Bild: www.pixabay.com/BulentYILDIZ „Warum zuerst Strom und dann daraus Wärme erzeugen? Dafür gibt es doch Solarthermie.“ Diese Frage und die Reaktion darauf hörte Dr. Gerhard Rimpler vor fast zehn Jahren recht häufig. Mit der ursprünglich ungewöhnlichen Idee, mit Photovoltaikanlagen Warmwasser zu produzieren, hat sein Unternehmen my-PV damals jedoch nicht weniger als einen Paradigmenwechsel bei der solaren Wärmeerzeugung eingeleitet. Der Leitsatz „Kabel statt Rohre“ hat seither den Solarmarkt gehörig aufgemischt. Mit dem Produkt ELWA startete 2014 die „Revolution in der Solarthermie“!
Mit deutlich geringerem Installationsaufwand und ebenso deutlich reduziertem Wartungsaufwand hat die Photovoltaikwärme der Solarthermie technisch und ökonomisch längst den Rang abgelaufen. Dabei sind das nur zwei der vielen Punkten, die für Photovoltaik sprechen. Hier der aktuelle Vergleich.
Preisliche Unterschiede zwischen Solarthermie und Photovoltaik
Seit 2015 erstellen wir Preisvergleiche für Wärme durch Photovoltaik bzw. Solarthermie. Hierfür vergleichen wir stets ein aktuelles Photovoltaikmodul mit einem handelsüblichen Solarthermie-Flachkollektor.
Abbildung 1: Kosten von PV-Modulen und Solarthermie – Entwicklung
Anhand der Grafik ist ersichtlich, wie die Preisentwicklung in den letzten Jahren war:
- Der Preis für den Flachkollektor blieb zwischen 2015 und 2020 praktisch unverändert. Seit 2020 steigen die Preise pro m² Kollektorfläche an. Grund dafür sind Rohstoffe wie Kupfer und Aluminium, die ohne nennenswertes Reduktionspotenzial bei der Herstellung verwendet werden.
- Dagegen hat sich bis 2020 ein wahrer Preissturz bei der Photovoltaik ergeben, mit einer Preisreduktion von rund 65 Prozent pro Watt Peak der Module. In den Jahren 2021 und 2022 hat sich dieser Trend gewandelt: Aufgrund politischer und wirtschaftlicher Rahmenbedingungen sind die Preise wieder angestiegen. Zusätzlich sind auch die Kosten für Handwerker gestiegen, wenn man überhaupt welche mit freien Kapazitäten fand. Die Installationskosten (abgesehen vom Handwerker) und der Wartungsaufwand bei der Verwendung von Photovoltaik bleiben – im Vergleich zur Solarthermie – jedoch verschwindend niedrig. Es entfallen Rohrleitungen, Pumpen, Ventile, Ausdehnungsgefäße und Frostschutzmittel.
- Ab 2023 setzten die Preise für Photovoltaik ihren ursprünglichen Trend wieder fort – und das schneller als vor 2022. Die Kosten pro Watt Peak Photovoltaik sind auf historischem Tiefstand, auch beeinflusst durch die Abschottung des US-Marktes gegenüber Importen. Ausgehend von 2015 bedeutet das in 2025 eine Kostenreduktion von fast 70 Prozent – neben Preisverfall ist auch die Leistungssteigerung (gesteigerter Wirkungsgrad) zu nennen
- Die Entwicklung des Wirkungsgrades der PV-Module ist beachtlich. Dieser lag 2015 bei etwa 15 – 17 % und ist jetzt im Jahr 2025 bei den meisten Modulen im Bereich von 20 – 22 %, Spitzenwirkungsgrade liegen im Bereich 24 – 25 %.
Ressourcenschonung bei Solarthermie vs. Photovoltaik
Im Vergleich zur Solarthermie bietet die Photovoltaik zur Warmwasserbereitung auch enormes Einsparungspotenzial bei den Ressourcen. Allein bei den hydraulischen Kreisläufen, die für die Energieübertragung vom Dach zum Warmwasserspeicher notwendig werden, bietet die Photovoltaikwärme Einsparungen beim Verbrauch von Kupfer, Aluminium und Edelstahl.
Ein wesentlicher Punkt ist auch die Einsparung an Arbeitszeit – in Zeiten von knapp verfügbaren Handwerks-Leistungen.
Wissenswertes:
Solarthermie benötigt wesentlich aufwändigere Systemtechnik mit Rohren, Pumpen, Ausdehnungsgefäß usw. Das Gesamtgewicht der Komponenten ist ca. 30 % höher im Vergleich zur PV-Wärme.
Zur Installation einer Solarthermieanlage werden ca. 50 – 100 % mehr Arbeitsstunden benötigt. Durchbrüche sind größer, die Anlage muss gefüllt, gespült und auf Dichtheit geprüft werden. Zusätzlich ist noch der elektrische Anschluss der Pumpe, der Steuerung und der Sensoren erforderlich. Vor allem das SHK-Gewerk ist wesentlich aufwändiger. Bei PV-Wärme beschränkt es sich im einfachsten Fall auf die Montage des Heizelementes im Warmwasser- oder Pufferspeicher.
Unterschiede in der Arbeitsweise
Sowohl bei der Photovoltaik als auch bei der Solarthermie wird aus Sonneneinstrahlung Energie gewonnen. Es gibt jedoch einen klaren Unterschied: Photovoltaikanlagen produzieren Strom, Solarthermieanlagen produzieren Wärme. Bei der Photovoltaik werden für die Stromerzeugung Solarzellen, die in Modulen zusammengefasst sind, genutzt. Die Solarthermie hingegen nutzt zur Wärmeerzeugung Kollektoren.
Die Frage, die sich hier stellt, ist: Brauchen wir Strom oder Wärme – oder beides? Der bei der Photovoltaik entstehende Gleichstrom wird durch einen Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt. Dieser kann auf vielfältige Weise im Haushalt genutzt werden – auch zur Wärmegewinnung! Photovoltaikstrom wird dabei entweder sofort verbraucht, zu einem Batteriespeicher geleitet, ins Stromnetz eingespeist oder eben auch für die Aufbereitung von Wärme genutzt.
Diese vielfältige Nutzung der Wärme aus der Solarthermie ist nicht möglich. Energie aus Sonnenkollektoren kann nur für Wärmezwecke genutzt werden.
Unterschiede im Wirkungsgrad – und der damit verbundene Denkfehler
Sonnenkollektoren wandeln theoretisch maximal 80 Prozent der Sonnenenergie in Wärme um, jedoch geht einiges dieser Energie bei der anschließenden Zirkulation des erwärmten Wassers wieder verloren. Daher geht man bei der Solarthermie von einem effektiven Systemwirkungsgrad ohne Stillstandsverluste von etwa 50 Prozent aus. Im realen Einsatz im Einfamilienhaus wird von ca. 30 – 35 % Jahreswirkungsgrad (bedingt durch nicht nutzbare Überschüsse im Sommer) ausgegangen.
Kristalline Photovoltaikmodule wandeln etwa 22 Prozent der Sonnenenergie in Strom um, die Verluste sind hingegen minimal. Die 22 % werden daher gerne als Gesamtwirkungsgrad von Photovoltaikanlagen herangezogen.
Wissenswertes:
Photovoltaik hat in den vergangenen 10 Jahren deutliche Verbesserungen beim Wirkungsgrad erzielt. Vor allem die Einführung der TOPCon-Technologie („Tunnel Oxide Passivated Contact“ verringert die Rekombinationsverluste) hat die Kurve ansteigen lassen.
Abbildung 2: Entwicklung der PV-Modulwirkungsgrade
Wirklich relevant ist dieser reine Zahlenvergleich der Wirkungsgrade jedoch nicht. Zum einen ist die Energiequelle sowieso kostenlos, zum anderen haben wir auf unseren Dächern so gut wie immer ausreichend Fläche zur Verfügung, um den Unterschied zu kompensieren!
Eher relevant ist folgende Überlegung: Eine Photovoltaikanlage am Dach ist heute Standard. Würde man einen (kleinen) Teil der Dachfläche mit Solarthermie belegen, so ist der Netto-Nutzen nicht erkennbar: Durch die mechanisch nicht kompatiblen Systeme (Größen der Module bzw. Kollektoren) kommt es zu mehr ungenutzten Flächen zwischen den Systemen, als würde man einfach die PV-Anlage entsprechend größer bauen.
Wie sieht der direkte Flächenvergleich aus?
Dennoch scheuen wir bei my-PV auch den direkten Flächenvergleich nicht. Wie sich bei gleichem Warmwasser-Deckungsgrad das Verhältnis der erforderlichen Photovoltaikmodulfläche zur Solarthermie-Kollektorfläche über die Jahre entwickelt hat, hat my-PV anhand einer dynamischen Vergleichssimulation mit der Software Polysun analysiert. Unsere Gleichstromlösung ELWA, ein autarker Heizstab für Wärme aus Photovoltaikstrom, wird dabei einem solarthermischen Flachkollektorsystem mit sechs Quadratmetern gegenübergestellt. Beide Technologien bringen die Solarenergie in einen 400 Liter Warmwasserboiler ein, die Warmwasserentnahme und die Nachheizung sind für die objektive Vergleichbarkeit absolut identisch im Simulationsprogramm abgebildet. Ebenso gut kann hier unser neues autarkes Produkt, der SOL•THOR, für diesen Zweck eingesetzt werden – und zwar für beliebige Elektro-Warmwasserspeicher.
Um dabei den Trend der immer besser werdenden Modul-Wirkungsgrade darzustellen, wurden für die Betrachtungsjahre jeweils zeitgemäße Modultypen in der Simulation eingestellt. Während im Jahr 2015 der Standard noch bei einer Modulleistung von 250 Wp auf einer Fläche von 1,65 m² lag, liegt er im Jahr 2025 bereits bei 450 Wp auf einer Fläche von 1,99 m². Das entspricht 2025 umgerechnet einer Leistung von ca. 225 Wp pro Quadratmeter, während es 2015 gerade mal 150 Wp pro Quadratmeter waren.
Abbildung 3: Verhältnis von PV-Modulfläche zu Solarthermie-Kollektorfläche bei gleichem Warmwasser-Deckungsgrad
Anstelle von acht Modulen mit insgesamt 13,2 m² Fläche im Jahr 2015, sind es 2025 also nur noch PV-Module mit 8,6 m² Gesamtfläche, die nötig sind, um den gleichen solaren Warmwasser-Deckungsgrad wie ein solarthermisches System mit 6 m² Flachkollektor zu gewährleisten.
Der Faktor des Flächenbedarfs ist der einzige noch verbliebene, aber ständig schwindende technische Vorteil, den die Solarthermie gegenüber der Photovoltaikwärme heute noch aufweist. Doch schon vor acht Jahren war dieses Argument nicht mehr von praktischer Relevanz, denn wer ein Eigenheim besitzt, der hat so gut wie immer mehr als genug Dachfläche zur Verfügung, um auch ein PV-Wärmesystem zu installieren.
Abgesehen von diesem Faktum ist die Liste der technischen Vorteile der solarelektrischen Wärmeerzeugung gegenüber der althergebrachten rohrgebundenen Technik lange. Auf der my-PV Webseite ist eine kurze Auflistung jederzeit einsehbar.
Für uns von my-PV steht fest: Photovoltaikwärme ist der Gewinner
Neben der bemerkenswerten Lernkurve bei den Kosten und beim Flächenfaktor ist die Fülle an technischen Vorteilen der photovoltaischen Wärmeerzeugung bekanntermaßen groß. Aufwändige Rohrsysteme werden damit durch dünne Kabel ersetzt. Im Vergleich zur Solarthermie ist dadurch auch eine weitaus einfachere und nahezu verlustlose Energieübertragung möglich.
Dr. Gerhard Rimpler, Geschäftsführer von my-PV: „Für mich völlig unverständlich, tauchen derzeit wieder vermehrt die völlig falschen 80 % Solarthermie-Wirkungsgrad oder der Flächenfaktor 3 im Vergleich zur Photovoltaik auf. Die Solarthermie ist am Ende ihres Lebenszyklus angelangt und hat nur noch in Nischenanwendungen Berechtigung. PV-Überschüsse als Argument gegen diese Technologie zu verwenden, ist ebenfalls unzulässig. Es ist seit langem klar, dass die nennenswerte Installation von Photovoltaik zu Leistungsspitzen führt, die netzdienlich gespeichert, lokal verwendet oder abgeregelt werden müssen“.
Die Statistik spricht eine deutliche Sprache gegen die Solarthermie:
Abbildung 4: Jährliche Neuinstallation von Solarwärmeanlagen. Online unter: https://www.umweltbundesamt.de/umwelttipps-fuer-den-alltag/heizen-bauen/sonnenkollektoren-solarthermie#hintergrund
2024 wurden in Deutschland gerade einmal 220.000 m² Sonnenkollektoren verbaut. Energetisch sind das ca. 80 bis 90 GWh Ertrag. Demgegenüber wurden 16,2 GWp Photovoltaik errichtet, mit einem Energieertrag von ca. 16.000 GWh. Die Solarthermie macht also energetisch gerade noch 0,5 % der Photovoltaik aus und ist damit in der Bedeutungslosigkeit verschwunden. (Und wir setzen hier Strom und Wärme energetisch gleich.)
Ein noch drastischerer Vergleich: In Deutschland wurden 2024 430.000 Balkonkraftwerke mit einer Gesamtleistung von 400 MWp offiziell gemeldet, die echte Zahl ist vermutlich deutlich größer. Der Ertrag aller 2024 installierten Balkonkraftwerke liegt bei ca. 240 GWh. Das ist das 3-fache des Solarthermie Ertrages!
Weil uns öfter vorgeworfen wird, Technologien gegeneinander auszuspielen: Wir haben überhaupt nichts gegen Solarthermie. Es gibt Anwendungen, wo sie unschlagbar ist, beispielsweise Schwimmbad-Kollektoren, oder auch bestimmte Großanlagen zur Nah- und Fernwärme-Unterstützung.
Uns geht es darum, dass sich die bessere Technologie durchsetzt. Wir argumentieren, dass es aus unserer Sicht nicht gerechtfertigt ist, für Solarthermie künstlich einen Markt zu schaffen mittels überhöhten, energetisch, technologisch und volkswirtschaftlich nicht zu argumentierenden Förderungen. Teilweise wird die Solarthermie sogar „missbraucht“, um fossilen Heizsystemen ein grünes Mäntelchen umzuhängen.