Grundsätzlich macht sich eine Solaranlage die kostenlose und unbegrenzt verfügbare Sonnenenergie zunutze, um diese in eine andere Energieform umzuwandeln. Diese Form der Energiegewinnung gilt damit als regenerativ und besonders umweltschonend. Es werden keinerlei Emissionen freigesetzt oder Ressourcen verbraucht. Damit sind Solaranlagen auch ein sehr zukunftssicheres Energiegewinnungssystem.
Was ist eine Solaranlage?
Solaranlagen werden in der Regel auf dem Hausdach angebracht. Die Neigung, Ausrichtung und die Größe des Hausdaches sowie die Tragfähigkeit des Gebäudes zählen zu den wichtigsten Kriterien und entscheiden, inwieweit sich ein Haus für die Anbringung einer Solaranlage eignet. Auch eine potenzielle Verschattung durch Bäume oder Nachbargebäude sollte beachtet werden. Natürlich haben Witterung und Jahreszeit ebenfalls Einfluss auf die Effizienz. Besonders in Gebieten mit vielen Sonnenstunden stellt eine Solaranlage ein sehr wirkungsvolles Energiegewinnungssystem dar.
Solaranlagen wandeln die Sonnenenergie entweder in elektrische Energie oder in Wärmeenergie um:
Tipp: Schauen Sie doch mal in unseren YouTube-Channel rein. Hier erklärt Ihnen Influencer und Experte Robin Schmid welche Möglichkeiten Photovoltaik- oder Solarthermieanlagen bieten und wie diese beiden Techniken funktionieren.
Welche Arten von Solaranlagen gibt es?
Die Solarthermieanlage
Eine thermische Solaranlage gewinnt Wärmeenergie. Diese lässt sich für zwei verschiedene Zwecke nutzen – zur Warmwasserbereitung und zur Heizungsunterstützung. Das erwärmte Brauchwasser kann somit zum Duschen, Waschen, Spülen etc. oder zum Heizen verwendet werden.
Für die Umwandlung der Sonneneinstrahlung in Wärmeenergie werden solarthermische Kollektoren auf dem Hausdach angebracht. Die Solarkollektoren sammeln die Energie und eine Pumpe befördert die Wärme über einen Rohrkreislauf in den Pufferspeicher. Vom Speicher wiederum wird über einen Wärmeübertrager die gewonnene Wärme an Heizkörper bzw. Wasserhähne befördert.
Ist Solarthermie sinnvoll in Kombination mit anderen Heizsystemen?
Eine Solarthermieanlage ist in der Regel nur für den Eigengebrauch gedacht. Die gewonnene Energie kann man zwar für einen großen Teil der Warmwasserbereitung einsetzen, sie deckt aber – abhängig von der Gebäudeart – meist nur einen kleinen Anteil des Heizungswärmebedarfs. Deswegen werden Solarheizungen meist nur in Kombination mit anderen Heizungsarten eingesetzt, zum Beispiel Öl- oder Gasheizungen.
Solarthermie in Verbindung mit einer Wärmepumpe
Es gibt die direkte und indirekte Möglichkeit der Kopplung einer Wärmepumpe mit Solarthermie.
- Direkt: Beide Anlagen erzeugen Wärmeenergie als Hybridsystem und die Systeme ergänzen sich.
- Indirekt: Die Solarthermieanlage erzeugt Wärme, die sie der Wärmepumpe zur Verfügung stellt – und steigert auf diese Weise die Effizienz der Wärmepumpe.
Die Photovoltaikanlage
Mit Photovoltaikanlagen wird Sonnenenergie in Gleichstrom umgewandelt. Der Gleichstrom wird durch einen Wechselrichter wiederum in Wechselstrom umgewandelt. Diesen Strom kann man dann für den Eigenbedarf einsetzen, etwa zum Betrieb von Elektro- bzw. Haushaltsgeräten. Oder er wird in das öffentliche Stromnetz eingespeist und vergütet. Die Einspeisevergütung ist nach dem Erneuerbare-Energien-Gesetz geregelt.
Tendenz: Eigenverbrauch steigern
Heutzutage lohnt es sich aber vor allem, wenn Sie Ihren selbst produzierten Solarstrom auch selbst verbrauchen. Denn die Energiepreise sind gestiegen und ein Ende dieser Entwicklung ist nicht in Sicht. Aus dem Netz bezogener Strom ist also entsprechend teuer und die Einspeisung bringt deutlich weniger.
Erreichen können Sie die Steigerung des Eigenverbrauchs, wenn Sie mehr Batteriespeicher einsetzen.
Bei der Photovoltaikanlage kommen sogenannte Solarmodule bzw. Photovoltaikmodule, bestehend aus Solarzellen, zum Einsatz. Photovoltaikanlagen sind Anlagen zur Stromerzeugung im kleinen Maßstab bzw. für Privathaushalte, während mit Solarkraftwerken oder Photovoltaikkraftwerken große Energiemengen gewonnen werden.
Eine weitere Möglichkeit, den produzierten Solarstrom zu nutzen, ist die Power-to-Heat-Technologie. Dabei wird der Strom zur Wärmegewinnung bzw. zum Betrieb eines Heizsystems eingesetzt. Dadurch kann auch auf umweltbelastende fossile Brennstoffe verzichtet werden. Ein klassisches Beispiel hierfür ist der Betrieb einer Wärmepumpe mit selbstproduziertem Solarstrom.
Lassen sich Photovoltaik und Solarthermie kombinieren?
Sofern ausreichend Dachfläche vorhanden ist und die übrigen Standortfaktoren stimmen, lassen sich beide Systeme problemlos auf demselben Dach montieren und entsprechend nutzen. Viele Expert*innen raten sogar dazu, eine Solarthermie- und eine Photovoltaikanlage kombiniert zu betreiben.
Wer sowohl eine Solarthermie- als auch eine Photovoltaikanlage installiert hat, profitiert beim Heizen und hinsichtlich der Stromerzeugung. Die Solarthermieanlage lässt sich direkt mit einem Speicher verbinden, der Warmwasser immer dann bereitstellt, wenn es tatsächlich gebraucht wird. Unterdessen hilft die Photovoltaikanlage beispielsweise, den Energieverbrauch des Heiz- und Brauchwassersystems zu decken.
Exkurs: Mittlerweile gibt es Hybridkollektoren, die Photovoltaik und Solarthermie vereinen. Derartige Kombinationen bezeichnet man als Photothermie oder Thermovoltaik. Ein Hybridkollektor erzeugt Strom und Wärme gleichzeitig. Die bislang verfügbaren Systeme müssen sich allerdings vor dem Hintergrund des folgenden Problems bewähren: Photovoltaik-Kollektoren verlieren mit steigender Temperatur deutlich an Wirkung. Die Strom-Ausbeute sinkt ab etwa 130 °C fast um die Hälfte. Solarthermieanlagen arbeiten hingegen auch bei hohen Temperaturen effizient und mit entsprechend hohem Ertrag. Hier gilt: Je höher die Temperaturen, desto besser. Das zahlt sich vor allem im Sommer aus. Von Juni bis August erreichen die Temperaturen Werte, die auf der Anlage mit 90 bis 200 °C wirken. Hybridkollektoren müssen daher so geplant werden, dass sie diese gegensätzlichen Anforderungen kompensieren. Nur dann ist die Solarenergie-Ernte auch tatsächlich hoch. Verschiedene (Kühlsystem-)Technologien werden derzeit von unterschiedlichen Herstellern getestet..
Wie unterscheiden sich Solarthermie- und Photovoltaikanlage?
Welche Anlage sich für Hausbesitzer*innen mehr lohnt, muss man im Einzelfall entscheiden. Folgende ausgewählte Aspekte sollten Sieindividuell abwägen
Kosten und Rentabilität
Eine größere finanzielle Sicherheit hat man durch die Einspeisevergütung bei Photovoltaikanlagen. Die Amortisierung der Anlage gelingt meist auch schneller als bei einer Solarthermieanlage. Jedoch lohnt sich eine Photovoltaikanlage besonders dann, wenn man einen großen Teil des Stroms selbst verbraucht. Denn momentan liegen die eingesparten Kosten (je kWh) über der Einspeisevergütung. Ein zusätzlicher Solarstromspeicher kann den Anteil des Stroms allerdings erhöhen, der selbst verbraucht wird. Dadurch kann auch in Schlechtwetterzeiten Solarstrom genutzt werden.
Die Wirtschaftlichkeit einer Solarthermieanlage hängt hingegen stärker von der Preisentwicklung von Öl und Gas auf dem Markt ab. Bei der Einschätzung der Rentabilität dieser Anlagen werden die eingesparten Heizkosten angesetzt. Auch für die Speicherung durch Solarthermieanlagen gewonnener Energie existieren spezielle Wärmespeicher. Damit wird eine spätere Nutzung der Wärme ermöglicht und man macht sich unabhängiger von fossilen Brennstoffen wie Öl, Gas oder Kohle.
Im Gebäudebestand wird in der Regel die Solarthermieanlage nur zur Brauchwassererwärmung eingesetzt. Der Brauchwasseranteil vom Gesamtwärmebedarf beträgt ca. 8–12 Prozent. Von diesen 8–12 Prozent werden bis zu 70 Prozent durch Sonnenenergie gedeckt. Der Kollektorflächenbedarf beträgt dafür etwa 4–5 m². Das Energiesparpotenzial muss bei thermischen Solaranlagen individuell betrachtet werden, da vor allem bei der Heizunterstützung viele weitere Faktoren wie die Art des Gebäudes, der Zustand der Gebäudehülle und die Art der Lüftung eine Rolle spielen.
Die Kosten für eine Solarthermieanlage liegen durchschnittlich bei 5.000 bis 10.000 Euro. Die Kosten variieren je nachdem, ob die Anlage nur Warmwasser bereiten oder auch die Heizung unterstützen soll. Auch die Auswahl des Sonnenkollektors ist für den Preis entscheidend: Flachkollektoren sind preiswerter als Röhrenkollektoren. Letztere sind aber effizienter und kommen zum Einsatz, wenn beispielsweise die Ausrichtung oder die Neigung des Daches nicht optimal ist. Hinzu kommen Kosten für den Speicher, die Installation und sonstige Betriebskosten. Der Preis mag zunächst hoch erscheinen. Allerdings rechnet sich die Investition, da man fortan 50 bis 65 Prozent der Kosten für die Warmwasserbereitung und Heizung einsparen kann und zudem die Wartungskosten in den Folgejahren sehr gering ausfallen. Derartige Anlagen sind sehr robust. Die Lebensdauer beträgt durchschnittlich 30 Jahre und mehr.
Die Kosten für eine Photovoltaikanlage hängen in erster Linie von der genutzten Fläche auf dem Dach ab. Durchschnittlich kosten Anlage und Installation etwa zwischen 1.200 und 2.000 pro kWp. kWp steht für „Watt Peak“. Dabei handelt es sich um die gebräuchliche (aber nicht normgerechte) Bezeichnung für die elektrische Leistung von Solarzellen. Außerdem fallen weitere Kosten an. Diese hängen von den verwendeten Solarmodulen ab – hocheffiziente, monokristalline Module sind teurer als polykristalline Module – und beinhalten zudem die Kosten für den Wechselrichter, den Netzanschluss, und einen eventuellen Stromspeicher. Zusätzliche Kostenfaktoren können Systeme zur Leistungsoptimierung und Monitoring sein, wie etwa ein Energiemanagementsystem.
Ein großer Vorteil der Photovoltaik ist zweifellos, dass bei der Energiegewinnung kein Strom verloren geht. Der überschüssige Strom wird entweder gespeichert oder in das Stromnetz gespeist. Auf diese Weise können die tatsächlichen Kosten sogar sinken. Genau wie Solarthermieanlagen sind auch Photovoltaikanlagen robust. Die Lebensdauer beträgt durchschnittlich 25 Jahre und länger. So lohnt sich die Anschaffung und ist auch auf lange Sicht rentabel.
Wirkungsgrad und Installationsaufwand
Aufgrund des höheren Wirkungsgrads von Solarthermieanlagen (ca. 50 Prozent Wirkungsgrad) können diese auf gleich großer Dachfläche mehr Energie umwandeln als Photovoltaikanlagen (ca. 15 Prozent Wirkungsgrad). Hinter Photovoltaikanlagen steckt jedoch auch die anspruchsvollere Technik. Trotzdem lassen sich diese in der Regel einfacher montieren als thermische Solaranlagen. Bei Photovoltaikanlagen stehen meist Fertigmodule zur Verfügung, die inklusive der zu verbauenden Kabel, Speicher und Wechselrichter vergleichsweise schnell und unkompliziert auf dem Dach montiert werden können. Bei Solarthermieanlagen hingegen bedarf es etwas mehr Installationsaufwand, da Rohre verlegt sowie ein Kessel und Pumpspeicher im Keller eingerichtet werden müssen.
Im Überblick: Solarthermie vs. Photovoltaik
| Solarthermie | Photovoltaik | |
|---|---|---|
| produzierter Strom | – | ja |
| produzierte Wärme | ja | – |
| Wirkungsgrad bei hohen Temperaturen | hoch | sinkt |
| Nutzen | Gewinnung von Wärme für Warmwasser und Heizung | Versorgung elektrischer Endgeräte im Haushalt |
| Größe der Kollektoren / Platzbedarf | meist etwas kleiner | meist etwas größer |
| Anschaffungskosten | zwischen 5.000 und 10.000 Euro; variabel nach Art und Größe | ca. 1.350 Euro pro kWp (Watt Peak); variabel nach Art und Größe |
| Ersparnis bei | Heiz- und Warmwasser-/Brauchwasserkosten | Stromkosten |
| Entlastung der Umwelt | ja | ja |
Finanzierung und Förderprogramm
Beide Arten von Solaranlagen werden durch eine Reihe von unterschiedlichen Programmen gefördert. Die Förderung wird dabei in der Regel für die Anschaffung und Installation der Anlage ausgeschrieben. So erhalten Sie bei der KfW-Bank günstige Kredite für energetische Sanierungen und für die Nutzung erneuerbarer Energien. Zusätzlich wird die Photovoltaik über die Einspeisevergütung gefördert. Bei uns finden Sie weitere Informationen zu Fördermöglichkeiten für Photovoltaik und Stromspeicher. Und Auskunft zu Fördermöglichkeiten für Solarthermieanlagen bekommen Sie beim Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle. Auf dieser BAFA-Seite können Sie die Förderübersicht herunterladen.
Gut zu wissen: Für eine Solarthermieanlage können Sie außerdem die neue Heizungsförderung beantragen.
Informationen zu Förderungen für Solarthermie- und Photovoltaikanlagen im Zuge einer Energetischen Sanierung finden Sie in unserem umfassenden Blogbeitrag Energetische Sanierung: Vorteile, Kosten und staatliche Förderung.
Werden Sie Ihr eigener Stromversorger mit einer zukunftsweisenden Kombination aus Photovoltaik, Speicher- und Cloud-Technologie!
Fazit: Photovoltaik oder Solarthermie?
Sonnenenergie zählt zu den erneuerbaren Energien, durch deren Nutzung man den CO2-Ausstoß erheblich reduzieren kann. Mit Solaranlagen können Sie klimafreundlich Heizungen unterstützen, Warmwasser bereiten oder Strom erzeugen. Und Solarthermieanlagen können Sie problemlos mit anderen Heizanlagen kombinieren. Besonders effizient arbeiten die Anlagen übrigens in Verbindung mit einer Wärmepumpe oder einem Brennwertkessel.
Unterdessen wandelt Photovoltaik Sonnenenergie in Solarstrom um. Vor allem in Verbindung mit einem Stromspeicher können Sie Verbraucher im Haushalt größtenteils mit selbstproduziertem Strom betreiben. Außerdem können PV-Anlagen den Betriebsstrom für ein Heizsystem liefern.
Auf lange Sicht können Sie in der Regel sowohl mit Solarthermie- als auch mit PV-Anlagen Kostenersparnisse erzielen. Zudem sind beide Anlagearten langlebig. Die Frage, ob Solarthermie oder Photovoltaik besser ist, lässt sich allerdings nicht pauschal beantworten. Das hängt immer vom individuellen Energiebedarf und den Voraussetzungen vor Ort ab. Unter Umständen kann die Lösung auch Solarthermie und Photovoltaik lauten.
Über die entsprechenden Förderprogramme erhalten Sie in beiden Fällen staatliche Unterstützung, zum Beispiel:
- Für Photovoltaikanlagen: Zinsgünstige Kredite für Erneuerbare Energien.
- Für Solarthermie: BAFA-Förderung, Zuschuss über die Heizungsförderung.