Sonnenenergie zur Energiegewinnung ist eine nachhaltige und umweltfreundliche Alternative zu fossilen Brennstoffen. Dabei gibt es zwei Haupttechnologien, um die Energie der Sonne zu nutzen: Photovoltaik (PV) und Solarthermie. Beide Systeme nutzen die Sonnenstrahlen, jedoch auf unterschiedliche Weise und für unterschiedliche Zwecke. Aber was ist günstiger, besser oder für wen geeignet? In diesem Artikel erklären wir die Grundlagen beider Technologien und stellen die wesentlichen Unterschiede dar.
Photovoltaik: Strom aus Sonnenlicht
Die Funktionsweise ist eigentlich ganz einfach: Photovoltaik-Technologie wandelt Sonnenlicht direkt in elektrischen Strom um. Dies geschieht durch Solarzellen, die meist aus Silizium bestehen. Wenn Sonnenlicht auf eine Solarzelle trifft, erzeugt es eine elektrische Spannung durch den sogenannten photovoltaischen Effekt. Diese Spannung kann dann genutzt werden, um elektrischen Strom zu erzeugen.
Komponenten
Ein typisches PV-System besteht aus folgenden Hauptkomponenten:
- Solarmodule: Umfassen zahlreiche Solarzellen, die den Strom erzeugen.
- Wechselrichter: Wandelt den erzeugten Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) um, der in Haushalten genutzt wird.
- Montagesysteme: Befestigen die Solarmodule auf Dächern oder im Freiland.
- Batteriespeicher: (optional) Speichern überschüssigen Strom für die spätere Nutzung.
Vorteile der Photovoltaik
- Direkte Stromerzeugung: PV-Systeme erzeugen direkt Strom, der entweder sofort genutzt, ins Netz eingespeist oder in Batterien gespeichert werden kann.
- Skalierbarkeit: PV-Anlagen können in nahezu jeder Größe installiert werden, von kleinen Hausdachanlagen bis hin zu großen Solarparks.
- Geringer Wartungsaufwand: Nach der Installation erfordern PV-Anlagen nur minimalen Wartungsaufwand
Photovoltaik eignet sich damit für die unterschiedlichsten Zwecke und rechnet sich auch für kleine Privathaushalte, insbesondere, wenn der gewonnene Strom für das E-Auto oder die Heizungsanlage genutzt werden kann. Der Platzbedarf ist dabei sehr gering und die Kosten überschaubar – vor allem in Kombination mit einem Zuschuss aus dem staatlichen Fördertopf.
Solarthermie: Wärme aus Sonnenstrahlen
Auch Solarthermie-Systeme nutzen die Wärme der Sonne – aber nicht zur unmittelbaren Stromgewinnung, sondern um Wasser oder andere Flüssigkeiten zu erhitzen. Diese Wärme kann dann wiederum genutzt werden, um Gebäude zu heizen, warmes Wasser oder sogar Strom zu erzeugen (durch solarthermische Kraftwerke).
Komponenten
Ein typisches Solarthermie-System besteht aus:
- Solarkollektoren: Absorbieren die Sonnenstrahlen und erhitzen die Flüssigkeit.
- Wärmespeicher: Speichern die erzeugte Wärme für die spätere Nutzung.
- Pumpen und Steuerungen: Zirkulieren die erhitzte Flüssigkeit und regeln den Betrieb des Systems.
Vorteile der Solarthermie
- Hohe Effizienz bei der Wärmeerzeugung: Solarthermie-Anlagen können einen Großteil der einfallenden Sonnenstrahlung in Wärme umwandeln.
- Kostengünstige Wärmeerzeugung: Besonders effektiv in sonnenreichen Gebieten zur Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung.
- Umweltfreundlich: Reduziert den Bedarf an fossilen Brennstoffen zur Wärmeerzeugung.
Solarthermie rentiert sich am ehesten für Haushalte ab drei bis vier Personen – vor allem, wenn das System in der Lage ist, einen großen Teil des Warmwasserbedarfs zu decken. Insbesondere in Kombination mit einer Fußbodenheizung ist Solarthermie eine hervorragende Lösung.
Unterschiede zwischen Photovoltaik und Solarthermie
Der Unterschied der beiden Systeme besteht vor allem in der anders gearteten Nutzung der Energie. Photovoltaik wandelt Sonnenlicht direkt in elektrischen Strom um während Solarthermie die Sonnenstrahlen zur Erzeugung von Wärme nutzt.
Daraus ergibt sich auch ein Unterschied in der Anwendungsweise: Photovoltaik eignet sich ideal für die Stromversorgung von Haushalten, Unternehmen und Netzeinspeisung. Solarthermie ist optimal für die Bereitstellung von Warmwasser, zur Raumheizung und für industrielle Prozesse.
Effizienz und Kosten
Die Effizienz von PV-Modulen liegt bei etwa 15-20%. Die Kosten für PV-Anlagen sind in den letzten Jahren gesunken, was sie wirtschaftlich attraktiv macht. Es gibt sie mittlerweile in vielen unterschiedlichen Größen und für alle möglichen Dimensionen – vom Balkonkraftwerk bis hin zum Solarpark. Zudem werden PV-Anlagen teils staatlich gefördert.
Solarthermische Kollektoren haben dafür eine höhere Effizienz bei der Umwandlung von Sonnenstrahlen in Wärme (bis zu 70-90%). Die initialen Kosten können höher sein, aber die Betriebskosten sind oft niedriger. Auch hier kann man immer noch auf einige Fördertöpfe zugreifen.
Platzbedarf
Der Platz für Photovoltaik ist meist ein völlig ungenutzter: idealerweise auf dem Dach oder alternativ auf sonnigem, freiem Gelände. Zudem werden die Module immer flacher und
effizienter und benötigen damit immer weniger Fläche. Einzig der optionale Speicher benötigt etwas Stellfläche. Bei der Solarthermie ist der Platzbedarf ein wenig größer, denn neben den Kollektoren müssen die Speichersysteme untergebracht werden.
Fazit
Sowohl Photovoltaik als auch Solarthermie bieten effiziente Wege, die Energie der Sonne zu nutzen. Die Wahl zwischen beiden Technologien hängt von den spezifischen Bedürfnissen und Gegebenheiten ab. Während Photovoltaik-Systeme ideal für die Stromerzeugung sind, bieten Solarthermie-Anlagen eine hervorragende Lösung zur Wärmeproduktion. Zusammen sind sie übrigens unschlagbar: Oftmals ergänzen sich beide Systeme und können in Kombination eine perfekte, nachhaltige und effiziente Energielösung darstellen.