Die Sonnenstrahlung, die in die Atmosphäre gelangt, ist eine direkte Quelle für Sonnenenergie. Zwei Möglichkeiten, die Sonnenenergie zu nutzen, sind Solarthermie und Photovoltaik. Dies führt zur Frage: Was ist besser: Solarthermie oder Photovoltaik? Lesen Sie den Artikel, um mehr darüber und weitere relevante Fakten zu erfahren.
Solarthermie vs. Photovoltaik – Ein Überblick
Bei Photovoltaikanlagen, auch als Solar-PV-Anlagen und Solarthermieanlagen bezeichnet, handelt es sich um zwei unterschiedliche Technologien, die im Folgenden erläutert werden:
Solar-Photovoltaik
Der photovoltaische Effekt, bei dem ein Photon – ein Elementarteilchen des Lichts – mit einem aus Halbleitern bestehenden Panel interagiert, ist die Grundlage der Photovoltaik. Hauptbestandteil von Halbleitern ist Silizium. Trifft das Photon auf den Halbleiter, werden Elektronen freigesetzt. Durch die Lichteinwirkung wird dabei Energie erzeugt. Die Halbleiter sind in dünnen Schichten angeordnet, die in Photovoltaik-Solarzellen einen elektrischen Strom erzeugen. Diese Halbleiter liefern den Strom für Solarzellen. Der elektrische Strom wird von den Halbleitern aufgenommen und in Energie für Haushalte und Unternehmen umgewandelt.
Solarthermie
Solarthermische Anlagen erzeugen Wärme, während Photovoltaik-Anlagen elektrische Energie erzeugen . Beide Verfahren verbrauchen wenig Energie, jedoch funktioniert Photovoltaik nur bei Sonnenschein. An bewölkten Tagen ist sie zwar weiterhin nutzbar, ihre Leistung sinkt aber um 10 bis 30 Prozent. Das mit Solarthermie aufbereitete Wasser kann gespeichert und später verwendet werden, was die Energieeffizienz steigert. In der Regel wird das erwärmte Wasser in Warmwasserspeichern von Solarthermieanlagen bis zum Bedarf gespeichert.
Konzentrierte Solarthermie vs. Photovoltaik – Was ist der Unterschied?
Konzentrierte Solarthermieanlagen (CSP) erzeugen Strom, indem sie Sonnenenergie in Hochtemperaturwärme umwandeln. Die Funktionsweise dieser Technologie besteht darin, dass die Sonnenenergie durch mehrere Reflektoren gebündelt und anschließend einen Generator und eine Wärmekraftmaschine antreibt. Die Anlagen sind in zwei Bereiche unterteilt: einen, der die Sonnenenergie sammelt und in Wärme umwandelt, und einen weiteren, der die Wärmeenergie in Strom umwandelt. Wechselstrom wird indirekt durch CSP erzeugt und lässt sich daher problemlos in das Stromnetz einspeisen.
Im Gegensatz zu CSP-Anlagen (konzentrierte Solarkraftwerke) unterscheiden sich Photovoltaik-Solarzellen (PV-Solarzellen) grundlegend. PV-Solarzellen nutzen das Sonnenlicht, während CSP-Anlagen die Sonnenenergie nutzen. Anders ausgedrückt: Photovoltaik ist der Prozess der direkten Umwandlung von Licht in Energie . Die Solarzellen absorbieren Licht, wodurch Elektronen freigesetzt werden. So funktioniert es. Der durch die freigesetzten Elektronen erzeugte Strom wird, nachdem er aufgefangen und in Leitungen übertragen wurde, zu Gleichstrom (DC). Dieser Gleichstrom wird anschließend, typischerweise mithilfe von Wechselrichtern, in Wechselstrom (AC) umgewandelt, um ihn im Stromnetz zu verteilen.
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Solarthermie vs. Photovoltaik – was ist effizienter?
Im Gegensatz zu einer Solarthermieanlage, die nur 3–4 m² Dachfläche benötigt, kann eine Photovoltaikanlage bis zu 10 m² beanspruchen. Grund dafür ist ihr hoher Wirkungsgrad. Photovoltaikanlagen erreichen einen Wirkungsgrad zwischen 15 % und 20 %, während Solarthermieanlagen etwa 90 % der Sonneneinstrahlung in Wärme umwandeln können. Dieser Wert steigt mit dem technologischen Fortschritt der Solarmodule stetig an. Es ist zu beachten, dass eine Solarthermieanlage, die zur Warmwasserbereitung genutzt wird, zusätzlichen Platz im Innenraum benötigt. Der Platzbedarf einer Photovoltaikanlage wird hingegen fast ausschließlich von den Solarzellen eingenommen. Darüber hinaus benötigt eine Photovoltaikanlage im Innenbereich lediglich einige wenige Kabel und einen Transformator, wodurch nur sehr wenig Platz beansprucht wird.
Eine Solarthermieanlage hat trotz ihrer höheren Effizienz, insbesondere beim Erhitzen von Wasser, einige Nachteile. Lebensdauer, Aufwand und Wartung sind in der Regel höher. Bedenken Sie die deutlich komplexere Bauweise einer Solarthermieanlage . Sie nutzt Licht, wandelt es in Energie um und erwärmt damit die Luft oder das Wasser in der Umgebung. Im Gegensatz zu Photovoltaikanlagen, die Energie für den breiten Gebrauch erzeugen, hat eine Solarthermieanlage mit mehr Komponenten auch mehr bewegliche Teile, was das Risiko von Problemen und die Kosten erhöht.
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Solarthermie vs. Photovoltaik – Was hat mehr Kapazität?
Die größten Photovoltaik-Kraftwerke erreichen eine Leistung von über 500 Megawatt , während die größten thermischen Kraftwerke eine maximale Leistung von 400 Megawatt aufweisen. Im Allgemeinen erzeugen thermische Kraftwerke im Vergleich zu diesen Werten eine geringere Ausgangsleistung.
Solarthermie vs. Photovoltaik – was ist teurer?
Kosten der PV-Anlage
Die Kosten für Photovoltaikanlagen hängen vom Strombedarf ab. Für einen Haushalt mit drei bis vier Personen wird typischerweise eine 3-kW-Solaranlage benötigt.
Für eine 3-kW-Anlage werden üblicherweise 10–12 Solarmodule verwendet, wobei jedes Modul 300 Watt Strom erzeugt. Die Kosten liegen zwischen 4,500 und 6,500 US-Dollar . Eine einzelne Modulgruppe kostet etwa 500 bis 600 US-Dollar.
Kosten einer Solarthermieanlage
Solarthermische Anlagen sind etwas günstiger als Photovoltaikanlagen. Eine für Ihr Haus geeignete Solaranlage kostet etwa zwischen 3000 und 6,000 US-Dollar.
In anderen Fällen kann der Preis jedoch steigen. Thermische Anlagen sind wartungsintensiver als PV-Anlagen. Alle drei bis fünf Jahre ist eine Wartung Ihrer Heizungsanlage notwendig.
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Solarthermie vs. Photovoltaik – Was ist besser?
Energie lässt sich leicht von einer Form in eine andere umwandeln, verringert dadurch aber die Effizienz. Daher ist es ratsam, zuerst die Art der benötigten Vitalität auszuwählen.
Photovoltaik (PV) ist die beste Option, wenn Sie Strom benötigen. Solarthermie eignet sich hingegen für Wärmeenergie. Angenommen, Sie benötigen sowohl Wärme als auch Strom. In diesem Fall ist PV die bessere Wahl, da sich elektrischer Strom dank aktueller Technologie problemlos in jede andere Energieform umwandeln lässt. Solaranlagen werden zudem stetig effizienter. Die Kosten für PV-Module sind seit 2009 um 80 % gesunken. Im Gegensatz dazu waren die technologischen Fortschritte in der Solarthermiebranche weniger bedeutend.
Solarthermie und Photovoltaik werden vielfältig genutzt; thermische Anlagen gewinnen meist Wärme, während Photovoltaikanlagen Strom erzeugen. Nachdem wir nun einige Merkmale von Solarthermie- und Photovoltaikanlagen kennen, können wir leicht zu dem Schluss kommen, dass Solarthermie effizienter und günstiger ist, Photovoltaik jedoch mehr Leistung liefert.
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