Photovoltaikwärme oder Solarthermie
Ein aktueller Vergleich
Solarmodule sind in den vergangenen fünf Jahren um 65 % billiger geworden. An den Preisen für solarthermische Kollektoren hat sich dagegen nichts geändert. Und während die installierte Kollektorfläche in Österreich von 2013 bis 2018 um rund 50 % sank, hat sich die installierte PV-Leistung im selben Zeitraum mehr als verdoppelt. Der Beitrag erklärt, woran das liegt.
Für die Energieübertragung vom Dach zum Warmwasserspeicher spart man bei PV-Anlagen im Vergleich zu solarthermischen Systemen rund 90 % des benötigten Kupfers ein. Denn statt dicker Kupferrohre, wie man sie bei solarthermischen Anlagen benötigt, werden dünne Elektrokabel installiert. Das beschleunigt auch die Installation: Anstelle eines zeitintensiven Rohrleitungsbaus und eines Wärmetauschers treten eine einfache Kabelverlegung und eine Heizpatrone, die man in den meisten Boilern und Pufferspeichern innerhalb kürzester Zeit nachrüsten kann. Weil Photovoltaikmodule zudem deutlich leichter sind als Sonnenkollektoren, ist auch das Handling bei der Installation viel einfacher.
PV-Anlagen benötigen keine hydraulischen Umwälzpumpen, was die laufenden Betriebs- und Wartungskosten und den Eigenenergieverbrauch auf ein Minimum reduziert. Für den Betrieb der Photovoltaik-Warmwasserbereitungsgeräte von my-PV benötigt man beispielsweise gerade einmal zwei Watt. Außerdem spart man mit Photovoltaikwärme die regelmäßige Güteprüfung des Frostschutzmittels ein. Eine separate Steuerung mit Temperatursensoren am Dach und im Wärmespeicher entfällt, weil das Photovoltaik-Warmwasserbereitungsgerät diese Funktionen bereits enthält.
Mehr Effizienz
Solarthermische Anlagen werden zentral in die Gebäudetechnik eingebracht, was zu hohen Verlusten bei der Energieverteilung führt. Mit der dezentralen photovoltaischen Wärmeerzeugung kann man Solarenergie dagegen kosteneffizient und nahezu verlustfrei genau dort in Wärme umwandeln, wo sie benötigt wird. Im mehrgeschossigen Wohnungsbau lassen sich sämtliche thermischen Verteilverluste in den Steig-, Verteil- und Anbindeleitungen vermeiden.
Mit Photovoltaikwärme vermeidet man die Energieverluste aber nicht nur bei der Übertragung. Auch die anfängliche Erwärmung des hydraulischen Kreislaufes entfällt bei elektrischer Energieübertragung. Ferner kommt es bei niedrigen Außentemperaturen im Unterschied zu solarthermischen Anlagen nicht zu thermischen Verlusten. Im Gegenteil: Durch den damit verbundenen Spannungsanstieg an den Solarmodulen steigt der Wirkungsgrad des PV-Systems. Während es für einen solarelektrischen Wärmeerzeuger keine Rolle spielt, ob die Speichertemperatur von 30 auf 40 °C oder von 70 auf 80 °C angehoben wird, muss man bei solarthermischen Anlagen im zweiten Fall von deutlichen Einbußen beim Wirkungsgrad rechnen.
Ist die Zieltemperatur im Speicher erreicht, nimmt der Boiler zwar auch bei der PV-Anlage keine Wärme mehr auf. Im Unterschied zur solarthermischen Anlage kann die überschüssige Energie aber über das Stromnetz anderen Verbrauchern zur Verfügung gestellt werden. Bei einer netzautarken Variante ist das zwar nicht möglich, trotzdem ist auch hier die Photovoltaik klar im Vorteil: Weil der Wärmeträger bei PV-Modulen nicht verdampft, führt ein „Stillstand“ bei einem Photovoltaikmodul nicht zur Materialermüdung. Die gesamte Problematik der Verdampfung des Wärmeträgers und des Kollektorstillstands im Sommer ist vom Tisch.
Seit 2014 erzeugt der Besitzer eines Einfamilienhauses in Oberösterreich warmes Wasser mit Solarstrom. Ein Photovoltaik-Warmwasserbereitungsgerät („ELWA“) von my-PV überträgt den Strom der nach Südwesten ausgerichteten 2,25 kWp-PV-Anlage zu 100 % in den eingebauten Heizstab. Verlustfrei wandelt das Gerät den Strom in Wärmeenergie für einen 1.000-Liter-Pufferspeicher mit Frischwasserstation um.
„Wenn ich an wechselhaften Tagen meinen Nachbarn mit einer thermischen Solaranlage frage, ob seine Kollektoren etwas geliefert haben, dann verneint er das. Meine ‚ELWA‘ hat selbst bei bedecktem Himmel 4 kWh Wärme erzeugt. Eine geniale Lösung!“, beschreibt der begeisterte Kunde seine Erfahrungen.
Ein Mehrfamilienhaus in Linz mit 14 Wohneinheiten wird seit Ende 2019 mit PV-Strom beheizt. Für diesen Zweck wurde für jede Wohneinheit eine 1,36 kWp PV-Einzelanlage installiert. Weil die Warmwasserbereitung dezentral in den einzelnen Wohnungen erfolgt, werden Energieverluste durch aufwändige Zirkulationsleitungen vermieden. Der PV-Strom wird komplett an Ort und Stelle verbraucht.
