Thermische Solarmodule und Photovoltaik-Solarmodule sind zwei Technologien, die auf der Nutzung von Sonnenenergie basieren. Allerdings unterscheiden sich Funktionsweise, Anwendung und Leistung.
Art der gewonnenen Energie
Der Hauptunterschied zwischen beiden Systemen liegt in der Art der Energieerzeugung und der Art ihrer Nutzung:
- Photovoltaik-Solarmodule: wandeln Sonnenstrahlung durch einen photochemischen Prozess in ihren Solarzellen in elektrische Energie um. Dieser Strom kann sofort genutzt oder für die spätere Verwendung in Batterien gespeichert werden.
- Thermische Solarmodule: Fangen Sonnenenergie in Form von Wärme durch Kollektoren ein und übertragen sie auf eine Wärmeträgerflüssigkeit. Diese Wärme kann direkt zum Erhitzen von Wasser, zum Heizen oder in fortschrittlicheren Systemen zur Stromerzeugung mithilfe von Dampfturbinen genutzt werden.
Unterschiede bei den wirtschaftlichen Kosten
Kosten für Solarthermie-Module
Aufgrund der Einfachheit der Technologie sind die Anschaffungskosten von Solarthermie-Modulen im Allgemeinen geringer als die von Photovoltaik-Modulen.
Sie bestehen hauptsächlich aus Materialien wie Kupfer, Aluminium und Glas, die günstiger sind als die in der Photovoltaik verwendeten Halbleiter. Darüber hinaus benötigen Solarthermieanlagen weniger elektronische Komponenten und keine Wechselrichter, was die Gesamtkosten der Installation senkt.
Bei einer typischen Privatinstallation liegen die Preise üblicherweise zwischen 2.500 und 6.000 Euro, abhängig von der Größe der Anlage und ihrer Wärmesammelkapazität. Kleinere Systeme, die nur Wasser erwärmen, liegen eher im unteren Preissegment, während Systeme, die auch die Raumheizung umfassen, eher im oberen Preissegment angesiedelt sind.
Da diese Systeme eine Nutzungsdauer von vielen Jahren haben, ohne dass größere Reparaturen erforderlich sind, sind die Wartungskosten gering.
Kosten für Photovoltaik-Solarmodule
Im Vergleich dazu sind Photovoltaikmodule aufgrund der komplexen Technologie zur Umwandlung von Sonnenenergie in Elektrizität teurer.
Sie bestehen hauptsächlich aus Silizium-Solarzellen, was einen fortschrittlicheren Herstellungsprozess erfordert. Darüber hinaus werden Wechselrichter und andere elektronische Komponenten benötigt, um den Strom in Wechselstrom umzuwandeln, was die Gesamtkosten der Installation erhöht.
Für die Installation einer Photovoltaikanlage im Eigenheimbereich betragen die Kosten üblicherweise zwischen 4.000 und 9.000 Euro, abhängig von der Leistung der Anlage, die bei einem mittelgroßen Eigenheim in der Regel zwischen 3 und 5 kW liegt. In diesen Kosten sind die Paneele, der Wechselrichter, das Montagesystem und die Installation enthalten. Obwohl die Kosten in den letzten Jahren aufgrund des technologischen Fortschritts gesunken sind, sind Photovoltaikanlagen immer noch teurer als thermische Systeme.
Photovoltaikmodule können jedoch Strom erzeugen, was eine größere Energieautarkie und potenzielle Einsparungen bei der Stromrechnung auf lange Sicht ermöglicht.
Obwohl der Wartungsaufwand relativ gering ist, kann nach etwa 10 Jahren ein Austausch des Wechselrichters erforderlich sein.
Unterschiede in der Energieeffizienz
Leistung von Solarthermie-Modulen
Solarthermische Module können Sonnenenergie sehr effizient in Wärme umwandeln. Im Hinblick auf die Erfassung und direkte Nutzung von Sonnenenergie, insbesondere bei der Warmwasserbereitung oder Raumheizung, ist ihre Leistung der von Photovoltaikmodulen in der Regel überlegen.
Der Umwandlungswirkungsgrad dieser Systeme kann über 70 % liegen, das heißt, ein großer Teil der eingefangenen Sonnenenergie wird in Nutzwärme umgewandelt. Dadurch eignen sie sich besonders für Haushalte mit Warmwasser- oder Heizbedarf, da sie nicht auf die Umwandlung in Strom angewiesen sind, sondern die Wärme direkt nutzen.
Leistung von Photovoltaik-Solarmodulen
Bei Photovoltaikmodulen konzentriert sich ihre Leistung auf die Umwandlung von Sonnenenergie in Elektrizität, wobei die Effizienz im Vergleich zu Thermomodulen viel geringer ist.
Die effizientesten Photovoltaikmodule weisen derzeit einen Wirkungsgrad zwischen 15 und 22 Prozent auf, das heißt, ein Bruchteil des auf sie einfallenden Sonnenlichts wird in Strom umgewandelt. Obwohl dieser Wirkungsgrad geringer ist, können Photovoltaikmodule auch bei diffusen Lichtverhältnissen, wie beispielsweise an bewölkten Tagen, Strom erzeugen, was sie bei unterschiedlichen Wetterbedingungen vielseitiger einsetzbar macht.
Energiespeicherung
- Photovoltaikanlagen können den erzeugten Strom in Batterien zur späteren Verwendung speichern.
- Thermische Systeme speichern Wärme in Solarspeichern, die thermische Energie in Form von Warmwasser oder speziellen Flüssigkeiten vorhalten.
Unterschiede in der Bedienung
So funktioniert ein Photovoltaik-Solarmodul
Photovoltaikmodule bestehen aus Solarzellen aus Halbleitermaterialien wie Silizium. Wenn Sonnenlicht auf diese Zellen trifft, erzeugen die Photonen einen Elektronenfluss und erzeugen so einen Gleichstrom (DC), der dann zur Verwendung im Haushalt oder in der Industrie in Wechselstrom (AC) umgewandelt wird.
So funktioniert ein Solarthermie-Panel
Solarthermische Paneele nutzen absorbierende Oberflächen, um Sonnenenergie einzufangen und die Wärme auf eine Wärmeträgerflüssigkeit zu übertragen. Mit dieser Flüssigkeit lässt sich Brauchwasser erhitzen, Heizungen betreiben oder auch Dampf erzeugen, der in solarthermischen Kraftwerken Turbinen antreibt und so elektrische Energie erzeugt.
Vergleichende Vor- und Nachteile
| Besonderheit | Photovoltaik | Thermal |
|---|---|---|
| Energieart | Elektrisch | Thermal |
| Anwendungen | Beleuchtung, Elektronik, Haushaltsgeräte | Heizung, Warmwasser, indirekte Stromerzeugung |
| Lagerung | Batterien | Solarspeicher |
| Anschaffungskosten | Hoch | Untere |
| Effizienz | Geringere Energieumwandlung | Schwerpunkt Thermische Anwendungen |
| Wartung | Niedrig | Erfordert regelmäßige Überprüfung |