Photovoltaik und Solarthermie: Abgrenzung und Gemeinsamkeiten

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Photovoltaik und Solarthermie: Strom und Wärme aus eigener Herstellung

Hausdach mir Photovoltaik und Solarthermie-Kollektoren © bildergala, stock.adobe.com
Hausdach mir Photovoltaik und Solarthermie-Kollektoren © bildergala, stock.adobe.com

Wer sich mit dem Gedanken trägt, Energie aus Sonnenstrahlen zu gewinnen, trifft auf zwei etablierte Verfahren: die Photovoltaik und die Solarthermie. Dabei sollte man sich die Frage stellen: Wann lohnt sich für meine Voraussetzungen, etwa Gebäude, Lage, Ausstattung, sowie meine Energiebedürfnisse eine Photovoltaikanlage, wann eine Solarthermieanlage? Doch bevor wir in das Thema einsteigen, eine knappe Darstellung der beiden Verfahren:

  • Photovoltaik: Das ist die Gewinnung von elektrischer Energie aus Lichtenergie. Dabei wandeln Solar- oder Photovoltaikmodule Sonnenenergie unmittelbar in Strom um.
  • Solarthermie: Das ist die Gewinnung von Wärme aus Sonnenenergie. Dabei wandeln Sonnenkollektoren die Sonneneinstrahlung in Wärme um.

Die Voraussetzungen sind bei beiden Formen der häuslichen Energiegewinnung gleich: Es muss Platz vorhanden sein für die Solarmodule oder Sonnenkollektoren, die in der Regel auf dem Dach installiert werden. Wobei für Kollektoren, also Solarthermie, weniger Platz veranschlagt wird. Idealerweise werden beide Ausführungen nach Süden ausgerichtet, so ist die Bestrahlung um die Mittagszeit am intensivsten, aber morgens und abends kann ebenfalls Sonnenenergie gewonnen werden. Die optimale Neigung der Solarmodule oder Sonnenkollektoren liegt in der Regel bei 30 Grad.

Photovoltaik: Strom erzeugen für den eigenen Gebrauch oder für das Stromnetz
Photovoltaik: Strom erzeugen für den eigenen Gebrauch oder für das Stromnetz

Der wichtigste Unterschied besteht jedoch in dem, was die Anlage für den Haushalt, den Betrieb an Leistung erbringen muss. Und zwar hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit. Denn ohne Frage: zum Schutz der Umwelt ist jede Anlage rentabel, die Co2-Ausstoß vermeidet. Oder auch für den, der gerne unabhängig sein möchte von den großen Energielieferanten.

Solarthermie: Gewinnung von Wärme für die Warmwasserbereitung und Heizung
Solarthermie: Gewinnung von Wärme für die Warmwasserbereitung und Heizung

Photovoltaik: Eigenen Strom am besten selbst verbrauchen

Photovoltaik zur Stromgewinnung lohnt sich meist, insbesondere dann, wenn man hauptsächlich Strom für den Eigenverbrauch erzeugt. Sei es in seinem Haus, aber auch in der Mietwohnung, etwa mit Solarmodulen auf dem Balkon. Gängig für die private Nutzung sind Anlagen bis zu 10 Kilowatt Leistung. Dabei kostet Strom aus der Photovoltaikanlage in etwa 11 bis 13 Cent pro Kilowattstunde; demgegenüber bezahlt man beim Energielieferanten derzeit über 30 Cent. Wenig lukrativ ist mittlerweile die Einspeisung des überschüssigen Stroms in das öffentliche Netz, da die staatliche Einspeisevergütung stark gesunken ist – und weiter sinken wird:

Je mehr Solarstrom Sie verbrauchen desto höher
Je mehr Solarstrom Sie verbrauchen desto höher

Einspeisevergütung (Stand 1.3.2020)

  • 9,58 Cent pro Kilowattstunde bei einer Anlagenleistung bis 10 KWp1
  • 9,45 Cent pro Kilowattstunde bei einer Anlagenleistung bis 40 KWp
    (1) KWp = Kilowatt Peak = Nennleistung der Photovoltaikanlage)
Eine Solarbatterie hilft den erzeugten Strom selbst zu nutzen
Eine Solarbatterie hilft den erzeugten Strom selbst zu nutzen

Aktuelle Zahlen besagen (Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE), dass bei einem Eigenverbrauch von 20 Prozent nach wie vor Renditen bis 9 Prozent möglich sind.

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Solarthermie Möglichkeit 1: Warmes Wasser für Bad und Küche

Bei Solarthermie, der Gewinnung von Wärme, wird die erzeugte Energie hauptsächlich – über einen Wärmeträger – in die Bereitstellung von warmem Trinkwasser geleitet, für Dusche, Badewanne, Wasserhahn. Günstig ist das Verfahren für Haushalte oder kleine Betriebe, die einen hohen Warmwasserverbrauch haben, für Mehrfamilienhäuser oder etwa Haushalte mit eigenem Swimmingpool. Bei einem Vierpersonenhaushalt kann das Verfahren bis 50, 60 Prozent des Warmwasserbedarfs decken. Betreibt man zudem Spül- und Waschmaschine mit warmem Wasser aus der Anlage ist der Effekt beim Stromverbrauch spürbar.

Solarthermie zur Trinkwassererwärmung: Anlagenschema
Solarthermie zur Trinkwassererwärmung: Anlagenschema

Solarthermie Möglichkeit 2: Warmes Wasser für Bad, Küche – und Heizung

Unterstützt die Solarthermie neben der Bereitstellung von warmem Wasser die Heizung, so deckt die Anlage im Sommer meist den Großteil des Warmwasserbedarfs. Im Winter hingegen zwangsläufig einen kleineren Teil. Hier liegen die Kosten für das Heizen mit Brennstoffen bisher unter denen für das eigene Erzeugen von Wärme. Übernehmen kann die Anlage in einem Standardneubau etwa 20, 30 Prozent des Energiebedarfs. Am wirkungsvollsten ist das Verfahren bei gut gedämmten Häusern, insbesondere Energiesparhäusern. Zudem ist es empfehlenswert für Heizungen mit niedriger Vorlauftemperatur. Zum Beispiel bei Fußbodenheizung oder wenn der Wärmebedarf durch sehr gute Dämmung stark abgesenkt ist.

Solarthermie zur Trinkwassererwärmung und Heizungsunterstützung: Anlagenschema
Solarthermie zur Trinkwassererwärmung und Heizungsunterstützung: Anlagenschema
Notiz am Rande: Warum keine generelle Beheizung von Räumen mit Solarthermie? – Heizung wird insbesondere dann benötigt, wenn die Sonne nicht scheint. Scheint sie, so werden gut gedämmte Häuser bereits passiv durch die Fenster beheizt. Saisonal Wärme zu speichern – also in den Sonnenmonaten für die Winterzeit – ist sehr aufwendig, da immens große Warmwasserspeicher erforderlich wären.

Mehr Ertrag durch Speichern – von Strom und Wärme

Sowohl Strom als auch Wärme aus Sonnenenergie kann man nur dann gewinnen, wenn das System auch arbeitet – das heißt, wenn die Sonne scheint. Eine naheliegende Lösung für eine ständige Versorgung sind Speicher, zum Beispiel Batteriespeicher für Strom. Allerdings: Die Kosten für die Anschaffung eines Stromspeichers sind derzeit noch sehr hoch: Umgerechnet auf die Kilowattstunde liegen die Belastungen bei günstigen Stromspeichern um 15 bis 30 Cent, können aber bis 50 oder 60 Cent betragen.

Ein Stromspeicher hilft den Eigenverbrauch zu erhöhen
Ein Stromspeicher hilft den Eigenverbrauch zu erhöhen

Anders bei der Solarthermie – hier ist die Anschaffung relativ günstig. Das Prinzip: Die Wärme muss über mehrere Tage bewahrt werden können – in einem Warmwasserspeicher. Dabei gibt es zum einen welche nur für das Trinkwasser, das in Bad und Küche verwendet wird. Weiterhin Pufferspeicher für Heizungswasser und natürlich Kombinationen von beiden.

Bei einem Solarthermiespeicher ist das Wasser selbst das Speichermedium
Bei einem Solarthermiespeicher ist das Wasser selbst das Speichermedium

Fördergelder – bei Investition oder Erweiterung

Besonders Solarthermieanlagen unterliegen der Förderung. Etwa im Marktanreizprogramm des BAFA (Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle). Mit 140 Euro pro Quadratmeter Kollektorfläche oder mindestens 2000 Euro, wenn die neue Anlage sowohl warmes Trinkwasser bereitet als auch die Heizung unterstützt. Ebenfalls gefördert werden Solarthermieanlagen zur reinen Trinkwassererwärmung, etwa mit 50 Euro pro Quadratmeter Kollektorfläche, mindestens 500 Euro (siehe Tabelle). Die so genannte Innovationsförderung bezuschusst vor allem große Sonnenkollektorsysteme.

Insbesondere für das „Heizen mit Erneuerbaren Energien“ hat die BAFA weitere Programme aufgelegt: https://www.bafa.de/DE/Home/home_node.html.

Photovoltaik: Informieren Sie sich über Fördermittel
Photovoltaik: Informieren Sie sich über Fördermittel

In der Vergangenheit lag die Förderung von Photovoltaikanlagen vorrangig in der Einspeisevergütung. Doch die ist – wie bereits besprochen – rückläufig. Auf der anderen Seite sind die Kosten für die Komponenten einer Anlage stark gesunken. Zur Erleichterung der Investition kann man auf Ökokredite zurückgreifen. Banken bieten damit bei derzeit allgemein niedrigem Zinsniveau Finanzierungen an. Die KfW-Bank (Kreditanstalt für Wiederaufbau) vergibt über das Programm „Erneuerbare Energien – Standard“ ebenfalls Kredite. Den Antrag muss man über die Hausbank stellen. Darüber hinaus fördern einzelne Bundeslänger die Anschaffung von Photovoltaikanlagen sowie Stromspeichern. Derzeit: Thüringen, Nordrhein-Westfalen und Rheinland-Pfalz.

Bayern, Berlin, Brandenburg, Rheinland-Pfalz, Nordrhein-Westfalen, Sachsen und Sachsen-Anhalt bezuschussen den Kauf von Batteriespeichern. Die Programme können jedoch nur in den jeweiligen Bundesländern in Anspruch genommen werden.

Mit Wärme Strom sparen – mit Strom Wärme erzeugen

Dass man mit der eigenen Solarthermieanlage Strom sparen kann, wurde bereits erwähnt: Indem man Spül- oder Waschmaschine direkt mit warmem Wasser versorgt. Umgekehrt kann man natürlich auch mit Strom aus der Photovoltaikanlage Wärme erzeugen. Bei dem Verfahren „Power-to-Heat“ verwendet man eigenen Strom, um ein Heizsystem zu betreiben. Das spart Kosten beim Energielieferanten und erhöht gleichzeitig den Eigenverbrauch; was ja bei niedriger Einspeisevergütung ebenfalls von Vorteil ist.

Vorteile und Nachteile der solarbetriebenen Stromheizung
Vorteile und Nachteile der solarbetriebenen Stromheizung

Allerdings handelt es sich dabei um die Umwandlung einer hochnutzbaren Energie (Strom) in eine weniger effektive Form (Wärme). Daher ist der industrielle Einsatz von Power-to-Heat – um abschließend noch einen Blick auf das große Ganze zu werfen – in Kraftwerken nur sinnvoll während Zeiten sehr hoher Einspeisung aus regenerativen Quellen, zum Beispiel Windkraftanlagen.

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