Das Wörtchen „oder“ limitiert dein Denken. So, das gesagt, kommen wir zum Thema: Photovoltaik oder Solarthermie. Was machst du mit den Sonnenstrahlen, Strom oder Wärme? Diese Frage wurde mir schon ein paar mal gestellt und meine Antwort ist: „Das kommt drauf an.“ Direkt darauf stelle ich die Gegenfrage „Warum ‚oder‘ ?“ Womit wir wieder beim ersten Satz dieses Artikels wären, durch das Wörtchen „oder“ beschränkst du dich auf EINE Option. Für uns zum Beispiel ist es aber optimal, beides zu verwenden.
Inhalt
Was ist der Unterschied zwischen Photovoltaik und Solarthermie?
Ich rede hier von diesen Platten, die du bestimmt schon auf einigen Dächern gesehen hast. Es sind mal mehr mal weniger Platten und sie sehen dann auch noch unterschiedlich aus. Kurz gesagt, du kannst entweder Wasser auf deinem Dach warm machen, oder Strom produzieren.
Photovoltaik – das Kraftwerk auf dem Dach.
Sie sind meistens bläulich und tauchen im größeren Rudel auf, die Photovoltaik Paneele. Damit kannst du Strom produzieren und entweder selber verbrauchen, oder an deinen Stromlieferanten verkaufen. Früher hieß es, je mehr desto besser, heute gibt es eine Obergrenze für private Haushalte. Du kannst natürlich mehr Fläche abdecken, allerdings ändern sich dann die steuerlichen Aspekte drastisch.
Solarthermie – Heißwasser und Heizung kostenlos.
Möchtest du warmes Wasser im Haus haben, gibt es sehr viele Möglichkeiten. Eine davon ist Solarthermie. Wenn die Sonne ausreichend scheint, zirkuliert eine Flüssigkeit in den Solar Paneelen und deinem Speicher. So wird die Wärme der Sonne vom Dach an dein Warmwasser abgegeben und es wird warm.
Wie die Wärme genutzt wird, kommt ganz auf deine Installation an. Du kannst entweder direkt dein Brauchwasser (also das was aus der Dusche und dem Wasserhahn) kommt warm machen, oder ein System mit Heizungsunterstützung nehmen. Da die Sonne allerdings nicht durchgehend scheint brauchst du noch eine Zusatzlösung um dein Wasser warm zu machen. Das kann Gas,Strom, Öl oder sogar Holz sein.
Was lohnt sich denn nun besser?
Die Frage was sich besser lohnt, kann ich nicht beantworten. Wir haben genug Dachfläche nach Süden ausgerichtet um beide Systeme zu installieren. Solarthermie mit Heizungsunterstützung und Photovoltaik zur Stromerzeugung. Wenn du dein Haus und dein Wasser mit Strom heizt, also eine Wärmepumpe ohne Speicher besitzt, macht Solarthermie gar keinen Sinn.
Wärmepumpen mit Speicher.
Je nach Größe des Speichers kann sich Solarthermie lohnen. Warum erkläre ich gleich. Ich glaube allerdings, dass der Aufwand und die Kosten der Installation zu hoch sein werden. Du brauchst halt eine Menge Wasser, wenn die Sonne dich unterstützen soll. Da würde ich eher auf Solarthermie verzichten und versuchen den Strom aus einer Photovoltaik-Anlage für die Wärmepumpe zu nutzen.
Heizen mit Gas oder anderen Rohstoffen.
Wir erhitzen unser Wasser mit Gas. Dazu haben wir eine Brennwerttherme die sowohl für Heizung als auch für Brauchwasser zuständig ist. Ich habe damals darauf bestanden, eine Solaranlage mit Heizungsunterstützung zu bekommen und würde das auch heute noch so machen. Der Grund? Wir haben ausschließlich Fußbodenheizung. Ja, das ist der ausschlaggebende Punkt. Unser Heizungswasser geht niemals über 30 Grad Celsius. Auf der anderen Seite schafft es die Sonne bei minus Temperaturen draußen unsere Paneele auf 30 °C bis 35 °C zu erhitzen.
Hätten wir auch nur einen Heizkörper im Haus würde ich anders Argumentieren. Heizkörper brauchen eine Temperatur über 45 °C, das schafft die Sonne nicht. Zumindest nicht bei uns. Denke also bitte nach, bevor du dir einen Heizkörper zum Handtuch trocknen ins Bad hängst. Wegen diesem einen Heizkörper, der meistens eh nicht voll aufgedreht wird, muss deine Heizung das Wasser um 20 Grad wärmer halten.
Unsere „Handtuchtrockner“ hängen ganz normal am Kreis der Fußbodenheizung und werden höchstens 30 Grad warm. Das reicht um die Handtücher zu trocknen. Die Bäder werden eh durch die Fußbodenheizung warm gehalten.
Photovoltaik um Wasser warm zu machen?
Es gibt Menschen da draußen, die dir sagen: „Du kannst doch mit dem Strom deinen Speicher erhitzen. Nimm doch einfach ein paar Paneele mehr“
Ja, das ist grundsätzlich richtig. Natürlich könnte ich eine Heizspirale in meinen Speicher stecken (der ist dafür sogar geeignet) und das Wasser mit dem Strom vom Dach erwärmen. Mir kommt allerdings die Physik in die Quere.
Wärme direkt nutzen, oder Strom zum Transport nutzen?
Reden wir mal über Effizienz. Wenn du dein Heizwasser warm machen möchtest, wäre es am effizientesten du würdest es direkt aufs Dach schicken. Ab durch die Paneele und zurück in den Estrich. Das geht allerdings nicht. Also gehen tut das schon, ist nur gefährlich. Es sei denn du kannst sicher stellen, dass das Wasser da oben niemals gefriert und auch niemals überhitzt. Das geht nur wenn du besondere Solarflüssigkeit nutzt. Diese gefriert nicht und hält auch Temperaturen jenseits der 100 °C aus.
Die Wärme wird also mit Hilfe einer Solarflüssigkeit zu dem Wasser transportiert. Dabei wird die Flüssigkeit auf dem Dach erwärmt und nach unten gepumpt. Im Speicher wird dann die Wärme an dein Wasser abgegeben. Das ist ziemlich effizient. Der Wirkungsgrad auf dem Dach liegt irgendwo bei 80% (manchmal sogar höher) und im Speicher wird auch fast die ganze Energie an dein Wasser abgegeben. Vorausgesetzt, dein Puffer ist kälter als die Kollektoren auf dem Dach.
Energieumwandlung kostet Energie.
Bei dem Strom ist es wie bei einem Sandkasten. Wenn ein Haufen Sand in der Ecke deines Gartens liegt und du einen Sandkasten bauen willst hast du zwei Optionen:
- Kasten um den Sandhaufen bauen. Keine Energieverluste durch Transport, du verwendest den Sand direkt vor Ort.
- Kasten woanders hin bauen und Sand zum Kasten schaffen. Je nach Größe und Weg können hierbei hohe Energieverluste durch den Transport entstehen.
Bezogen auf die Frage Photovoltaik oder Solarthermie heißt das: Wo willst du die Wärme nutzen? Bei Strom wird die Energie der Sonne zuerst in Strom umgewandelt. Dann zu einer Heizquelle transportiert und dort wieder in Wärme umgewandelt. Die aktuellen Photovoltaik Paneele besitzen einen Wirkungsgrad von 20%. 80% der Sonnenstrahlen werden also nicht beachtet. Bei der Umwandlung in Wärme geht auch wieder einiges verloren.
Die Wärmepumpen die ich so kenne schaffen es aus 1 kWh Strom mit Hilfe von Luft oder Wasser 5 kWh Heizleistung zu erzielen. Mit deinen 20% Sonnenstrahlen kommst du also theoretisch wieder auf 100% Heizleistung. Das allerdings auch nur theoretisch wegen der Verluste.. Bei einer Heizspirale nutzt du nur die 20% Strom die aus 100% Sonnenstrahlung gewonnen werden. Das lohnt sich also mal gar nicht.
Es gibt allerdings einen großen Vorteil bei der Wärmegewinnung mittels Photovoltaik. Wenn die Sonne es schafft meine Solar Paneele auf 30 Grad zu erhitzen, ist das die Obergrenze für meinen Speicher. Dort komme ich recht zügig hin. Darüber geht es aber nicht. Ich muss meinem Speicher also konstant Energie abnehmen (ihn kühler halten). Bei Photovoltaik würde die Heizquelle (egal ob Wärmepumpe oder Heizspirale) weiter heizen, solange die Sonne scheint. Damit könnten höhere Temperaturen erreicht werden.
Warmwasser, wie denn nun? Strom oder Gas?
Ich vergleiche hier nur mit Gas, da es bei anderen Energiequellen anders aussehen wird. Bitte informiere dich selber und sieh das hier nur als Denkanstoß.
In Lünen, wo ich wohne zahlen wir 5,666 Cent pro kWh die aus Erdgas gewonnen wird. Ein m³ Gas hat ca. 11 kWh. Ich kann also mit meiner Brennwert Therme für ca. 6 Cent einen kWh Wärme in mein Heizwasser pumpen. Ja, ich weiß Energieverluste, also runden wir auf 8 Cent. Für einen kWh Strom, den ich meinen Stadtwerken anbiete erhalte ich aktuell 9 Cent oder mehr. Du siehst also für uns lohnt es sich nicht den Strom direkt als Wärmequelle zu nutzen. Mit einer Wärmepumpe würde das anders aussehen.
Fazit
Dieser Artikel beschäftigt sich so gar nicht mit KNX. Ich wollte allerdings mal aufklären worin sich die Platten auf dem Dach unterscheiden und wozu sie da sind. Ob du dich jetzt für Photovoltaik oder Solarthermie entscheidest musst du für dich selber klären. Ich hoffe ich konnte ein wenig Licht ins dunkel bringen.
Im nächsten Haus würde ich mich auf jeden Fall für einen großen Wärmespeicher entscheiden. Am besten so groß wie möglich. Wie ich diesen dann warm halten würde wäre eine schwere Entscheidung. Wahrscheinlich getreu dem KNX Motto „Modular aufbauen“. Eine Gasheizung für die Grundlast. Solarthermie um die Sonne effizient zu nutzen. Zusätzlich eine kleine Wärmepumpe um den Strom von der Sonne effizient in Wärme umzuwandeln. Oder ich würde auf die Gasheizung verzichten, dann aber eine Wärmepumpe mit Erdwärme installieren. Oder ganz auf die Heizung verzichten: Gastbeitrag | Passiv- oder Nullenergiehaus, baust du noch mit Heizung?
Wenn du einen Balkon hast, oder eine andere Fläche die zur Sonne gerichtet ist, kannst du sogar eine fertige Photovoltaik Anlage bei Amazon kaufen. Einfach in die Steckdose stecken und Strom sparen.
Wie planst du dein Haus zu heizen? Schreib es in die Kommentare.
Viele Grüße,
Damian
Danke fuer den runden und ausgewogenen Artikel!
Eine Anmerkung noch zu Effizienz von Solarthermie:
Die ist zwar hervorragend, allerdings ist zu bedenken falls man Solarthermie grosszuegig dimensioniert um im Winter dadurch eine nennenswerte Heizungsunterstuetzung zu bekommen dann hat mann in den Sommermonaten immer auch ein dickes Ueberangebot an Waerme.
Das mag nicht fuer jeden schlimm sein, aber unser Waermespeicher (2200 Liter und 5 Solarthermiepanele ) ist an ueber 6 Monaten im Jahr voll durchgeheizt. Dadurch ist unser Keller z.B. als Vorratskeller viel zu warm.
Das ist dann auch nicht effizient…nur als Denkanstoss…nicht nur modular sondern jedes Modul auch in der richtigen Dimensionierung 🙂
Hallo Michael,
danke für deinen Lob.
2200 Liter ist schon eine schöne Menge. Respekt. Da kommst du aber bestimmt einige Tage auch ohne Sonne aus. Es ist die Frage der Prioritäten.
Will ich einen kühlen Vorratskeller oder die Sonne so viel wie möglich nutzen?
Ich muss sagen, wir haben unsern Speicher im HWR da wir keine Keller haben. Die Aufheizung ist erträglich. Ich glaube es ist eher die Verrohrung der ganzen Geschichte, als die Speicher.
Viele Grüße,
Damian