Entscheidungshilfe: Photovoltaik oder Solarthermie?

Lange Zeit schnitt für Privathaushalte die Photovoltaik in diesem Vergleich exzellent ab, weil Solarstrom über eine hohe Einspeisevergütung stark subventioniert wurde. Diese Subvention wurde deutlich gekürzt, weswegen die früheren Rechnungen heute nicht mehr aufgehen. Aber Stromspeicher und Wärmepumpen eröffnen neue Nutzungsmöglichkeiten für den selbst erzeugten Strom.

Die Kollektoren einer Solarthermieanlage wandeln rund 80 Prozent der eingestrahlten Sonnenenergie in Wärme um. Bei der anschließenden Zirkulation des erwärmten Wassers treten einige Verluste auf, weswegen die Gesamtanlage typischerweise einen Wirkungsgrad von etwa 50 Prozent aufweist.

Dem gegenüber wandeln kristalline Photovoltaik Module nur etwa 20 Prozent des Sonnenlichts in Strom um. Weil die weiteren Verluste einer Photovoltaikanlage relativ klein sind, können diese 20 Prozent auch als brauchbare Schätzung des Gesamtwirkungsgrads der Photovoltaikanlage angesehen werden.

Es überrascht nicht, dass die Hersteller von Solarkollektoren gerne auf den deutlich höheren Wirkungsgrad hinweisen. Wirklich hilfreich ist dieser Vergleich nicht. Die Umwandlung von Sonnenlicht in Wärme ist ein natürlicher Prozess, der überall von allein abläuft. Und das sogar mit Wirkungsgraden nahe 100 Prozent.

Die Umwandlung von Sonnenlicht in Strom ist dagegen sehr viel komplizierter und zwingend mit erheblichen Verlusten verbunden.

Sowohl die Solarthermie als auch die Photovoltaik erreichen mittags an sonnigen Sommertagen ihr Leistungsmaximum. Gebraucht wird die Energie aber in beiden Fällen eher am Abend.

Die Energie muss also zwischengespeichert werden. Das schafft der Pufferspeicher der Heizung, an den die Solarthermieanlage angeschlossen ist, erheblich billiger als ein Stromspeicher für eine Photovoltaikanlage.

Mit Strom zu heizen, genoss lange keinen guten Ruf. Zwei Gründe haben diesbezüglich zu einem Umdenken geführt.

Als erster Grund sind die mittlerweile erschwinglichen Wärmepumpen zu nennen. Selbst die besonders einfachen und preiswerten Luftwärmepumpen erreichen Jahresarbeitszahlen von 2,5 oder mehr. Das bedeutet, dass sie aus einer Kilowattstunde Strom mindestens 2,5 Kilowattstunden Wärme erzeugen. Dadurch werden die ökologische und die ökonomische Bilanz des Heizens mit Strom deutlich verbessert.

Der zweite Grund lautet, dass Wärme billiger und einfacher zu speichern ist als Strom. Photovoltaikanlagen sind volatile Stromerzeuger, deren kurzfristig schwankende Stromeinspeisung ein Problem für die Stromnetze darstellt. Bis ausreichend Stromspeicherkapazitäten zur Verfügung stehen werden, ergibt es als Übergangslösung durchaus Sinn, Leistungsspitzen in der Stromerzeugung zu glätten, indem der Strom in Form von Heizwärme zwischengespeichert wird.

Damit überschneiden sich die Anwendungsgebiete der Photovoltaik und der Solarthermie. Wenig überzeugend wäre es allerdings, eine Photovoltaikanlage ausschließlich zu Heizzwecken zu installieren. Hierfür ist die Solarthermie eindeutig die bessere Wahl.

Für Neubauten beinhaltet das Gebäudeenergiegesetz strenge Vorgaben bezüglich des Primärenergiebedarfs, die mit ausschließlich fossilen Heizungen kaum zu erfüllen sind. Dazu bietet sich die Solarthermie an.

Soweit es um die Erfüllung dieser gesetzlichen Vorgaben geht, stellt die Photovoltaik keine Alternative dar, da es hier nicht um die Energiewende, sondern um den klimaneutralen Gebäudebestand geht.

Sehr wohl in Betracht kommen aber Pelletheizungen oder Wärmepumpen, die in diesem Segment die wichtigsten Konkurrenten der Solarthermie sind. Zusätzlich zu Wärmepumpen oder Pelletheizungen kommt die Photovoltaik natürlich sehr wohl in Betracht, aber nicht als deren Ersatz.

Beide Systemen können durchaus kombiniert werden. Dazu kann die Dachfläche zwischen Kollektoren und Solarmodulen aufgeteilt werden oder beides in so genannten Hybridkollektoren kombiniert werden.

In einem Hybridkollektor befindet sich der Kollektor hinter dem Solarmodul und nutzt die Strahlungsanteile, die von der Photovoltaik nicht genutzt werden können.

Theoretisch überzeugt dieses Konzept, weil auf diese Weise hinter dem Solarmodul die Wärme in den Heizkreislauf abgeführt wird. Dadurch steigt der Wirkungsgrad der Solarmodule, weil diese bei niedrigeren Temperaturen effizienter arbeiten.

In der Praxis haben sich Hybridkollektoren bislang allerdings noch nicht durchsetzen können.

Grob vereinfacht fällt der Vergleich zwischen der Photovoltaik und der Solarthermie so aus:

Pro Quadratmeter Dachfläche liefert die Solarthermieanlage etwas 2,5 mal so viel Kilowattstunden Wärme wie die Photovoltaik Strom liefert. Darüber hinaus ist die Photovoltaikanlage in der Anschaffung teurer.

Auf der anderen Seite kostet jede Kilowattstunde Haushaltsstrom etwa 3 bis 3,5 mal so viel eine Kilowattstunde Wärme. Je höher der Eigenverbrauch ist, desto besser schneidet die Photovoltaik daher im Vergleich zur Solarthermie ab.

Ganz ohne Maßnahmen zur Steigerung des Eigenverbrauchs (Stromspeicher, Wärmepumpe) rechnen sich die höheren Kosten der Photovoltaik im Vergleich zur Solarthermie meist nicht mehr.