Einführung in die Solarenergie: Photovoltaik und Solarthermie erklärt
Die Nutzung von Solarenergie hat in Deutschland in den letzten Jahren stark an Bedeutung gewonnen. Angesichts steigender Energiepreise, wachsendem Umweltbewusstsein und politischen Förderungen interessieren sich immer mehr Hausbesitzer und Unternehmen für die nachhaltige Strom- oder Wärmegewinnung aus Sonnenenergie. Zwei der gängigsten Technologien in diesem Bereich sind die Photovoltaik (PV) und die Solarthermie. Doch welche Technologie passt besser zu Ihrem Bedarf?
Dieser Artikel bietet einen detaillierten Vergleich zwischen Photovoltaik und Solarthermie, beleuchtet ihre Funktionsweise, Vorteile, Anwendungsbereiche sowie wirtschaftliche und gesetzliche Aspekte. Ziel ist es, Ihnen eine fundierte Entscheidungsgrundlage zu geben, welche Technologie für Ihre individuellen Bedürfnisse die richtige ist.
Photovoltaik: Strom aus Sonnenlicht
Die Photovoltaik-Technologie wandelt Sonnenlicht direkt in elektrischen Strom um. Die Umwandlung erfolgt durch den sogenannten photovoltaischen Effekt, bei dem Solarzellen aus Halbleitermaterialien – zumeist Silizium – elektrische Spannung erzeugen, sobald Licht auf sie trifft.
Photovoltaik-Anlagen bestehen in der Regel aus folgenden Komponenten:
- Photovoltaikmodule (Solarmodule)
- Wechselrichter zur Umwandlung des erzeugten Gleichstroms in nutzbaren Wechselstrom
- Montagesysteme für die Befestigung auf Dach oder Freifläche
- Batteriespeicher (optional) für Eigenverbrauch
Der erzeugte Strom kann direkt im Haushalt genutzt, in Batteriespeichern zwischengespeichert oder ins öffentliche Netz eingespeist werden. Letzteres wird gemäß dem EEG (Erneuerbare-Energien-Gesetz) vergütet (vgl. § 21 EEG 2023).
Solarthermie: Wärmegewinnung durch Sonnenenergie
Im Gegensatz dazu nutzt die Solarthermie die Sonnenenergie zur Erzeugung von Wärme. Die gewonnene thermische Energie wird überwiegend zur Unterstützung der Heizungsanlage und zur Warmwasserbereitung eingesetzt.
Eine solarthermische Anlage umfasst typischerweise folgende Bestandteile:
- Solarkollektoren (Flachkollektoren oder Vakuumröhrenkollektoren)
- Wärmeträgerflüssigkeit zur Wärmeübertragung
- Wärmespeicher (z. B. Pufferspeicher)
- Regelungseinheit und Pumpe
Die erzeugte Wärme wird meist saisonal genutzt: Im Sommer reicht sie oft aus, um den Warmwasserbedarf vollständig zu decken, während sie im Winter eine unterstützende Funktion für das Heizsystem übernimmt.
Wirkungsgrad und Effizienz im Vergleich
Ein wichtiger Unterschied zwischen den beiden Technologien liegt im Wirkungsgrad:
- Solarthermische Anlagen haben einen Wirkungsgrad von etwa 60 – 75 %, da sie Sonnenstrahlung direkt in Wärme umwandeln.
- Photovoltaikanlagen erreichen Modulwirkungsgrade von rund 18 – 22 %, wobei der Gesamtwirkungsgrad einer Anlage durch Wechselrichterverluste und andere Einflüsse geringer ausfallen kann.
Trotz des höheren Wirkungsgrads bei Solarthermie bedeutet das nicht automatisch eine höhere Wirtschaftlichkeit – hier spielen Nutzungskonzept, Energiebedarf und Einspeisevergütung eine entscheidende Rolle.
Unterschiedliche Einsatzbereiche
Beide Systeme bedienen unterschiedliche Energiemärkte:
- Photovoltaik eignet sich ideal zur Deckung des Strombedarfs in privaten Haushalten, Unternehmen und landwirtschaftlichen Betrieben.
- Solarthermie ist besonders sinnvoll für Haushalte mit hohem Warmwasserbedarf oder für Hybridheizsysteme (z. B. in Kombination mit Pelletheizung oder Wärmepumpe).
Auch die Architektur des Gebäudes spielt eine Rolle: Flachdächer lassen oft größere PV-Flächen zu, während solarthermische Anlagen auf geneigten Dächern oft effizient installiert werden können, wenn der Ausrichtungswinkel optimal ist.
Kosten und Wirtschaftlichkeit
Die Investitionskosten variieren deutlich zwischen den beiden Technologien:
- Eine Photovoltaikanlage mit 5-10 kWp Kapazität kostet in Deutschland durchschnittlich 1.200 – 1.600 €/kWp (Stand 2024). Die Installation ist durch staatliche Förderprogramme wie die KfW 270 unterstützt.
- Solarthermische Anlagen zur Warmwasserbereitung kosten in der Regel zwischen 3.000 und 5.000 €, für Heizungsunterstützung können Gesamtkosten bis zu 10.000 € entstehen.
Die Wirtschaftlichkeit hängt vom Eigenverbrauchsanteil bzw. Einspeisevergütung bei PV-Anlagen sowie vom Energiepreis bei Solarthermie ab. Insbesondere durch steigende Strompreise (laut BDEW lag der durchschnittliche Haushaltsstrompreis in 2023 bei 40 ct/kWh) wird die Eigenverbrauchsnutzung von PV-Strom zunehmend attraktiver.
Fördermöglichkeiten und gesetzliche Rahmenbedingungen
In Deutschland gibt es zahlreiche Fördermöglichkeiten für beide Technologien. Zu nennen sind insbesondere:
- Photovoltaik: Einspeisevergütung gemäß EEG 2023, sowie zinsgünstige Kredite und Tilgungszuschüsse der KfW Bank (z. B. Programm 270).
- Solarthermie: Förderung über das Programm „Bundesförderung für effiziente Gebäude – Einzelmaßnahmen (BEG-EM)“, mit bis zu 30 % Zuschuss (Informationen unter bafa.de).
Zusätzlich beinhalten einige Landesprogramme weitere Fördermittel, z. B. in Baden-Württemberg, Bayern und Nordrhein-Westfalen.
Wartung und Lebensdauer
Beide Technologien gelten als langlebig, jedoch unterscheidet sich der Wartungsaufwand:
- Photovoltaikanlagen sind nahezu wartungsfrei und haben eine Lebensdauer von 25 – 30 Jahren, insbesondere bei hochwertigen Wechselrichtern und Modulen (Herstellergarantie oft bis zu 25 Jahre).
- Solarthermische Anlagen benötigen etwas mehr Pflege, z. B. Kontrolle der Frostschutzflüssigkeit, Pumpfunktion und Regelung. Die Lebensdauer liegt ebenfalls bei ca. 20 – 25 Jahren.
Welche Technologie passt besser zu Ihrem Bedarf?
Die Entscheidung für Photovoltaik oder Solarthermie hängt stark vom individuellen Energieverbrauch, den baulichen Voraussetzungen und den langfristigen Zielen ab:
- Wenn Sie vor allem Strom einsparen oder unabhängig vom Stromversorger werden möchten, ist eine Photovoltaikanlage samt Speicherlösung besonders sinnvoll.
- Wenn Sie primär Ihre Heizkosten senken oder effizient Warmwasser erzeugen möchten, ist hingegen eine solarthermische Anlage eine gute Wahl – insbesondere bei älteren Heizungssystemen ohne andere regenerative Komponente.
Auch eine Kombination beider Systeme ist denkbar. Dies kann sinnvoll sein, wenn ausreichend Dachfläche vorhanden ist und sowohl Strom als auch Wärmebedarf hoch sind. In Einfamilienhäusern mit energieeffizientem Heizsystem oder Wärmepumpe ist die Kombination aus Photovoltaik mit Stromspeicher jedoch zunehmend die wirtschaftlichere und flexiblere Lösung.
Wer eine fundierte Entscheidung treffen möchte, sollte eine Energieberatung durch einen zertifizierten Energieberater oder Fachbetrieb in Anspruch nehmen. Aktuelle Fördermöglichkeiten sowie die individuellen Gegebenheiten können so optimal einbezogen werden.
Für weiterführende Informationen zu Technik, Förderung und gesetzlichen Rahmenbedingungen empfiehlt sich ein Blick in das Informationsportal des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK).