Solarenergie nutzen – Der Unterschied zwischen Solarthermie und Photovoltaik

Der Unterschied zwischen Solarthermie und Photovoltaik

Der Unterschied zwischen einer Solarthermieanlage und einer Photovoltaikanlage, liegt in der Art von Energie, die sie bereitstellen: Die Solarthermieanlage stellt Wärme zur Verfügung, während die Photovoltaikanlage Strom zur Verfügung stellt. Obwohl die PV-Anlage teurer ist, wird sie häufiger installiert, da Strom vielseitiger verwendet werden kann und im Winter besser produziert werden kann.

Was ist der Unterschied zwischen Solar und Photovoltaik?

Auf immer mehr Dächern schimmern die bläulichen Gläser von Solarmodulen. Sie fangen die Lichtstrahlen der Sonne ein und verwandeln sie in wertvolle Energie für den Haushalt. Aber Solaranlage ist nicht gleich Solaranlage. Der Unterschied zwischen Photovoltaikanlagen und Solarthermieanlagen liegt in der Art von Energie, die sie produzieren.

Solarthermie versus Photovoltaik …und was ist der Unterschied? 

Beide Arten können zum Beispiel auf dem eigenen Hausdach angebracht werden. Dabei sollten die Module möglichst viel Sonneneinstrahlung ausgesetzt sein. Daher müssen Neigung und Größe des Dachs, Ausrichtung der Module sowie mögliche Schattenwerfer in der Nachbarschaft bei der Installation von Solarmodulen beachtet werden. So kann jede Sonnenstunde bestmöglich für die Energiegewinnung genutzt werden. Beide Lösungen sparen langfristig Kosten und schonen die Umwelt. Welche Lösung die richtige ist, kommt auf die individuellen Wünsche und Anforderungen an.

Wie funktioniert Photovoltaik?

Um Solarstrom zu erzeugen, braucht es grundsätzlich zunächst eine Spannung. Diese Spannung wird in der Photovoltaikanlage erzeugt. Dabei ist die gesamte Anlage in der Regel eine Sammlung von kleinen Solarzellen. Jedes einzelne der Solarzelle besteht aus zwei Schichten Silizium und zwei Elektroden. Silizium eignet sich deshalb, weil es Lichtteilchen absorbieren kann. Die Elektroden stellen den Plus- und Minuspol dar, zwischen dem die elektrische Spannung entstehen kann.

Die beiden Schichten unterscheiden sich in ihrem Elektronenvorrat: Eine Schicht hat einen Mangel, die andere einen Überschuss. Um ein Gleichgewicht herzustellen, entsteht eine Grenzschicht. Hier treten die Elektronen in die andere Schicht über. Mit der Bestrahlung durch Sonnenlicht treffen nun Photonen auf diese Grenzschicht. Durch das Absorbieren der Photonen erhalten die Elektronen eine Ladung, also positiv oder negativ. Aufgrund ihrer Spannung wandern sie dann zu der jeweiligen Elektrode und laden diese elektrisch auf. Durch das Anschließen an den Stromkreis wird die erzeugte Spannung in Gleichstrom umgewandelt. Mit einem Wechselrichter kann dieser zu dem haushaltsüblichen Wechselstrom umgewandelt werden. Mit diesem Solarstrom können dann alle an das Netz angeschlossenen Geräte, wie zum Beispiel der Kühlschrank oder der Fernseher, betrieben werden. 

Wie funktioniert Solarthermie?

Die Solaranlage für Warmwasser funktioniert etwas einfacher. Sie nutzt ein einfaches Prinzip: Was lange in der Sonne liegt, wird warm. Bei der Solarthermieanlage werden Solarkollektoren zum Beispiel auf dem Dach oder einer anderen sonnenbestrahlten Fläche angebracht. In diesen Kollektoren ist ein Röhrensystem verlegt, hierhin fließt ein spezielles Wasser-Frostschutz-Gemisch.

Diese Flüssigkeit läuft durch den Kollektor und absorbiert die Sonnenwärme. Dabei wird es bis zu 95°C heiß. Vom Kollektor aus laufen die Rohre in den Pufferspeicher. Hier gibt die Flüssigkeit ihre Wärme an das umliegende Brauchwasser ab. Wird im Haus warmes Wasser benötigt, etwa zum Duschen oder Abwaschen, kann es nun aus dem bereits erhitzten Brauchwasservorrat genutzt werden. Mit der Solarenergie kann auch geheizt werden: Das erwärmte Wasser wird dann in den Wärmespeicher der Solarthermieanlage geleitet.

Um die Sonnenwärme möglichst effizient nutzen zu können, sind die Kollektoren bestmöglich an die Wärmespeicherung angepasst. So sind zum Beispiel die Speicherschläuche schwarz, also besonders wärmespeichernd. Es gibt verschiedene Arten von Wärmespeichern. Sie alle sind so konzipiert, dass sie die Wärme gut halten können und den Warmwasserverbrauch des Haushalts mehrere Tage abdecken können, auch wenn die Sonne nicht scheint und keine Sonnenwärme genutzt werden kann. 

Photovoltaik und Solarthermie in Kombination?

Wer gerne Wärme und Strom gewinnen möchte, kann durchaus die beiden Anlagen kombinieren. Auch hier gibt es verschiedene Möglichkeiten: Zurzeit am gängigsten ist die Installation von Photovoltaikmodulen und Solarkollektoren. Die verfügbare Fläche wird also aufgeteilt zwischen den beiden Anlagen, damit beide ihre Energie für den Haushalt produzieren können. Möglich ist auch die Umstellung der Heizungsanlage auf Elektrobetrieb. Dadurch können mit einer Photovoltaikanlage sowohl Strom- als auch Heizungs- und Warmwasserverbrauch gedeckt werden.

7 Mythen rund um Solaranlagen – Was steckt dahinter?

Neu auf dem Markt sind dagegen die Hybrid-Lösungen, auch PVT-Anlagen genannt. Hier wird Photovoltaik- und Thermie-Technik miteinander in einem Modul kombiniert. Allerdings sind diese Module noch in der Verbesserungsphase. Denn obwohl beide Anlagen mit derselben Sonnenstrahlung arbeiten, haben sie doch unterschiedliche Ansprüche. So arbeitet die Thermieanlage bei hoher Hitze am effektivsten. Photovoltaikmodule hingegen arbeiten bei hohen Temperaturen weniger effektiv. Hier liegt der Verlust bei bis zu 0,5 % je erhöhtem Grad. Hybridkollektoren müssen diese gegensätzlichen Ansprüche verknüpfen.

Wie funktioniert eine Photothermie-/ Thermovoltaikanlage?

Module, die Photovoltaik und Solarthermie miteinander verbinden, bestehen in der Regel aus zwei Schichten. Im Grunde beherbergt dabei jede Schicht eines der beiden Systeme. Direkt an der Oberfläche befinden sich die Photovoltaikelemente. Wie auch in herkömmlichen Modulen wird hier durch die Photonen aus den Lichtstrahlen eine Spannung erregt, die dann Solarstrom erzeugt.

Unter diesen Modulen liegt das Thermiemodul. Hier wird die Energie aus dem Infrarotspektrum aufgefangen und genutzt, wie auch beim alleinstehenden Solarkollektor. Im Idealfall können sich die beiden Module sogar begünstigen: Die Wasserführung hinter dem Photovoltaikmodul wirkt wie eine Kühlung. So geht keine Energie durch Überhitzung des Moduls verloren. Gleichzeitig kann die gespeicherte Wärme im Solarkollektor bei Schneefall verhindern, dass die Anlage zuschneit. So könnte das Photovoltaikmodul auch im Winter Strom produzieren, wenn es ohne Hybridtechnik womöglich zugeschneit wäre und daher keine Sonnenstrahlung mehr auffangen könnte.

Was ist besser – Solarthermie oder Photovoltaik?

Wie immer ist es nicht einfach zu sagen, welches der Modelle die beste Lösung ist. Sie alle haben Vor- und Nachteile. Auch die Beschaffenheit des Dachs und der Umgebung, sowie die eigenen Anforderungen sind Faktoren, die vor der Installation berücksichtigt werden sollten. Grundsätzlich gibt es einige Aspekte, die bei der Entscheidung helfen können. Darunter fallen nicht nur die Anschaffungskosten, sondern auch der mögliche Gewinn, zum Beispiel durch die Einspeisevergütung von eingespeistem Strom oder anderen Förderungen.

Auch die Frage, ob es eine Möglichkeit gibt, die Solarenergie zu speichern. Das ist vor allem dann sinnvoll, wenn die Energie nicht sofort verbraucht wird. Berufstätige etwa, die zur Mittagszeit, wenn die Leistung der Kollektoren am stärksten ist, nicht Zuhause sind, können dann auch am Feierabend noch davon zehren, auch wenn die Sonne nicht mehr scheint. 

Solarenergie im Winter – Lohnt sich das?

Wer nur begrenzt Platz auf dem Dach zur Verfügung hat, sollte auch das bedenken, denn unterschiedliche Anlagen benötigen unterschiedlich viel Platz. Und: Sie rentieren sich auch erst ab einer bestimmten Nutzfläche. Sonst sind die Anschaffungskosten womöglich höher als die gesamte Ersparnis. Damit du den Überblick nicht verlierst, haben wir die Anlagen mal in den wichtigsten Punkten miteinander verglichen:

Beide Technologien sind wertvoll und liefern einen großen Beitrag zur Energiewende. Auch den Geldbeutel schonen sowohl Solarthermie- als auch Photovoltaikanlagen auf Dauer. Bei der Entscheidung für die richtige Solartechnik hilft am besten der Solarteur deines Vertrauens. Er bringt die nötige Erfahrung mit, um für die Gegebenheiten vor Ort die effektivste und günstigste Lösung zu finden und kann dabei auch individuelle Wünsche berücksichtigen.

Photovoltaikanlagen werden meistens auf Hausdächern installiert. Das muss aber nicht sein. Möglich ist auch die Installation eines kleinen Balkonkraftwerks. Das wird – wie der Name schon sagt – auf dem Balkon installiert. Möglich ist aber auch jede andere Fläche, die von der Sonne bestrahlt wird.

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