In Zeiten des Klimawandels und steigender Energiekosten rücken erneuerbare Energien zunehmend in den Fokus. Wie die Entwicklung der letzten Jahre zeigt, wird besonders Solar in der breiten Masse immer beliebter und erfreut sich wachsendem Zubau. Derzeit boomt der Ausbau mit Photovoltaik. Doch Solarenergie ermöglicht nicht nur eine (teilweise) autarke Versorgung mit Strom, sondern kann auch die Quelle für Wärme sein.
Im direkten Vergleich bezüglich Neuinstallationen hat Photovoltaik momentan die Nase vorn. Während die Zahlen an Installationen hier immer mehr steigen, verzeichnet Solarthermie einen Rückgang von 2022 zu 2023 (Solarserver, Quelle BSW Solar). Die Gründe dafür sind vielfältig und vielleicht auch in den Vorteilen und Nachteilen zu finden, die Solarthermie im Vergleich zu Photovoltaik mit sich bringen. In diesem Beitrag wagen wir einen kleinen Exkurs weg vom Strom hin zur Wärme und schauen uns einmal genauer an, was die Unterschiede und Gemeinsamkeiten zwischen den Varianten zur solaren Nutzung sind, immer unter der Frage: Was ist besser Solarthermie oder Photovoltaik?
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Solarthermieanlagen - Ein Überblick
Hier bei Dein Solarspeicher Blog können wir uns eine lange Vorrede zum Thema Photovoltaik ersparen. Wie die Umwandlung von Sonnenlicht über Solarzellen zu Solarstrom funktioniert, liest du bei uns in zahlreichen Beiträgen. Darüber hinaus gehen wir ausführlich auf verschiedene Aspekte zu Photovoltaik Anlagen, Solarspeichern und Stromkosten sparen ein.
Wir haben für dich ein paar Beiträge ausgewählt, die sich mit Basiswissen Photovoltaik beschäftigen:
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Kennwerte – kompetent kompakt erklärt
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Im heutigen Beitrag widmen wir uns der Solarthermie. Was sind solarthermische Anlagen, wie funktioniert die Umwandlung von Sonnenlicht zu Wärme und worin bestehen die Vorteile einer solarthermischen Anlage zu Hause? Außerdem wollen wir vergleichen, was besser ist: Solarthermie oder Photovoltaik.
Wie funktioniert Solarthermie?
Wird Sonnenenergie in Strom umgewandelt, sprechen wir von Photovoltaik oder umgangssprachlich einfach von Solar. Wenn bei der Umwandlung von Sonnenstrahlen Wärme entsteht, ist die Rede von Solarthermie. Solarthermie und Photovoltaik fallen also beide unter den Oberbegriff Solar. Solar meint nämlich nur “die Sonne betreffend”, während Thermie übersetzt Wärme bedeutet. Wörtlich genommen ist Solarthermie nichts anderes als Wärme durch Sonne. Der Prozess der Wärmegewinnung wird für das Heizen von Gebäuden als Solarthermie Heizung, Warmwasser oder industrielle Prozesse eingesetzt.
Gut zu wissen: Solarthermie funktioniert auch umgekehrt! Zwar bisher wenig effizient, gibt es bereits Anlagen, die mittels spezieller Kältemaschinen die Wärme von Solarthermie in Kälte umwandeln können. Diese kann dann zum Beispiel zum Kühlen von Gebäuden genutzt werden und ist so für die heißen Sommertage besonders interessant. Wir sind gespannt, welche Fortschritte hier in den nächsten Jahren auf uns warten!
Und so funktioniert Solarthermie einfach erklärt:
Statt Photovoltaik Solarmodulen kommen bei Solarthermie Solarkollektoren, auch Sonnenkollektoren oder Solarthermie Panel genannt, zum Einsatz. Sie besitzen eine gläserne Oberfläche, während sich darunter eine dunkel beschichtete Metallfläche befindet. Diese wird bei Solarkollektoren als Absorber bezeichnet. Sobald Sonnenstrahlen auf die Absorberschicht treffen, wird Wärme abgegeben. Ein Rohrleitungssystem mit einer Wärmeträgerflüssigkeit ist dafür zuständig, die durch Sonnenlicht entstandene Wärme weiterzuleiten. Die Wärmeträgerflüssigkeit besteht meist aus einem Gemisch von Wasser und Frostschutzmittel. In diesem Schritt ist eine optimale Isolierung des Rohrsystems notwendig, um keinen unnötigen Wärmeverlust hervorzurufen. Das Rohrleitungssystem transportiert die Wärmeträgerflüssigkeit zur Solarkreispumpe, die die aufgeheizte Flüssigkeit zum Wärmespeicher weiterleitet. Aus dem Wärmespeicher kann dann Warmwasser bezogen bzw. die Heizung betrieben werden, sofern es sich um eine kombinierte Solarthermieanlage handelt. Der Wärmespeicher ist in diesem Anlagensystem mit einem Solarspeicher bei Photovoltaikanlagen in der Funktion gleich: Strom bzw. Wärme speichern und für einen späteren Bedarf zur Verfügung stellen. Die abgekühlte Wärmeträgerflüssigkeit wird zurück zu den Solarkollektoren geleitet und der Kreislauf beginnt erneut.
Zusätzlich gibt es innerhalb eines Solarthermie Systems noch einen Heizkessel. Dieser deckt bei nicht ausreichender Wärme aus dem Wärmespeicher den restlichen Bedarf per automatischer Zuschaltung ab.
Der Unterschied zwischen Solarzelle und Solarkollektor
Wie du gerade gelesen hast, ist das Grundprinzip mit der Umwandlung von Sonnenlicht in eine Art Energie, von Solarthermie ähnlich wie Photovoltaik. Da stellt sich die Frage, ob Solarzellen gleich Solarkollektoren sind oder ob es darin einen Unterschied gibt.
Wenn wir nicht von hybriden Solarmodulen ausgehen, dann ist ein Solarpanel für Wärmegewinnung unbrauchbar. Das Selbe gilt für Sonnenkollektoren, die keinen Solarstrom erzeugen können. Der Unterschied besteht im Aufbau, um die nötige Umwandlung auch gewährleisten zu können. Solarzellen bestehen aus unterschiedlichen Materialien, die in dünnen Schichten auf einen Träger aufgebracht werden und Lichtwellen eines bestimmten Spektrums “einfangen” können, wodurch Elektronen zu wandern beginnen und ein Stromkreis entsteht. Solarkollektoren hingegen benötigen eine spezielle Trägerflüssigkeit, um die entstandene Wärme zu transportieren.
So sprechen wir bei Solarzellen von monokristallin, polykristallin, Dünnschicht, organisch oder Tandem-Solarzellen. Bei solarthermischen Anlagen besteht die Wahl zwischen Vakuumröhrenkollektoren und Flachkollektoren.
Flachkollektoren für die beste Preis-Leistung
Für den Großteil an Solarthermieanlagen werden Flachkollektoren gewählt, obwohl diese einen geringeren Wirkungsgrad besitzen. Sie bestehen aus einer Glasscheibe samt darunter liegenden schwarzen, metallischen Absorber und der Wärmeträgerflüssigkeit unter dem Absorber. Flächenkollektoren sind in ihrer Technologie lang erprobt, robust und gelten als besonders haltbar. Zudem ist die Montage schnell erledigt und die Kollektoren überzeugen dank der schwarz unterlegten Glasflächen mit einer einheitlich eleganten Optik. Nachteilig trotz geringeren Anschaffungskosten im Vergleich zu Vakuumröhrenkollektoren, ist die benötigte große Fläche, ein hohes Eigengewicht pro Quadratmeter und die deutliche Leistungsminderung bei hohen Temperaturen.
Vorteile von Vakuumröhrenkollektoren
Die zweite Möglichkeit sind Vakuumröhrenkollektoren, die im Vergleich teuer und damit deutlich weniger auf Dächern und an Fassaden zu finden sind. Die Vakuumröhrenkollektoren überzeugen mit hohen Wirkungsgraden auch bei schlechteren Lichtverhältnissen oder Solarthermie im Winter. Dadurch benötigen sie eine kleinere Fläche und können außerdem auf Flach- und Steildächern sowie Fassaden installiert werden. Und sie zeichnen sich meist mit weniger Eigengewicht als Flachkollektoren aus. Doch Fortschritt kostet Geld, weshalb diese Art Sonnenkollektoren teuer in der Anschaffung sind. Zudem kann eine weniger integrierbare Montage “ins” Dach auch zum optischen K.o. Kriterium werden.
Solarthermische Anlagen nutzen Sonnenenergie zur Erzeugung von Wärme. Sie bestehen aus Kollektoren, die Sonnenlicht in Wärme umwandeln, und einem Wärmespeicher, der die gewonnene Wärme speichert. Diese Systeme werden häufig zur Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung in Wohngebäuden eingesetzt. Die Vorteile sind eine umweltfreundliche Energiequelle und reduzierte Energiekosten.
Die Kosten für Solarthermie-Anlagen variieren je nach Größe und Art der Installation. Im Durchschnitt liegen die Kosten für ein System zur Warmwasserbereitung zwischen 4.000 und 8.000 Euro. Für größere Anlagen zur Heizungsunterstützung können die Kosten bis zu 15.000 Euro betragen. Förderungen und Zuschüsse können die Investitionskosten jedoch erheblich senken. Es ist ratsam, mehrere Angebote einzuholen und die Wirtschaftlichkeit zu prüfen.
Ein Solarkollektor ist ein Gerät, das Sonnenstrahlung in Wärme umwandelt. Er wird häufig in solarthermischen Anlagen eingesetzt, um Warmwasser zu erzeugen oder Heizungsanlagen zu unterstützen. Es gibt verschiedene Typen von Solarkollektoren, darunter Flachkollektoren und Vakuumröhrenkollektoren, die jeweils unterschiedliche Effizienzgrade und Anwendungsmöglichkeiten bieten. Solarkollektoren tragen zur Nutzung erneuerbarer Energie bei und helfen, Energiekosten zu senken.
Solarthermische Anlagen haben einige Nachteile, wie hohe Anschaffungskosten, die Abhängigkeit von Sonnenschein, wodurch die Effizienz in den Wintermonaten sinkt, und den Bedarf an ausreichend Platz für die Kollektoren. Zudem kann die Installation komplex sein und erfordert oft regelmäßige Wartung. In Regionen mit wenig Sonnenstrahlung sind sie möglicherweise weniger rentabel.
Die Wahl zwischen Solarthermie und Photovoltaik hängt von Ihren Bedürfnissen ab. Solarthermie ist ideal für die Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung, während Photovoltaik Strom erzeugt, der ins Netz eingespeist oder für den Eigenverbrauch genutzt werden kann. Solarthermie hat eine höhere Effizienz bei der Wärmegewinnung, während Photovoltaik vielseitiger ist und auch bei geringer Sonneneinstrahlung funktioniert. Berücksichtigen Sie Ihren Energiebedarf, die verfügbaren Flächen und mögliche Förderungen, um die beste Entscheidung zu treffen.
Vorteile und Nachteile von Solarthermie
Jetzt haben wir dir einen Überblick über den Aufbau von Solarthermie Anlagen, deren Bestandteile und deren Funktion sowie Verwendung vereinfacht erklärt. Folgend werfen wir einen Blick auf die Vorteile und Nachteile von Solarthermie und stellen einmal kurz gegenüber, ob sich solarthermische Anlagen 2024 noch lohnen.
Diese Vorteile bringen Solarthermische Anlagen
- Solarthermieanlagen benötigen keine riesigen Flächen, um gute Erträge zu erzielen, da die Solarkollektoren eine hohe Effizienz besitzen.
- Dank der Effizienz unterstützen auch kleinere solarthermische Anlagen den Einstieg in erneuerbare Energien rentabel. Besonders in Kombination mit einer konventionellen Heizung.
- Wie ihre Verwandten besitzen Solarthermie-Systeme eine hohe Lebensdauer und kaum Wartungsaufwand. Das schont den Geldbeutel und die Nerven.
- Solar für die Produktion von Wärme zu nutzen ist nachhaltig und unterstützt den Umweltschutz sowie die Energiewende.
- Sonnenenergie ist endlos, also geht der Rohstoff für Solarthermie nicht aus.
Darum lohnt sich Solarthermie nicht
- Ist im Sommer die Sonnenkraft am höchsten, werden am wenigsten beheizte Räume benötigt.
- Solarthermie Winter: Umgekehrt kann im Winter deutlich weniger Wärme aufgrund der Temperaturen und Sonneneinstrahlung gewonnen werden, obwohl sie hier am meisten benötigt wird.
- Eine Installation ist aufwendig, da das Rohrsystem bestmöglich isoliert sein muss, um keine Wärme unterwegs zu verlieren.
- Wärme kann nicht unendlich lang gespeichert werden.
Eine Solarthermieanlage lohnt sich aus unserer Sicht für Haushalte mit mehr als zwei Personen, um den Aufwand und die Anschaffungskosten (ca. ab 500€ pro m²) rentabel gestalten zu können. Generell ist Solarthermie eine super Möglichkeit für Hausbesitzer auch kleinere Dachflächen oder gut gelegene Fassaden zu nutzen und daraus Wärme zu gewinnen. Damit kann aktiv Einfluss auf die Selbstversorgung und die eigenen Energiekosten genommen werden. Außerdem ist eine Solarthermie-Anlage eine Möglichkeit, fossilen Brennstoffen entgegenzutreten und erneuerbare Energien zu nutzen. Ob die solarthermische Anlage letztendlich sinnvoll ist, hängt immer von den individuellen Wünschen, Ansprüchen und Gegebenheiten ab. Deshalb gilt auch hier: Nur eine optimal und individuell angepasste Anlage, rentiert sich langfristig wirklich.
Was ist nun besser: Photovoltaik oder Solarthermie?
Vielleicht ist es mit unserem Artikel schon deutlich geworden, dass es eine eindeutige Antwort auf diese Frage leider nicht gibt. Beide Systeme haben für sich Vorteile und spezifische Nachteile. Beide Anlagen kosten Geld und sind abhängig von der Kraft der Sonne und damit eingeschränkt in ihrer Funktion in Schlechtwetterzeiten.
Generell lohnt sich Solarthermie auch bei kleineren Flächen mit Solarkollektoren, während Photovoltaik eher mit größeren Flächen viel Ersparnis in puncto Energiekosten bringt. Dafür ist der Installationsaufwand eines solarthermischen Systems höher und meist teuer im Vergleich, da ein weiteres Heizsystem installiert werden muss, was bei Photovoltaik nicht der Fall ist. In puncto Kosten sind solarthermische Anlagen meist günstiger als Solaranlagen, dafür bringt Photovoltaik langfristig eher die deutlichere Kostenersparnis und die Anlagen rentieren sich schneller. Zudem ist Photovoltaik vielfältiger in den Optionen, da hier mobile Varianten, wie Solartaschen, autarke Inselanlagen, kleine Balkonkraftwerke und große Solaranlagen zur Verfügung stehen. Bei Solarthermie entfallen diese Optionen und sind daher auch für Mieter kaum interessant.
Für einen Überblick haben wir hier die Vorteile und Nachteile der Solarsysteme gegenübergestellt.
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Maria
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