektoren: Sie bestehen aus mehreren dicht aneinander gereihten Vakuumröhren, die wie nebeneinander gestellte Stäbe aussehen.
- Flachkollektoren: Diese bestehen aus Rohren, die mit einem Blech verbunden sind und fast wie ein Wellblech aussehen.
Photovoltaikanlage vs. Solarthermieanlage: Was rechnet sich mehr?
Das hängt bei beiden Formen stark von den Investitionskosten und vom Nutzungsverhalten ab.
Photovoltaikanlage
Eine Photovoltaikanlage bietet vielfältige Einsatzmöglichkeiten. In den meisten Fällen amortisiert sich eine Photovoltaikanlage aufgrund der breiteren Einsatzmöglichkeiten schneller als eine Solarthermieanlage.
Vor allem in Kombination mit Wärmepumpen sind Photovoltaikanlagen besonders vielseitig einsetzbar. Der Strom kann selbst genutzt werden, zum Beispiel zum Heizen, zur Warmwasseraufbereitung, zur Kühlung im Sommer und zum Laden eines Elektroautos. Eine Photovoltaikanlage erzeugt im Winter weniger Strom als im Sommer.
Solarthermie-Anlage
Solarthermische Anlagen haben einen höheren Wirkungsgrad. Sie sind besonders effizient bei der Warmwasserbereitung. Beschränkt sich die Anwendung auf die Warmwasserbereitung, ist eine Solarthermieanlage besser geeignet.
Zu beachten ist jedoch, dass eine solarthermische Anlage im Winter stark an Leistung verliert. Dies liegt an der geringeren Sonneneinstrahlung und am geringeren Wirkungsgrad. Darüber hinaus verlieren die Kollektoren bei niedrigen Außentemperaturen an Wärme.
Was mach ich mit einem Energieüberschuss?
Photovoltaikanlage
Ein Vorteil der Photovoltaikanlage ist, dass der überschüssige Strom entweder in einem Batteriespeicher zwischengespeichert oder in das öffentliche Stromnetz eingespeist werden kann. Photovoltaikanlagen können neben der Stromerzeugung auch zur Warmwasserbereitung genutzt werden (Power-to-Heat).
Wird die Photovoltaikanlage mit einer Wärmepumpe kombiniert, kann der überschüssige Strom über die Wärmepumpe im Pufferspeicher genutzt werden. Der Pufferspeicher ermöglicht die Nutzung der gespeicherten Wärme für die Warmwasserbereitung.
Solarthermie-Anlage
Die Einsatzmöglichkeiten einer solarthermischen Anlage sind begrenzt. Sie kann nur zur Wärmeerzeugung (Warmwasser, Heizung) genutzt werden. Ist der Warmwasserspeicher voll, kann keine überschüssige Energie mehr gespeichert werden, sie geht verloren.
Wie viel Fläche benötigt eine Solaranlage?
Photovoltaik-Anlage
Der Platzbedarf einer Photovoltaikanlage hängt von mehreren Faktoren ab, wie der Leistung der Module, dem Energiebedarf des Hauses und der zur Verfügung stehenden Dach- oder Freifläche. Darüber hinaus ist auch die Frage nach der gewünschten Autarkie wichtig, um den Flächenbedarf zu ermitteln.
Solarthermie-Anlage
Der Wirkungsgrad von solarthermischen Anlagen ist höher als der von Photovoltaikanlagen, da bei der Umwandlung der Sonnenenergie weniger Energie verloren geht. Bei gleicher Fläche liefert eine thermische Solaranlage 2,5 mal mehr Kilowattstunden Wärme als eine Photovoltaikanlage Strom erzeugen kann. Eine Solarthermische Anlage benötigt daher weniger Fläche als eine Photovoltaikanlage.
Um den Warmwasserbedarf von Mai bis September zu decken, reichen 1,5 m² Kollektorfläche pro Person im Haushalt.
Welche Anlage ist anfälliger für Störungen?
Photovoltaikanlage
Photovoltaikanlagen sind mit Ausnahme der Inselanlagen netzgekoppelte Anlagen. Das bedeutet, dass sie mit dem öffentlichen Stromnetz verbunden sind. Sollte es Störungen bei der eigenen Photovoltaikanlage geben, werden diese deshalb schneller erkannt. Denn der Wechselrichter enthält eine Netzüberwachungseinrichtung, um eine sichere Einspeisung in das Stromnetz zu gewährleisten. Verschmutzte Module können die Leistung der Anlage beeinträchtigen.
Solarthermische Anlage
Bei einer solarthermischen Anlage fällt eine Störung meist erst bei der Wartung oder bei einem Defekt auf. Moderne Anlagen sind heute auch mit einem Überwachungssystem ausgestattet.
Treten ungewöhnliche Geräusche wie Klopfen, Rauschen oder Vibrationen auf, können die Pumpe oder die Rohrleitungen defekt sein. Auch verschmutzte Kollektoren können ein Grund für eine Störung sein. Sind die Rohrleitungen undicht, kann der Druckverlust im System die Effizienz beeinträchtigen.
Fazit
In der folgenden Tabelle sind die wichtigsten Merkmale von Solarthermie- und Photovoltaikanlagen zusammengefasst:
| Merkmal | Solarthermie-Anlage | Photovoltaikanlage |
|---|---|---|
| Energieform | Wärme | Elektrischer Strom |
| Nutzung | Heizung, Warmwasser | Stromverbrauch, Speicherung, Einspeisung |
| Platzbedarf | Weniger Fläche benötigt | Mehr Fläche benötigt |
| Wirkungsgrad | Höherer Wirkungsgrad | Niedrigerer Wirkungsgrad |
| Investitionskosten | Variiert je nach Größe und Technologie | Variiert je nach Größe und Technologie |
| Energieüberschuss | Nicht speicherbar, geht verloren | speichern oder einspeisen |
Solarthermie und Photovoltaik unterscheiden sich in ihrer Nutzung und Effizienz sind aber sehr umweltfreundlich. Solarthermische Anlagen wandeln Sonnenenergie in Wärme um und sind besonders effizient bei der Warmwasserbereitung. Sie benötigen zwar weniger Fläche, verlieren im Winter aber an Leistung und sind nicht so vielfältig einsetzbar.
Photovoltaikanlagen wandeln Sonnenenergie in elektrischen Strom um, sind vielseitig einsetzbar und können überschüssigen Strom speichern oder ins Netz einspeisen. Beide Systeme haben Vor- und Nachteile, die Wahl hängt von den individuellen Bedürfnissen und den Investitionskosten ab.
