Der Unterschied zwischen Solar und Photovoltaik: Eine klare Abgrenzung.
Geschrieben von:
Lucas Fischer
Veröffentlicht am:
04.12.2024
Photovoltaik
Technische Grundlagen & Funktionsweise
Viele fragen sich: Was ist der Unterschied zwischen Solar und Photovoltaik? Die Sonne liefert uns jedes Jahr viel mehr Energie, als wir weltweit verbrauchen. In diesem Blog erkläre ich die zwei Hauptsysteme: Photovoltaikanlagen und Solarthermie.
Lies weiter, um die klare Abgrenzung zu verstehen!
Zusammenfassung
Photovoltaik wandelt Sonnenlicht in Strom um; Solarthermie nutzt Sonnenenergie für Wärme. Beide gehören zu Solarenergie, arbeiten jedoch unterschiedlich.
Photovoltaikanlagen haben einen Wirkungsgrad von 15 – 22 % und halten ca. 25–30 Jahre. Solarthermie erreicht 60 – 80 % Wirkungsgrad und deckt bis zu 70 % des Warmwasserbedarfs.
Photovoltaik nutzt Solarzellen, Wechselrichter und Batterien; Solarthermie verwendet Kollektoren, Wärmespeicher und Trägerflüssigkeit.
Hybridmodule kombinieren beide Systeme auf einem Dach. Sie erzeugen gleichzeitig Strom und Wärme bei Platzmangel.
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Was ist Solarenergie?
Solarenergie nutzt die Energie des Sonnenlichts. Sie hilft bei der Stromerzeugung und Wärmegewinnung aus erneuerbarer Energie.
Definition und Grundlagen
Solarenergie nutzt die Kraft der Sonne. Pro Jahr liefert die Sonne Energie, die 10.000 Mal mehr ist als der weltweite Verbrauch. Diese Energie gilt als erneuerbare Energiequelle und ist nahezu unerschöpflich.
Während des Betriebs entstehen keine CO2-Emissionen.
Speziell Solaranlagen wandeln die Sonnenstrahlen in nutzbare Energie um. Photovoltaikmodule erzeugen elektrischen Strom, während thermische Solaranlagen Wärmeenergie bereitstellen.
Beide Systeme tragen zur nachhaltigen Energieversorgung bei und helfen, fossile Brennstoffe zu reduzieren.
Unterschiedliche Technologien der Solarenergie
Solarenergie kann unterschiedlich genutzt werden. Zwei Haupttechnologien stehen im Fokus: Photovoltaik und Solarthermie.
Kriterium | Solarthermie | Photovoltaik |
|---|---|---|
Zweck | Nutzung der Sonnenstrahlung zur Wärmegewinnung | Umwandlung von Sonnenlicht in elektrischen Strom |
Hauptkomponenten | Solarkollektoren mit Absorbern, Pufferspeicher, Wärmetauscher | Photovoltaikmodule mit Solarzellen, Wechselrichter |
Energieausgabe | Wärmeenergie zur Heizungsunterstützung oder Warmwasserbereitung | Elektrische Energie für Haushalte oder das Stromnetz |
Einsatzorte | Gebäudeheizung, Warmwasserbereitung, in Kombination mit Wärmepumpen | Dachflächen, große Solarparks |
Technische Besonderheiten | – Effizient mit Vakuumröhrenkollektoren bei schwacher Sonneneinstrahlung– Wärmespeicherung möglich | – Nachführsysteme zur Sonnenstandverfolgung erhöhen Ertrag |
Speicherung | Speicherung von Wärmeenergie in thermischen Speichern | Speicherung elektrischer Energie in Batterien möglich |
Kombination mit anderen Technologien | Oft in Verbindung mit Wärmepumpen zur Heizungsunterstützung | Kombinierbar mit Batteriespeichern oder Netzbetrieb |
Wirkungsgrad | Höherer Wirkungsgrad für die Umwandlung von Sonnenstrahlen in Wärme | Wirkungsgrad moderner Module steigt, abhängig von Modultyp und Sonneneinstrahlung |
Hauptanwendungsbereich | Wärmeproduktion | Stromproduktion |
Was ist eine Photovoltaikanlage?
Eine Photovoltaikanlage wandelt Sonnenlicht in Strom um. Sie besteht aus mehreren Photovoltaikmodulen und sorgt für nachhaltige Energie.
Funktionsweise einer Photovoltaikanlage
Photovoltaikmodule fangen Sonnenenergie ein und wandeln sie direkt in Gleichstrom um. Der erzeugte Gleichstrom fließt dann in einen Wechselrichter. Dort wird er in Wechselstrom umgewandelt.
Dieser Wechselstrom kann sofort im Haus genutzt oder ins Stromnetz eingespeist werden.
Ein Stromspeicher kann den überschüssigen Solarstrom speichern. Das ermöglicht die Nutzung bei Bedarf, auch nachts. Solarpanels erzeugen somit nachhaltige Energie und senken den Strompreis.
Die Nennleistung einer Photovoltaikanlage wird in Kilowatt-Peak (kWp) angegeben und zeigt die maximale Leistung unter idealen Bedingungen an.
Der Wirkungsgrad von PV-Modulen liegt bei 15–22 %. Pro Kilowatt-Peak (kWp) benötigt man ca. 5–7 m² Fläche. Eine Anlage hält 25–30 Jahre. Die Kosten für eine beispielhafte 7,74 kWp Anlage mit 7,68 kWh Speicher inklusive Montage liegen bei ca. 16.500 €
Komponenten einer Photovoltaikanlage
Eine Photovoltaikanlage wandelt Sonnenlicht in Strom um. Verschiedene Bauteile arbeiten dabei zusammen.
Photovoltaikmodule
Diese Module enthalten Solarzellen. Sie fangen das Sonnenlicht ein und erzeugen Strom. Meist bestehen sie aus Silizium.
Wechselrichter
Der Wechselrichter wandelt Gleichstrom in Wechselstrom um. So wird der Strom für Haushaltsgeräte nutzbar.
Solarspeicher oder Batteriespeicher
Überschüssiger Strom wird gespeichert. Dies erlaubt die Nutzung bei schlechtem Wetter oder nachts.
Montagesysteme
Die Module werden auf Dächern, Fassaden oder Böden montiert. Die Systeme bieten Stabilität und den richtigen Winkel zur Sonne.
Kabel und Steckverbindungen
Sie leiten den erzeugten Strom weiter. Gute Isolation schützt vor Schäden und Energieverlust.
Energiemessgeräte
Diese Geräte messen die produzierte Energiemenge. Dadurch behalten Nutzer den Überblick über die Energieerzeugung.
Netzeinspeisungseinheit
Überschüssiger Strom kann ins Netz eingespeist werden. Das senkt Ihre Energiekosten und erlaubt eine Rückvergütung vom Versorger.
Schutzsysteme
Blitzschutzanlagen oder Sicherungen schützen die Anlage vor Schäden durch Blitzeinschläge oder Überlastung.
Jede dieser Komponenten hat eine wichtige Aufgabe im System einer Photovoltaikanlage.
Was ist eine Solarthermie-Anlage?
Eine Solarthermie-Anlage nutzt die Sonnenenergie, um Wärme zu erzeugen. Sie hilft beim Heizen oder bei der Warmwasserbereitung in Haushalten und Betrieben.
Funktionsweise von Solarthermie
Solarthermie nutzt Sonnenenergie, um Wärme zu erzeugen. Sonnenkollektoren auf dem Dach sammeln die Sonnenstrahlen. Diese Energie wandelt sich in Wärme um. Die Wärme erhitzt eine Flüssigkeit in den Kollektoren.
Diese warme Flüssigkeit fließt zur Solarstation. Dort wird die Energie gespeichert oder direkt genutzt. Thermische Solaranlagen können bis zu 70 % des Warmwasserbedarfs decken. Der Wirkungsgrad liegt zwischen 50 und 90 %.
Die Anlagen helfen auch beim Heizen oder der Kühlung von Gebäuden.
Der wichtigste Unterschied zwischen Photovoltaik und Solarthermie
Photovoltaik erzeugt Strom mit Solarzellen, Solarthermie liefert Wärme mit Kollektoren. Photovoltaik ist vielseitiger, Solarthermie günstiger und speziell für Heizung/Warmwasser.
Energieerzeugung: Strom vs. Wärme
Die Energieerzeugung aus Sonnenkraft kann in zwei Hauptkategorien unterteilt werden: Stromerzeugung durch Photovoltaik und Wärmeerzeugung durch Solarthermie. Der folgende Vergleich verdeutlicht den Unterschied:
Kriterium | Solarthermie | Photovoltaik |
|---|---|---|
Energieform | Thermische Energie (Wärme) | Elektrischer Strom |
Technologie | Solarkollektoren fangen Sonnenwärme ein. | Solarzellen wandeln Sonnenlicht direkt in Strom um. |
Verwendungszweck | Heizung, Warmwasseraufbereitung, Prozesswärme in der Industrie | Betrieb elektrischer Geräte, Einspeisung ins Stromnetz |
Komponenten | Kollektoren, Speicher, Pumpen, Regelungseinheiten | Module, Wechselrichter, Montagesysteme, Verkabelung |
Wirkungsgrad | Bis zu 70 % bei modernen Solarkollektoren | Ca. 15–20 % bei Standardanlagen |
Speicherung | Warmwasserspeicher speichert erzeugte Wärme | Batterien speichern elektrischen Strom |
Typische Anwendungen | Ein- und Mehrfamilienhäuser, Fernwärmenetze | Wohnhäuser, Solarparks, Inselanlagen |
Wetterabhängigkeit | Funktioniert auch bei diffusem Licht, aber weniger effizient | Stromproduktion sinkt bei Bewölkung |
Technologische Unterschiede
Photovoltaikanlagen nutzen Solarzellen, um Sonnenlicht direkt in Strom umzuwandeln. Sie haben einen Wirkungsgrad von 15–22 %. Diese Anlagen arbeiten leise und ohne bewegliche Teile.
Solarfelder oder Dächer sind typische Standorte für diese Systeme.
Solarthermieanlagen nutzen Sonnenwärme, um Wasser oder Flüssigkeiten zu erhitzen. Sie erreichen einen Wirkungsgrad von 50–90 %. Absorber sammeln die Wärme und übertragen sie auf ein Speichermedium.
Diese Technologie eignet sich gut für Heizungen.
Solarenergie bietet vielseitige Lösungen für die Energiewende.
Vorteile von Photovoltaikanlagen
Photovoltaikanlagen nutzen die Sonne, um Strom zu erzeugen und unterstützen den Klimaschutz. Doch die Speicherung der Energie kann teuer und komplex sein.
Vorteile
Photovoltaikanlagen bieten viele Vorteile. Sie sind effizient, nachhaltig und kaum wartungsintensiv.
Erzeugung von sauberem Strom
Reduzierung des Bruttostromverbrauchs
Vielseitige Anwendungsmöglichkeiten
Hohe Langlebigkeit der Anlagen
Geringer Wartungsaufwand
Batteriespeicherung für mehr Flexibilität
Weniger Abhängigkeit von Energieversorgern
Beitrag zur Energiewende
Nachrüstbarkeit bei bestehenden Gebäuden
Kann man Photovoltaik und Solarthermie kombinieren?
Hybridmodule vereinen Photovoltaik und Solarthermie. Sie erzeugen gleichzeitig Strom und Wärme. Dadurch wird die Fläche auf dem Dach optimal genutzt. Diese Module eignen sich besonders für Häuser mit begrenztem Platz.
Das Fraunhofer Institut treibt die Entwicklung solcher Hybridkollektoren voran.
Die Kombination beider Systeme spart Energie und steigert Effizienz. Ob sich das lohnt, hängt vom Flächenbedarf und Energieverbrauch ab. Solche Lösungen können auch eine Klimaanlage oder Pumpspeicher unterstützen.
Solarkraftwerken dienen sie zur maximalen Nutzung der Sonnenenergie.
Fazit
Photovoltaik erzeugt Strom aus Sonnenlicht, während Solarthermie Wärme liefert. Beide nutzen erneuerbare Energien und sind umweltfreundlich. Effizienz und Anwendung hängen von individuellen Bedürfnissen ab.
Die Kombination beider Systeme ist möglich. Ein Dach kann Photovoltaik- und Solarthermie-Anlagen integrieren. Dies erhöht die Nutzung der Sonnenenergie optimal. Die Wahl sollte auf Standort, Budget und Zielsetzung abgestimmt sein.
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Häufig gestellte Fragen
Was ist der Hauptunterschied zwischen Photovoltaik und Solarthermie?
Photovoltaik und Solarthermie nutzen beide die Energie der Sonne, jedoch mit unterschiedlichen Zielsetzungen. Photovoltaikanlagen wandeln Sonnenlicht in elektrischen Strom um, während Solarthermie-Anlagen die Wärme der Sonne nutzen, um Wasser zu erhitzen oder Heizenergie bereitzustellen. Damit erzeugt Photovoltaik Strom, während Solarthermie Wärme liefert.
Wie hoch ist der Wirkungsgrad der beiden Systeme?
Photovoltaikanlagen haben einen Wirkungsgrad von 15 bis 22 Prozent und können Strom für bis zu 25 bis 30 Jahre liefern. Solarthermie-Anlagen erreichen dagegen Wirkungsgrade von 50 bis 90 Prozent, was sie besonders effizient für die Bereitstellung von Wärmeenergie macht. Diese Systeme können bis zu 70 Prozent des Warmwasserbedarfs eines Haushalts decken.
Welche Komponenten sind für eine Photovoltaikanlage erforderlich?
Eine Photovoltaikanlage besteht aus verschiedenen Komponenten, die nahtlos zusammenarbeiten. Die Photovoltaikmodule fangen das Sonnenlicht ein und erzeugen Gleichstrom. Ein Wechselrichter wandelt diesen Gleichstrom in Wechselstrom um, der für den Haushalt nutzbar ist. Überschüssiger Strom wird in einem Batteriespeicher gespeichert, um auch nachts oder bei schlechtem Wetter verfügbar zu sein. Ergänzt wird die Anlage durch Montagesysteme, Energiemessgeräte, Schutzsysteme wie Blitzschutz und die notwendige Verkabelung.
Welche Vorteile bietet eine Photovoltaikanlage?
Photovoltaikanlagen bieten zahlreiche Vorteile. Sie erzeugen umweltfreundlichen Strom, der keine Emissionen verursacht und damit einen wichtigen Beitrag zum Klimaschutz leistet. Die Anlagen sind langlebig, wartungsarm und können über viele Jahre zuverlässig Strom liefern. Zudem reduzieren sie die Abhängigkeit von Energieversorgern, was langfristig Kosten spart. Schließlich fördern sie die Energiewende, indem sie fossile Brennstoffe durch nachhaltige Energiequellen ersetzen.
Kann eine Photovoltaikanlage mit einer Solarthermie-Anlage kombiniert werden?
Ja, Photovoltaik- und Solarthermie-Anlagen lassen sich sehr gut kombinieren. In sogenannten Hybridanlagen (auch PVT-Anlagen genannt) werden Strom und Wärme gleichzeitig erzeugt. Alternativ können zwei getrennte Systeme auf einem Dach installiert werden, um sowohl den Strom- als auch den Wärmebedarf eines Haushalts zu decken. Durch die Kombination kann die Sonnenenergie besonders effizient genutzt werden, was die Energieunabhängigkeit und Nachhaltigkeit weiter erhöht. Eine solche Lösung eignet sich besonders für Haushalte mit hohem Energie- und Warmwasserbedarf.
