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Photovoltaik und Solarthermie

Photovoltaik und Solarthermie

© banksphoto / iStock

Photovoltaik und Solarthermie werden häufig verwechselt, unterscheiden sich aber grundlegend hinsichtlich ihrer Technik. Wir informieren über die beiden Arten von Solarenergie und geben einen Überblick ihrer Vor- und Nachteile. So können Sie herausfinden, welche Anlage besser zu Ihnen passt.

Wer sein Hausdach zur Energieerzeugung nutzen möchte, wird sich schnell die Frage stellen, ob sich eher eine Photovoltaikanlage oder eine Solarwärmeanlage lohnt. Da beide Techniken um eine begrenzte Dachfläche konkurrieren, sollte der Hausbesitzer anhand seiner Präferenzen entscheiden. Dabei handelt es sich jedoch nicht immer um eine Entweder-oder-Entscheidung. Auch die kombinierte Dachbelegung mit Photovoltaik und Solarthermie kann sinnvoll sein.

Photovoltaik oder Solarthermie?
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Was unterscheidet beide Techniken?

Grundsätzlich sollte eine Entscheidung zwischen Photovoltaik und Solarthermie aufgrund der verwendeten Technik fallen. Bei Solarthermie handelt es sich um die Erzeugung von Wärme durch die Sonne. In Solarkollektoren wird diese „gesammelt“ und durch ein Rohrsystem zur Heizung geliefert. Von hier aus wird die so gewonnene Solarwärme zur Brauchwassererwärmung oder zur Heizungsunterstützung eingesetzt.

Photovoltaik hingegen hat nichts mit Wärme zu tun, sondern beschreibt den Prozess der Stromgewinnung aus Sonnenlicht. Dieser Solarstrom kann zur Deckung des Eigenbedarfs eingesetzt oder in das Stromnetz eingespeist werden. Hierfür erhält der Anlagenbetreiber die sogenannte Einspeisevergütung nach dem Erneuerbare-Energien-Gesetz.

Welches System lohnt sich finanziell?

Aufgrund der unterschiedlichen Anwendungszwecke muss man auch die Rentabilität getrennt ermitteln. So werden bei der Wirtschaftlichkeitsanalyse einer Solarwärmeanlage immer die eingesparten Heizkosten angesetzt. Grundsätzlich kann man daher sagen, dass sich eine Solarthermieanlage eher dann loht, wenn diese mit einer ansonsten „teuren“ Heizung – etwa einer Gas- oder Ölheizung – kombiniert wird.

Eine Photovoltaikanlage finanziert sich demgegenüber sowohl durch die eingesparten Kosten für den Stromverbrauch als auch durch die Einspeisevergütung. Da diese Vergütung mittlerweile geringer ist als die mit dem Eigenverbrauch eingesparten Stromkosten, ist eine Photovoltaikanlage umso rentabler, desto mehr Strom selbst abgenommen werden kann.

Ob sich die Installation einer Photovoltaikanlage für Sie lohnt, können Sie schnell mit unserem Photovoltaik-Rechner ermitteln.

Umweltfreundliche und unabhängige Energieversorgung

Neben der reinen Wirtschaftlichkeitsbeurteilung spielen vielfach auch Gründe wie Umweltfreundlichkeit und Unabhängigkeit der eigenen Energieversorgung eine wichtige Rolle. Beide Systeme schneiden im direkten Vergleich ähnlich gut ab, sie nutzen umweltfreundliche Solarenergie und ersetzen damit fossil erzeugte Energie, wodurch CO2-Emissionen reduziert werden.

Ähnlich verhält es sich mit dem Kriterium Unabhängigkeit. Mit beiden Systemen kann – je nach Größe der vorhandenen Dachfläche – ein mehr oder weniger bedeutender Anteil des Strom- bzw. Wärmebedarfs gedeckt werden. Aufgrund der hiesigen Wetterbedingungen ist eine vollständige Energieversorgung mit Photovoltaik und Solarthermie in einem Einfamilienhaus in den meisten Fällen jedoch nicht möglich.

Entscheidungshilfe für Photovoltaik oder Solarthermie

Wer sich nicht sicher ist, welches System für die eigenen Zweck sinnvoller ist, kann sich durchaus auch für eine Kombination beider Techniken entscheiden. In vielen Fällen setzt man dabei auf eine Solarthermieanlage zur Trinkwassererwärmung. Dies erfordert für ein Einfamilienhaus einen Platzbedarf von ungefähr eineinhalb Quadratmetern pro Person. Den übrigen Teil des Daches kann man mit einer PV-Anlage bedecken. Beide Techniken müssen dabei nicht zwangsläufig zur gleichen Zeit installiert werden.

Wer sich zunächst für eine Photovoltaikanlage entscheidet, sollte darauf achten, dass genügend Platz für eine spätere Solarthermieanlage vorhanden bleibt und bereits Leerrohre für die Zuleitungen vom Solarthermiekollektor in den Keller gelegt werden. Dies spart Kosten, wenn die Installation der Solarthermieanlage für die Heizung zu einem späteren Zeitpunkt erfolgt.

Wer sein Hausdach zur Energieerzeugung nutzen möchte, wird sich schnell die Frage stellen, ob sich eher eine Photovoltaikanlage oder eine Solarwärmeanlage lohnt. Da beide Techniken um eine begrenzte Dachfläche konkurrieren, sollte der Hausbesitzer anhand seiner Präferenzen entscheiden. Dabei handelt es sich jedoch nicht immer um eine Entweder-oder-Entscheidung. Auch die kombinierte Dachbelegung mit Photovoltaik und Solarthermie kann sinnvoll sein.

Wie funktioniert eine Solarthermieanlage und was leistet sie?
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Die Funktionsweise von Solarthermie

„Das Prinzip von Solarthermie-Anlagen kennt jeder von einem Gartenschlauch im Sommer: Liegt dieser in der prallen Sonne, wird das Wasser im Schlauch nach kurzer Zeit sehr heiß. Und auf diesem Prinzip bauen Solarwärmeanlagen auf“, erklärt Christina Rocker von der Deutschen Energieagentur (Dena).

Konkret sieht das so aus: Solar-Kollektoren, die in der Regel auf dem Dach eines Hauses installiert werden, enthalten eine spezielle Flüssigkeit. Diese wird durch die Sonneneinstrahlung erhitzt. Das heiße Fluid wird durch eine Umwälzpumpe von den Kollektoren über ein Rohrsystem in einen Solar-Wärmespeicher gepumpt. Dort entzieht ein Wärmetauscher der Flüssigkeit die Wärme. Abgekühlt wird die Flüssigkeit wieder in die Kollektoren auf das Dach gepumpt. Die Wärmeenergie wird in einem Pufferspeicher zur Verfügung gehalten, bis sie im Haus gebraucht wird.

Nutzung zur Brauchwassererwärmung oder Heizungsunterstützung

Wärmeenergie kann dafür eingesetzt werden, das im Haus benötigte Wasser zu erwärmen. Ebenfalls möglich ist aber auch eine Heizungsunterstützung. Die Voraussetzungen dafür sind allerdings unterschiedlich. „Wer Solarthermiekollektoren lediglich für die Erwärmung des Brauchwassers nutzen möchte, kommt mit etwa drei bis fünf Quadratmetern Kollektorfläche aus. Das lässt sich in Deutschland auf jedem Haus in jeder Region machen, da die Kollektoren so gut sind, dass bereits diffuses Licht für die entsprechende Leistung ausreicht“, sagt Wolf-Dieter Dötterer vom GIH Bundesverband der Gebäudeenergieberater, Ingenieure, Handwerker.

Wer neben der Brauchwassererwärmung auch die Heizung über Solarthermie regeln möchte, sollte schon 12 bis 15 Quadratmeter Fläche vorhalten. „Ein Energieberater sollte im Vorfeld auf Basis der Region, der Lage des Hauses und Ausrichtung des Dachs errechnen, welche Lösung jeweils auch wirtschaftlich Sinn macht“, rät Dötterer. Einschränkungen könne es geben, wenn die Ausrichtung des Hauses sehr ungünstig ist oder es in einem dunklen Tal steht.

Optimal ausgerichtet werden die Kollektoren nach Süden, Süd-Osten oder Süd-Westen. Schattenflächen durch Bäume sollten vermieden werden. „Die Kollektoren können prinzipiell auf jeder Art von Dach angebracht werden. Üblicherweise überprüft man die Dachkonstruktion aber zuvor, da es wirtschaftlich wenig Sinn macht, Kollektoren zu installieren, wenn zwei oder drei Jahre später eine Dachsanierung ansteht“, sagt Dötterer.

Die Nutzung von Solarthermiekollektoren auf Mehrfamilien- oder Mietshäusern ist übrigens vor allem deshalb unüblich, da die Abrechnung schwierig sei.

Pufferspeicher sind notwendig für Solarthermie

Ohne Pufferspeicher funktioniert Solarthermie allerdings nicht. „Sonst kann die Anlage nicht effizient arbeiten, da die gesammelte Energie verloren geht“, erklärt Dötterer. Das sollten Eigenheimbesitzer bedenken. Denn die Speicher benötigen Platz. „Während bei der Nutzungsvariante Brauchwasser für ein Einfamilienhaus rund zwei bis vier Quadratmeter für die Speicher ausreichen, muss man für Heizung und Brauchwasser mit mindestens fünf bis zehn Quadratmetern Fläche rechnen“, sagt der Energieberater. Der genaue Bedarf hängt aber auch von der Haushaltsgröße ab. Die Pufferspeicher enthalten Wasser und sind in der Regel etwa mannshohe und gut isolierte Zylinder mit einem Durchmesser von rund 80 Zentimetern.  

Auch wer die Kollektoren für das Heizen des Hauses nutzen möchte, muss  bedenken, dass er dennoch eine zweite Heizung vorhalten muss – denn das ist gesetzlich vorgeschrieben. „Solange genug Energie aus den Kollektoren im Pufferspeicher vorhanden ist, schaltet sich die Heizung aber nicht ein“, sagt Dötterer. Die verschiedenen Wärmesysteme können problemlos miteinander gekoppelt werden.

Verschiedene Kollektorarten

Die Lebenserwartung der Kollektoren liegt mittlerweile bei gut 20 bis 30 Jahren. Flachkollektoren gelten als robuster. Röhrenkollektoren erreichen allerdings eine um zehn bis 15 Prozent höhere Ausbeute, da sie aufgrund ihrer Form das Licht besser einfangen. „Röhrenkollektoren kann man heute durchaus empfehlen, da sie immer besser werden und zudem einzeln an das System angeschlossen werden. Selbst wenn mal ein Austausch notwendig wird, ist dieser also unkompliziert“, so Dötterer.

Kosten für Solarthermie

Für die Warmwassererwärmung eines durchschnittlichen Einfamilienhauses müssen Immobilienbesitzer rund 3.000 bis 5.000 Euro investieren. Wer Solarthermie zusätzlich zur Heizungsunterstützung nutzen möchte, muss mit rund 8.000 bis 10.000 Euro rechnen. „Nach oben sind zwar keine Grenzen gesetzt, aber man sollte bei der Planung die Wirtschaftlichkeit genau im Blick behalten“, rät der Energieberater. Denn größer heißt nicht unbedingt auch effizienter.

Fördermöglichkeiten für Solarthermie

Immobilienbesitzer müssen die Kosten nicht allein tragen. Im Rahmen der Förderung regenerativer Energien werden Solarthermieanlagen subventioniert. Das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (Bafa) zum Beispiel vergibt für Solarthermieanlagen bis zu einer Größe von 40 Quadratmetern Zuschüsse in Höhe von bis zu 3.600 Euro. Außerdem unterstützt die Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) die Anschaffung von Solarkollektoranlagen mit einem günstigen Kredit.

Vorteile von Solarthermieanlagen

  • Solarthermieanlagen können die Trinkwarmwassererwärmung und zusätzlich einen Teil der Raumwärme übernehmen.

  • Solarthermieanlagen lassen sich mit allen anderen Heizsystemen kombinieren.

  • Solarthermieanlagen sind ökologisch sinnvoll.

  • Die Kollektoren lassen sich auf nahezu jedes Dach bauen und fast überall effizient nutzen.

  • Sonnenenergie kostet im Gegensatz zu Öl und Gas nichts.

  • Eine Solarthermieanlage liefert in den warmen Monaten meist genug Energie, um den Warmwasserbedarf eines Hauses zu decken.

Nachteile von Solarthermieanlagen

  • Am Anfang muss in die Anlage investiert werden.

  • Die Pufferspeicher benötigen Platz im Haus. Größere Anlagen zur Heizungsunterstützung eignen sich daher nicht für kleine Häuser.

  • Solarthermieanlagen benötigen immer ein zusätzliches Heizungssystem, auch wenn dieses nicht genutzt wird.

Energiesparen ist Ihnen zu wenig? Mit einer Photovoltaikanlage plus Batteriespeicher können Sie selbst Sonnenstrom produzieren und sich so ein Stück Unabhängigkeit schaffen. Immonet verrät, wie das funktioniert.

Photovoltaik oder Solarthermie?
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Geeignete Speicher finden

Nach der Phase, in der es sich vor allem lohnte, den Strom ins Netz einzuspeisen, hat seit einiger Zeit die Phase des Eigenverbrauchs begonnen. Der Hausbesitzer, der Beleuchtung und Kühlschrank, Waschmaschine und Geschirrspüler mit kostenlosem Sonnenstrom aus seiner Photovoltaikanlage betreiben will, sieht sich allerdings mit dem Grundproblem erneuerbarer Ener­gien konfrontiert:

  • Wie bringt man Bedarf und Leistung zur Deckung?
  • Was passiert mit dem überschüssigen Sonnenstrom, der tagsüber produziert wird?
  • Und woher kommt der Strom für Haushaltsgeräte, Licht & Co., wenn bei Dunkelheit oder schlechtem Wetter nicht genügend Solarstrom zur Verfügung steht?

Die Antwort: Geeignete Speicher müssen her. Ohne Batterien ist ein Eigenverbrauchsanteil von etwa 20 Prozent realistisch. Mit ­einem passenden Solarspeicher lässt sich dieser Anteil auf 60 bis 80 Prozent steigern.

„In der Zukunft werden Einspeisevergütung und Strompreis so weit auseinanderklaffen, dass sich der Einsatz dezentraler Speicher für Endkunden lohnen wird“, prophezeit Batterieexperte Matthias ­Vetter vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme. „Mit etwas größer ausgelegten Photovoltaik-Batteriesystemen sind auch in Deutschland solare Deckungsanteile von bis zu 80 Prozent in Ein- und Mehrfamilienhäusern möglich.“

Auch der Bundesverband Solarwirtschaft erwartet daher einen verstärkten Einsatz von Batteriespeichern und modernen Energie­managementsystemen. „Solarstrom selbst zu erzeugen und selbst zu nutzen wird immer attraktiver“, erläutert Geschäftsführer Carsten Körning. „Der Trend ist der eigene Solarspeicher, mit dem sich Solarenergie zeitversetzt nutzen und die Abhängigkeit vom Stromversorger reduzieren lässt.“

Fast alle großen Photovoltaikanbieter haben auch bereits Speicherlösungen für private Eigenheime im Angebot. Die Kosten verringern sich von Jahr zu Jahr.

Günstiges Darlehen von der KfW

Um der Speichertechnologie zum Durchbruch zu verhelfen, wird die Anschaffung von Solarbatterien seit Mai 2013 staatlich gefördert. Von der KfW gibt es zinsgünstige Darlehen mit einem Tilgungszuschuss oder einen direkten Zuschuss zu den Anschaffungskosten des Speichers. Für Solaranlagen mit Speicher ist ein intelligentes Steuerungssystem erforderlich, das für die richtige Verteilung der Stromflüsse im Haus sorgt. Vorrang hat der von der Solaranlage produzierte Strom.

Wird mehr Energie verbraucht, als die Anlage liefert, wird zusätzlich die Batterie entladen. Erst wenn deren Kapazität erschöpft ist, kommt Strom aus dem Netz zum Einsatz. Umgekehrt wird nur überschüssiger Strom ins Netz eingespeist. Das ist der Fall, wenn im Haus wenig verbraucht wird und die Batterie voll ist. Experten rechnen damit, dass die Preise für Batterien in den nächsten drei bis vier Jahren um rund 50 Prozent sinken und die Nachfrage parallel weiter steigen wird. Der Bundesverband Solarwirtschaft e.V. (BSW-Solar) setzt nicht zuletzt auf die geplante Förderung. Eine Initialzündung für dezentrale Batteriespeicher sei dringend erforderlich, um rasch Fortschritte auf technischer Seite und vor allem bei den Kosten erzielen zu können.

Unterschiedlicher Wirkungsgrad der Anlage

Je nach Wirkungsgrad der Anlage wird für ein Kilowatt Leistung eine Fläche von etwa acht bis neun Quadratmetern benötigt. In Deutschland können damit pro Jahr etwa 850 bis 900 Kilowattstunden Solarstrom erzeugt werden. Der ins Netz eingespeiste Solarstrom wird mit einem gesetzlich festgelegten Betrag vergütet. Der bei Inbetriebnahme der Anlage gültige Satz wird 20 Jahre lang gezahlt.

Finanzieller Vorteil durch Eigenverbrauch

Beim Eigenverbrauch des Solarstroms ergibt sich der finanzielle Vorteil aus den ersparten Stromkosten für den nicht benötigten Haushaltsstrom aus dem Netz. Je teurer der Strom am Markt, desto höher ist der Vorteil durch den selbst produzierten Sonnenstrom.

Seit vielen Jahren gibt es in Deutschland die Einspeisevergütung. Sie ist im Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) festgeschrieben und regelt, wie Strom aus regenerativen Energien vergütet wird. Eigenheimbesitzer profitierten in den vergangenen Jahren vor allem von hohen Fördersätzen für Photovoltaik, die viele dazu bewogen haben, eine eigene Solarstromanlage aufs Dach zu schrauben.

Einspeisevergütung für Photovoltaik-Anlagen
© Cindy Shebley / iStock

Rendite als Motiv

Die Motivation von nahezu jedem Bauherrn in den vergangenen Jahren bestand nicht darin, den erzeugten Solarstrom selbst zu nutzen. Stattdessen wurde der Strom fast vollständig ins öffentliche Netz eingespeist und sicherte dem Anlagenbetreiber eine ordentliche Rendite. Denn die Einspeisevergütung wog die Investitionskosten nach mehreren Jahren auf und warf ab diesem Zeitpunkt Jahr für Jahr einen Gewinn ab. So lange, bis die Einspeisevergütung nach 20 Jahren Förderzeitraum ausläuft.

Anschubfinanzierung wird zurückgefahren

Photovoltaik als reines Investitionsobjekt war jedoch nicht im Sinne des Erfinders. Denn die Einspeisevergütung war als Anschubfinanzierung geplant, um dem Photovoltaik-Markt in Deutschland auf die Beine zu helfen. Aus diesem Grund wurde und wird die Einspeisevergütung seit ihrer Einführung im Jahr 2000 kontinuierlich abgesenkt, um mit den fallenden Preisen für Photovoltaik-Anlagen Schritt zu halten. Von damals 50 Cent pro eingespeister Kilowattstunde (kWh) auf einen Wert, der im Januar 2019 gerade einmal bei 11,47 Cent für Anlagen mit einer Leistung bis zu 10 kWh lag. Hinzu kommen weitere Einschränkungen, wonach selbst verbrauchter Strom nicht mehr vergütet wird (wie noch in den Jahren 2009 bis 2012).

Während die Vergütung für die Einspeisung ins Stromnetz verringert wird, bleibt die Nutzung von selbsterzeugtem Solarstrom für Betreiber privater Anlagen weiterhin attraktiv. Denn die Einsparungen gegenüber eingekauftem Strom sind nicht unerheblich. Experten empfehlen einen Eigenverbrauch von mindestens 40 Prozent des selbsterzeugten Stroms aus Solarenergie. Anders sieht es für größere Anlagen zur Stromerzeugung aus. Denn bei Anlagen mit einer Leistung von mehr als 10 kWh werden seit 2017 40 Prozent des erzeugten Stroms mit der EEG-Umlage belastet – und zwar auch dann, wenn der Strom selbst verbraucht wird.

Von der Rendite zum Eigenverbrauch

Angesichts dieser Konditionen wäre der naheliegende Rückschluss verfehlt, eine private Photovoltaik-Anlage zu kaufen würde sich nicht mehr lohnen. Denn zum einen fallen die Preise für Photovoltaik-Module aufgrund der internationalen Konkurrenz aus Fernost noch immer leicht. Die Renditeerwartung kann trotz sinkender Einspeisevergütung also noch so lange Schritt halten, wie sich die Anschaffungskosten für eine Photovoltaik-Anlage weiter vergünstigen. Mit einem guten Angebot lässt sich in sehr sonnigen Regionen in Deutschland noch immer eine passable Rendite erwirtschaften.

Und zum anderen hat die stark sinkende Einspeisevergütung einen weiteren Anreiz-Effekt. Nachdem Photovoltaik-Anlagen in den vergangenen Jahren nahezu ausschließlich als Geldanlage gebaut wurden, ändert sich mehr und mehr das Investitionsinteresse. Heute und in Zukunft wird es immer lukrativer, den selbst erzeugten Strom zu verbrauchen statt ihn einzuspeisen – womit eine stromerzeugende Anlage ihren eigentlichen Zweck erfüllt.

Netzparität ist erreicht

Im Laufe des Jahres 2011 gab es selbst in der höchsten Vergütungsklasse (kleine Photovoltaik-Anlagen bis 10 kWp) erstmals weniger Geld für die eingespeiste Kilowattstunde Solarstrom, als die Kilowattstunde Strom beim Energieversorger kostete. Strom wurde also günstiger eingespeist und musste teurer eingekauft werden. Dieses Missverhältnis hat sich bis heute verstärkt. Haushaltsstrom hat sich weiter verteuert, die Einspeisevergütung wurde geringer. Diese Differenz wächst weiter und ist ein neuer Anreiz, in eine eigene Photovoltaik-Anlage zu investieren, um Strom selbst günstiger zu erzeugen und zu verbrauchen.

Zu den besten Konditionen bauen

Wer sich heute eine Photovoltaik-Anlage für die Eigenstromerzeugung kauft, ist zusätzlich auf einen Stromspeicher angewiesen. Denn die Photovoltaik-Anlage produziert überwiegend dann Strom, wenn niemand zu Hause ist, um den Strom zu verbrauchen. Um diesem neuen Investitionsinteresse wiederum Anschub zu leisten, werden seit Mai 2013 Stromspeicher für Photovoltaik-Anlagen staatlich gefördert. Das geschieht zum einen durch zinsgünstige Kredite der KfW-Bankengruppe und zum anderen durch Zuschüssen für die Tilgung aus Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie. Die Anschaffung wird mit maximal 600 Euro pro Kilowatt Peak (kWp) gefördert.

Aber selbst mit einem Stromspeicher lässt sich nicht der gesamte erzeugte Strom nutzen. Ein Teil wird weiterhin ins öffentliche Netz fließen und mit der Einspeisevergütung verrechnet werden. Deshalb ist bei einer Entscheidung für eine Photovoltaik-Anlage gesunde Eile geboten. Denn mit jedem Monat sinkt die Einspeisevergütung um einige Prozentpunkte gegenüber dem Vormonat. Erst wenn die Photovoltaik-Anlage in Betrieb genommen wurde, gilt die in diesem Monat angesetzte Einspeisevergütung fest für die nächsten 20 Jahre. Verzögert sich die Inbetriebnahme um ein bis zwei Monate, gibt es auf zwanzig Jahre gerechnet entsprechend weniger Geld für den eingespeisten Strom. Wie hoch die Einspeisevergütung für die kommenden Monate ausfällt, gibt die Bundesnetzagentur bekannt.