Strom vs. Wärme: Nachhaltiges Wohnen mit Photovoltaik und Solarthermie
Vom eigenen Dach
Wer den Geldbeutel schonen und Sonnenenergie für seinen eigenen Haushalt nutzen wollte, dem wurden im Laufe der Jahre immer häufiger Solaranlagen ans Herz gelegt. Wichtig zu wissen ist allerdings, dass dabei zwischen den beiden Arten Solarthermie und Photovoltaik deutlich unterschieden werden muss. Eines haben jedoch beide gemeinsam: sie unterstützen die alternative Strom- und Wärmegewinnung, machen das Eigenheim in jedem Fall ein Stück nachhaltiger und treiben die Energiewende voran. Wir zeigen die größten Unterschiede und geben die richtige Entscheidungshilfe.
Die Energiegewinnung
In Zeiten der ständigen Strompreiserhöhung und drastisch steigenden Öl- und Gaspreisen wird die Art der alternativen Energiegewinnung immer essenzieller. Wer Sonnenenergie in Deutschland nutzen möchte, hat gute Chancen. Durch Stärke und Dauer des Sonnenscheins in Deutschland können zwischen 850 und 1.120 Kilowattstunden pro Quadratmeter und Jahr anfallen. Was Solarthermie und Photovoltaikanlagen hier gemeinsam haben, sind die Sonnenkollektoren auf dem Dach oder anderer Stelle. Diese fangen Sonnenstrahlen ein und wandeln diese direkt in nutzbare Energie um. Mit einer PV-Anlage lässt sich Strom gewinnen, mit Solarthermie ausschließlich Wärme. Natürlich sollte im Vorfeld einer Anschaffung die Überlegung angestellt werden, welchen Nutzen man mit der Installation erreichen will. Es ist durchaus möglich, sowohl eine PV-Anlage als auch eine Solarthermieanlage gleichzeitig auf dem hauseigenen Dach zu installieren.
Vor- und Nachteile der Solarthermieanlagen
Wer sich für eine Solarthermieanlage im Eigenheim entscheidet, bekommt in der Regel nicht nur die Sonnenkollektoren – die in der Regel etwas kleiner sind, als die Kollektoren der PV-Anlagen – auf dem Dach installiert, sondern auch einen isolierten Wassertank (meist im Keller), der als Speicher für die eingesammelte Wärme dient. Bezüglich der Kosten spielen die Menge und Art der installierten Dachkollektoren eine Rolle. Es wird zwischen Flachkollektoren und Röhrenkollektoren unterschieden. Zweitere sind meist teurer, dafür effizienter. Im Schnitt kosten Solarthermieanlagen zwischen 5.000 und 10.000 Euro, je nach Funktion, also: wird Warmwasser nur aufbereitet oder wird es auch zur Heizungsunterstützung genutzt. Doch das ist nur der Basispreis. Hinzu kommen Kosten für den Speicher, die Installation sowie weitere Betriebskosten. Stellt man allerdings den Fakt gegenüber, dass sich durch eine solche Anlage zwischen 50 und 65 Prozent der Kosten für Warmwasseraufbereitung und Heizung durch meist mehrere Anbieter reduzieren, kann man durchaus von einer lohnenden Investition sprechen. Wer sich eine Solarthermieanlage einbaut, muss auch Jahre danach nicht mit regelmäßigen Wartungskosten rechnen, da die Anlagen relativ unempfindlich sind und durchschnittlich 30 Jahre alt werden können.
In Sachen Nutzen sei gesagt, dass es sich in jedem Fall empfiehlt, Elektrogeräte des Haushaltes wie z.B. die Geschirrspülmaschine oder die Waschmaschine an die Solarthermieanlage anzuschließen. Denn ist der Speicher im Keller voll, schaltet sich die Anlage auf dem Dach ab und stoppt den Wärmespeicher. Der Wirkungsgrad der Anlage ist abhängig davon, wie viel Sonnenenergie die Dachkollektoren aufnehmen können und wie viel davon wiederum als brauchbare Energie beim Hausbesitzer ankommt. Moderne Anlagen haben einen Wirkungsgrad von etwa 50 Prozent. In bildlicher Sprache bedeutet das: 50 Prozent der eingespeisten Energie können als thermische Energie (Warmwasser & Heizung) genutzt werden.
Vor- und Nachteile der Photovoltaikanlagen
Auch wenn die Technik sowie die Installation einer Photovoltaikanlage deutlich anspruchsvoller sind als bei Solarthermieanlagen, wird sich der Erfolg auszahlen. Doch zunächst zur Technik. Photovoltaikanlagen erzeugen durch Sonnenenergie Strom. Bildlich betrachtet ist der Ablauf wie folgt: Solarmodule für Photovoltaik werden auf dem Dach installiert und nehmen wesentlich mehr Platz ein, als oben genannte Module. Warum? Zehn Quadratmeter Platz werden durchschnittlich benötigt, um 1 kWp (= Kilowatt Peak) zu erzeugen. Diese Einheit beziffert die Höchstleistung einer Solarstromanlage. Für eine vierköpfige Familie fallen beispielweise 4 kWp an, also auch vier Zellen, sprich mehr Platz. Nun zum Weg der Sonnenstrahlen. Die gewonnene Sonnenenergie wird als Gleichstrom gespeichert. Bevor dieser Strom aber z.B. an der Steckdose genutzt werden kann, muss er erst in einen Wechselrichter gebracht, dieser steht meist im Keller. Dort wird der Gleichstrom in Wechselstrom umgewandelt. Dies ist zwar aufwendig, aber dafür geht vom gewonnenen Strom nichts verloren. Überschüssiger Strom kann entweder in das Stromnetz geleitet oder für den häuslichen Gebrauch gespeichert werden. Im Vergleich zur Solarthermieanlage hält die PV-Anlage mit einer durchchnittlichen Lebnsdauer von 25 Jahren länger. Die Anschaffung lohnt sich also. Je nach Größe kostet eine Photovoltaikanlage inklusive Installation circa 1.350 Euro pro kWp. Weitere kosten werden verursacht durch die Solarmodule, den Wechselrichter, den Netzanschluss und einen eventuellen Stromspeicher.
Vergleicht man den Wirkungsgrad beider Anlagenvarianten, dann fällt auf, dass bei der Umwandlung von Sonnenenergie in Strom (PV) deutlich mehr Energie verloren geht. Somit liegt der Wirkungsgrad hier ca. bei nur 22 Prozent. Dafür entsteht aber etwas Wertvolles: Strom. Dieser kann überaus nachhaltig genutzt werden. Einerseits lässt sich an sonnigen Tagen der Stromverbrauch eines Einfamilienhauses gut abdecken. Zweitens kann die Sonnenergie nachhaltig genutzt werden, wenn vor Ort der Anschluss an das öffentliche Stromnetz möglich ist. Somit erhält der Betreiber der PV-Anlage Geld vom Stromanbieter. Da für die Gewinnung von Solarstrom die Sonnenenergie genutzt wird, ohne auf fossile Brennstoffe zurückzugreifen, ist die Photovoltaikanlage besonders umweltfreundlich und trägt zur Verbesserung der CO2-Bilanz bei.
Tipp: Photovoltaikanlagen lohnen sich vor allem für Haushalte, die elektrisch betriebene Fahrzeuge nutzen und diese bequem zu Hause betanken wollen.
Das leisten Hybridanlagen
Um die Vorteile von Photovoltaik- und Solarthermieanlagen zu kombinieren, gibt es die Möglichkeit der Installation sog. Hybridanlagen. Allerdings ist die Effizienz einer solchen Kombination eingeschränkt, was sich auf die Wirkungsweise beider Methoden zurückführen lässt. Bei höheren Temperaturen sinkt die Leistung von PV-Anlagen wohingegen die Solarthermieanlage in diesem Moment sehr effektiv arbeitet. Somit werden bei Hybridmodellen entweder die Wärme- oder die Stromgewinnung priorisiert, was langfristig gesehen nicht sinnvoll ist. Ist also auf dem Hausdach genügend Platz vorhanden, sollten beide Systeme entweder getrennt voneinander installiert werden oder der Hausbesitzer entscheidet sich für eine Variante.
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