Teil 1: Markt- und Preisentwicklung von Solarthermie und Photovoltaik in Österreich
Kurzbeschreibung: Photovoltaik und Solarthermie hatten bislang klar getrennte Rollen: Photovoltaik für den Strom, Solarthermie für die Wärme. Der Preisverfall der letzten Jahre bei der Photovoltaik hat diese Grenze aufgeweicht. Photovoltaiklösungen, um Wärme bereitzustellen, sind bereits am Markt und machen der Solarthermie Konkurrenz, die keine derartigen Preisreduktionen mitgemacht hat. Photovoltaik oder Solarthermie?
Eine Serie in vier Teilen.
Teil 1: Markt- und Preisentwicklung von Solarthermie und Photovoltaik in Österreich
Univ. Prof. Dr. Wolfgang Streicher:
Der Grund ist, dass die Preise für die Photovoltaik brutal gesunken sind. Also vor 10 Jahren war die Antwort eindeutig, die kostet zu viel. Wir haben heute Preise, wo nichts mehr klar ist.
Und wo genau das Argument, dass eigentlich die Photovoltaik viel weniger Möglichkeiten hat, Fehler einzubauen als die Solarthermie, oder alles, was mit Wasser und Wärme zu tun hat, ein ganz gewichtiges ist.
Vor einigen Jahren schien die solare Welt noch in Ordnung.
Auf der einen Seite die Solarthermie, zuständig für Wärme, sei es als Warmwasser oder für die Heizungsunterstützung. Auf der anderen Seite die Photovoltaik, zuständig für Strom. Strom, der allerdings in der Regel nicht im eigenen Haushalt verbraucht wurde, sondern in das öffentliche Netz eingespeist wurde, winkten doch lukrative Einspeisetarife.
Die Investitionskosten für eine Photovoltaikanlage waren zwar relativ hoch, dank der geförderten Einspeisetarife wurde eine Photovoltaikanlage aber zu einem veritablen Investitionsobjekt, das hohe Renditen versprach. Das galt insbesondere für Deutschland, aber auch für andere europäische Länder.
Mit einer Photovoltaikanlage Wärme für das eigene Zuhause zu erzeugen, erschien als eine sehr weit hergeholte, uninteressante oder gar verpönte Option.
Doch in den letzten Jahren ist die schöne solare Welt gehörig ins Wanken geraten.
Die Preise für Photovoltaikmodule und damit auch für gesamte Photovoltaikanlagen sind dramatisch gesunken. Grund waren die sogenannten "China-Module", also vergleichsweise sehr billig in China erzeugte Module, die sich in Windeseile auch in Europa verbreiteten (und den Markt erschütterten).
Mittlerweile erscheint es auch nicht mehr ganz so abwegig, photovoltaisch erzeugten Strom auch für Niedertemperaturwärme einzusetzen. Beispielsweise gibt es bereits Paketlösungen, die aus Photovoltaikmodulen, einer Elektropatrone und einer einfachen Regelung bestehen. Die Elektropatrone wird in einem Wasserspeicher montiert und wandelt dort den photovoltaisch erzeugten Strom in Wärme um.
Die Photovoltaik wurde folglich zu einer immer stärkeren Konkurrenz für die Solarthermie. Ersetzt also nun die Photovoltaik die Solarthermie, und was wird dann aus der Solarthermie?
In diesem Beitrag wollen wir uns mit folgenden Fragestellungen beschäftigen:
Wie haben sich in Österreich Markt und Preis für Photovoltaik und Solarthermie in den letzten Jahren entwickelt?
Was sind spezifische Vor- und Nachteile von Photovoltaik und Solarthermie?
Lassen sich daraus Empfehlungen für die eine oder die andere Technologie ableiten?
Wo liegen Zukunftsperspektiven der Solarthermie?
Markt- und Preisentwicklung von Solarthermie und Photovoltaik in Österreich
Die Marktentwicklung von verschiedenen Technologien zur Nutzung erneuerbarer Energieträger, darunter auch solarthermische Anlagen und Photovoltaikanlagen, wird in Österreich in einem jährlich erscheinenden Bericht dokumentiert.
Zuletzt erschien ein derartiger Bericht im Mai 2015 unter dem Titel Innovative
Energietechnologien in Österreich. Marktentwicklung 2014.
Für Solarthermie gibt es eine Datenreihe zur Marktentwicklung seit 1975, für Photovoltaik seit 1992.
Wenn man die Marktentwicklung der Solarthermie seit dem Jahr 2000 betrachtet, erkennt man eine Wachstumsphase zwischen den Jahren 2003 und 2009. Seit 2010 sinkt aber die jährlich neu installierte Kollektorfläche laufend. Während im Spitzenjahr 2009 etwa 360.000 m2 Kollektorfläche neu installiert wurden, waren es im Jahr 2014 nur mehr knapp über 150.000 m2, dies entspricht einem Rückgang von fast 60%.
Bei den Photovoltaikanlagen gab es hingegen eine gegenläufige Entwicklung. Während die Neuinstallationen in den Jahren 2000 bis 2008 sich auf einem sehr niedrigen Niveau bewegten, erfuhr der Photovoltaikmarkt zwischen 2009 und 2013 ein rasantes Wachstum.
So wurden allein im Spitzenjahr 2013 263 Megawatt Photovoltaik installiert, während in den Jahren 2000 bis 2008 in Summe nur 29 Megawatt installiert wurden. 2014 sank die installierte Photovoltaikleistung erstmals wieder ab, und zwar auf 159 MW, 2014 ist aber damit nach 2013 und 2012 noch immer das drittstärkste Jahr, was die installierte Photovoltaikleistung betrifft.
Wie bereits erwähnt, gab es in den letzten Jahren eine drastische Kostenreduktion bei Photovoltaik. So sanken zwischen 2008 und 2014 die Preise für in Österreich verkaufte Module um mehr als 80%, von etwa 3200 Euro pro kW Peak auf etwa 600 Euro pro kW Peak (exkl. Mehrwertsteuer). Im selben Zeitraum reduzierten sich die durchschnittlichen Systemkosten für eine 5 kW Peak Anlage um 66%, von etwa 5100 Euro pro kW Peak auf etwa 1750 Euro pro kW Peak.
Der Preisverfall bei PV-Modulen ist "zum größten Teil auf den zunehmenden Wettbewerbsdruck durch ausländische Produzenten zurückzuführen", wie es im bereits erwähnten Bericht Innovative
Energietechnologien in Österreich. Marktentwicklung 2014 heißt.
Bei der Solarthermie hingegen blieben die Kosten in den letzten fünf Jahren annähernd konstant. Der Systempreis liegt bei etwas unter 1000 Euro pro m2 Kollektorfläche, der Kollektorpreis bei etwas über 400 Euro pro m2 Kollektorfläche. Alle Preisangaben verstehen sich exkl. Mehrwertsteuer.
Bemerkenswert ist, dass der Systempreis sogar schon niedriger lag als derzeit, wenn man einen längeren Zeitausschnitt betrachtet: Im Jahr 2002 lag dieser bei knapp über 800 Euro pro m2 Kollektorfläche, der Kollektorpreis hingegen zeigte in den letzten 15 Jahren eine leicht fallende Tendenz.
Zur Konkurrenz zwischen Photovoltaik und Solarthermie hält der Bericht "Innovative Energietechnologien in Österreich. Marktentwicklung 2014" fest:
In einigen Bereichen ist ein Wettbewerb unter einzelnen Technologien zur Nutzung Erneuerbarer zu beobachten. Am augenscheinlichsten tritt diese Wechselwirkung zwischen Photovoltaik und Solarthermie auf. Hierbei wurde die Photovoltaik durch die deutliche Reduktion der spezifischen Investitionskosten und durch die im Vergleich zur Solarthermie minimalen techno-strukturellen Eignungsfaktoren in den vergangenen Jahren immer attraktiver.
Gleichzeitig wurden im Bereich der Solarthermie die ökonomischen Lerneffekte bei der Kollektorherstellung nicht an den Endverbraucher weitergegeben und die strukturelle Komplexität konnte nicht wesentlich verringert werden, was wiederum zu einem wachsenden relativen Vorteil der Photovoltaik führt.
Was in diesem Zitat auch hervorgehoben wird, ist die geringere Komplexität bei Photovoltaikanlagen. Ein Vorteil, der auch im folgenden noch erörtert wird.
Teil 2: Vergleich Photovoltaik - Solarthermie
Kurzbeschreibung: Vor- und Nachteile von Photovoltaik und Solarthermie werden einander gegenüberstellt.
Vorteile der Photovoltaik:
Sie ist weniger komplex was die Installation betrifft, sie hat vor allem keine bewegten Teile: Es entfällt die gesamte Hydraulik, sodass auch praktisch keine Wartung der Anlage erforderlich ist. Die Messung des Stromertrags ist viel leichter, der Strombedarf der Anlage selbst ist gering, das Ausgangsprodukt Strom ist vielseitig nutzbar und kann nicht nur als Wärme genutzt werden.
Vorteile der Solarthermie:
Der Hauptvorteil ist der höhere Energieertrag pro (Dach)Fläche. Daneben gibt es noch den ökologischen Vorteil des tendenziell geringeren Energiebedarfs in der Herstellung der Anlage, sowie den volkswirtschaftlichen Vorteil, dass Komponenten für die Solarthermie zu einem großen Teil auch in Österreich hergestellt werden. Photovoltaik oder Solarthermie?
Teil 2: Vergleich Photovoltaik - Solarthermie
Die Vorteile der Photovoltaik im Vergleich zur Solarthermie
Photovoltaikanlagen sind in gewisser Weise weniger komplex im Vergleich zu solarthermischen Anlagen. Photovoltaikmodule und Wechselrichter sind zwar hoch ausgereifte High-Tech Produkte, aber aus Sicht des Nutzers, selbst aus Sicht des Anlagenplaners, können diese quasi wie eine "Black Box" gesehen werden. Im Vergleich zu einer solarthermischen Anlage ähnelt eine Photovoltaikanlage viel mehr einem "Plug and Play" System - man braucht die richtigen Komponenten, diese müssen richtig zusammengesteckt werden und los geht's mit der Stromerzeugung.
Ist eine Photovoltaikanlage einmal in Funktion, ist sie pflegeleicht und fast wartungsfrei.
Eine Photovoltaikanlage weist keine bewegten Teile auf. Der zu erwartende Verschleiß von Anlagenteilen beschränkt sich bei einer Photovoltaikanlage auf den Wechselrichter (sofern ein solcher überhaupt zum Einsatz kommt), und der Wechselrichter ist ein leicht austauschbarer Anlagenteil.
In einer solarthermischen Anlage ist hingegen die mechanische Bewegung allgegenwärtig, denn zunächst wird ja die gesamte Anlage von einer Flüssigkeit durchströmt. Bei den festen bewegten Teilen sind insbesondere die Pumpe bzw. die Pumpen wichtig, was den Verschleiß betrifft.
Bei der photovoltaischen Variante ist praktisch keine Wartung der Anlage erforderlich. Die Wartung ist hingegen bei solarthermischen Anlagen eine nicht unwesentliche Komponente: Geringe Arbeiten wie z. B. Sichtkontrolle können zwar vom Nutzer selbst erledigt werden, dennoch sollte die Anlage regelmäßig durch eine Fachfirma überprüft und gewartet werden.
Dazu Wolfgang Streicher, Professor für Wärmetechnik an der Universität Innsbruck:
Univ. Prof. Dr. Wolfgang Streicher:
Was auch eigentlich zu machen wäre, ich müsste irgendeinen Wartungsplan dem Kunden geben. Oder auch anbieten Wartungsdienstleistungen als Installateur, dass ich sage, ich komme alle zwei Jahre und schau mir das Glykol an, ob das noch passt. Oder ich komme jedes Jahr an einem schönen Tag und schaue, ob deine Anlage noch funktioniert oder nicht oder ob sie ein Problem hat. Z.B. einfache Rückschlagventile, solche Dinge, die sich bewegen, da bewegt sich ein Ventil aufgrund der Strömung. Und alles was sich bewegt, tendiert dazu, sich irgendwann einmal nicht mehr zu bewegen und einfach festzusitzen.
Als Kunde kann ich einfach nachts hingehen und schauen, ist meine Rohrleitung zum Kollektor warm oder nicht und wenn sie warm ist, und es ist Nacht und mein Speicher ist auch warm, dann ist irgendwas falsch. Jetzt könnte man Handbücher schreiben, aber die liest kein Mensch. Aber zumindest so laufende Kontrollen, zumindest von Grundfunktionen, wäre nicht schlecht.
Bei der photovoltaischen Lösung fällt die gesamte Hydraulik des Solarkreislaufes und der damit verbundene Planungs- und Installationsaufwand weg. Das betrifft Punkte wie Dimensionierung und Vordruck des Ausdehnungsgefäßes, Entlüfter, Rückschlagventile, Befüll-, Entleer- und Absperrventile, Einstellung und Kontrolle des Fülldrucks. Überdies fallen Leitungsdurchmesser geringer aus, da keine Flüssigkeit transportiert werden muss und auch nicht wärmegedämmt werden muss.
Der Strom- und damit auch der Wärmeertrag aus einer photovoltaischen Anlage ist leicht und sehr genau messbar. Bei der solarthermischen Anlage hingegen ist die Messung des Wärmeetrags aufwändiger und wurde in der Regel - zumindest bei kleinen Anlagen - nicht gemacht. Der Anlagenbesitzer tappt damit quasi im Dunkeln, was tatsächliche Leistung und Ertrag seiner solarthermischen Anlage betrifft. Mittlerweile hat sich allerdings die Situation insofern geändert, dass die Messung des Wärmeertrags in einigen Bundesländern Förderkriterium ist.
Univ. Prof. Dr. Wolfgang Streicher:
Aber dann muss ich wieder messen und bei einer kleinen Anlage ist natürlich eine Wärmemengenmessung prozentuell mehr von den Gesamtkosten als bei einer großen Anlage. [. . . ]
Es ist die Messung einfach nicht dabei. Wenn ich die Messung hätte, aber eben nicht die Messung auf der Solarseite, sondern wirklich, was brauche ich weniger an konventioneller Energie, bzw. wie viel brauche ich an konventioneller Energie und wie viel braucht mein Benutzer. D.h. in einem Kombisystem müsste ich eigentlich die Warmwasserbereitung messen, die Heizung messen und den Kesselinput messen, den Solarinput eben nicht, den brauche ich nicht. Und das sind drei, das macht die Sache so ein bißchen schwierig.
Beim Strom muss ich nur messen, was geht ins Netz. Solange ich einen Einspeisetarif kriege, speise ich alles ins Netz. Jetzt, wenn wir sagen, wir kriegen keinen Einspeisetarif mehr, und ich schau, dass ich meinen Eigenbedarf möglichst hoch setze, müsste ich wieder schauen, was braucht die Photovoltaik und wie viel brauch ich selber zum Beispiel, da brauch ich wieder zwei Messungen.
Der Strombedarf für den Betrieb einer Photovoltaikanlage, nämlich für den Wechselrichter, ist äußerst gering. Bei Gleichstromanlagen kann sogar auf jegliche äußere Stromzufuhr verzichtet werden. Eine solarthermische Anlage funktioniert nicht ohne Stromverbrauch für den Betrieb der Pumpen, die das Solarmedium befördern. Allerdings sollte bei guten Anlagen der Strombedarf nur etwa 1/50 der Wärmeerzeugung ausmachen.
Thermische Solaranlagen zur Heizungsunterstützung sind im Sommer in hohem Maß überdimensioniert. D.h. ein großer Teil der Wärme, die im Sommer in den Kollektoren entsteht, kann nicht sinnvoll genutzt werden. Die Solaranlage geht schließlich in Stagnation, was Anlagenteile wiederum zusätzlich belasten kann.
Dazu der klima:aktiv Bildungskoordinator Johannes Fechner:
DI Johannes Fechner:
(InterviewFechner20150612x1, ca. 3.30)
Und der Nachteil von vielen Solarthermieanlagen war einfach der, dass gerade im Sommer, wenn eben ein großes Angebot an Solarstrahlung da ist, die eben nicht abgeholt wird in vollem Ausmaß. D.h., hier bleibt die Energie einfach liegen im Speicher, am Kollektor, und das ist bei der Photovoltaik eben günstiger, weil da kann ich eben jederzeit zumindest ins Netz einspeisen, kommt drauf an, welchen Tarif ich dafür bekomme, auf jeden Fall die Energie geht nicht verloren.
Photovoltaikstrom ist vielseitig nutzbar. Er kann in das Stromnetz eingespeist werden, für Stromanwendungen im Haus genutzt oder auch in Wärme umgewandelt werden.
Solarthermische Wärme aus Solarkollektoren bleibt hingegen, wenn man von thermischen Solarkraftwerken absieht, die im Wohnbereich keinerlei Bedeutung haben, auf die reine Wärmeanwendung beschränkt, eine Umwandlung in Strom ist nicht möglich.
Die Vorteile der Solarthermie im Vergleich zur Photovoltaik
Der Hauptvorteil von Solarthermie im Vergleich zur Photovoltaik liegt im höheren Energieertrag pro Fläche. Grob gesagt, kann von einem m2 eines solarthermischen Kollektors etwa dreimal soviel Energie gewonnen werden wie von einem m2 eines Photovoltaikmoduls. Wobei es sich nicht um eins zu eins vergleichbare Energieformen handelt, da bei der Solarthermie Wärme, bei der Photovoltaik Strom erzeugt wird. Der photovoltaisch generierte Strom kann aber fast verlustfrei auch in Wärme umgewandelt werden.
Dieser Vorteil des deutlich höheren Energieertrags bei solarthermischen Anlagen relativiert sich aber, falls mit dem photovoltaisch erzeugten Strom eine Wärmepumpe betrieben wird, da hier aus einer Einheit Strom mehrere Einheiten Wärme produziert werden können.
Univ. Prof. Dr. Wolfgang Streicher:
Von den Flächen her brauchen wir gleich viel, weil ob ich jetzt eine Solarthermie mit 30/35 Prozent Wirkungsgrad betreibe und direkt in die Wärme [gehe], oder eine Photovoltaik mit 10% Wirkungsgrad und in eine Wärmepumpe mit Leistungszahl mit 3 gehe, ist die gleiche Energie wieder auf der gleichen Fläche produziert.
Eine thermische Solaranlage hat in der Regel einen geringeren Energiebedarf in der Herstellung im Vergleich zu einer Photovoltaikanlage. Die Treibhausgasbilanz der Herstellung hängt natürlich von der Art der eingesetzten Produktionsenergie ab. Wird ein Photovoltaikmodul in China hergestellt, wo bekanntlich Kohlekraftwerke das Rückgrat der Stromerzeugung bilden, hat dieses Modul eine entsprechend schlechte Treibhausgasbilanz.
Für den Konsumenten ist das jedoch kein relevantes Entscheidungskriterium, auch weil die Ökobilanz der Herstellung gar nicht transparent ist.
Dazu Johannes Fechner:
Man kann sich verschiedene Dinge anschauen. Man kann sich anschauen die Herstellungsenergie oder den Aufwand, der betrieben werden muss, um ein PV-System herzustellen, um ein solarthermisches System herzustellen.
Da liegt die Solarthermie an sich schon ganz günstig in dem Vergleich, aber im Endeffekt interessiert das ja kaum jemanden.
Noch ein weiterer Vorteil der Solarthermie, der für den einzelnen Konsumenten in der Regel wenig Relevanz hat: In Österreich verkaufte Komponenten für die Solarthermie werden zu einem großen Teil auch in Österreich hergestellt, mit entsprechenden positiven Effekten für die österreichische Volkswirtschaft wie die Sicherung heimischer Arbeitsplätze.
Teil 3: Heizen mit Photovoltaik - ist das eine sinnvolle Option?
Kurzbeschreibung: Der Markt befindet sich im Umbruch bzw. wird "aufgemischt". Es gibt bereits marktverfügbare Photovoltaiksysteme für die Wärmeerzeugung, so wird eines um ca. 5000 Euro für einen Haushalt angeboten, und die Wärmeerzeugung auf der Basis von Strom wird zunehmen. Ein ökologisches Risiko der photovoltaischen Wärmeerzeugung ist aber, mit diesen Systemen den Strombedarf gerade zu kritischen, nämlich sonnenarmen Zeiten, also vor allem im Winter, letztlich zu erhöhen, da in solchen Systemen meist auch ein Elektrostab als Alternative vorgesehen ist. Die hier gegebene Empfehlung lautet: Handelt es sich um kleine Warmwassersysteme, so kann die Photovoltaik ggf. eine gute Lösung sein. Große Systeme, bzw. Systeme die auch die Raumheizung relevant abdecken sollen, insbesondere dann, wenn schon ein Pufferspeicher, z. B. aufgrund einer Holzheizung vorhanden ist, sollten nach wie vor auf Solarthermie setzen, zumindest dann, wenn man den volkswirtschaftlich-ökologischen Standpunkt einnimmt. Siehe zum Fazit aber auch den Gesamttext des vierten (nächsten und letzten) Teiles dieser Serie. Photovoltaik oder Solarthermie?
Teil 3: Heizen mit Photovoltaik - ist das eine sinnvolle Option?
Univ. Prof. Dr. Wolfgang Streicher:
Ich bin mir, obwohl ich Wärmetechniker bin, überhaupt nicht mehr schlüssig.
Begonnen hat das ganze mit solarer Kühlung, was relativ aufwändig ist mit Absorptionsmaschinen und was weiß ich allem. Was eigentlich Standardtechnologie ist, wenn ich eine PV-Anlage und eine Kompressionskältemaschine habe. Und es ist heute schon in fast allen Fällen, die PV billiger als die Solarthermie zu bauen.
Bei der reinen Brauchwasserbereitung hängts davon ab, wie ich nachheize, was der Strom kostet, wenn ich elektrisch nachheize, wie auch immer. Aber auch da ist es nicht mehr ganz so klar, weil es gibt mittlerweile auch schon Firmen, die bieten als Kit an, das PV-System mit der . . . Wärmepumpe, und direkt mit dem Warmwasserspeicher, und das ist natürlich billiger als die Solarthermie oder ähnlich teuer wie die Solarthermie.
Falls also solar gekühlt werden soll, ist es bereits kostenmäßig und aufgrund der einfacheren Systemtechnik vorteilhafter, dies mit der Kombination Photovoltaikanlage und Kompressionskältemaschine als mit einer solarthermischen Kühlung zu tun.
Doch auch bei der Warmwasserbereitung machen photovoltaisch betriebene Systeme der Solarthermie direkte Konkurrenz. So hat eine österreichische Firma ein Produkt entwickelt, das aus einer Regelung und einem Elektro-Heizstab besteht, das einfach an einem Warmwasserspeicher montiert werden kann. In Kombination mit Photovoltaikmodulen, welche eine Leistung von 2 kW Peak bereitstellen, wird damit eine Lösung für die Warmwasserbereitung für 2 - 4 Personenhaushalte angeboten, welche laut Herstellerangaben eine solare Deckung von mehr als 50% verspricht. (Ein Schichtladebeitrieb ist möglich, wenn zwei derartige Geräte (Regelung plus E-Heizstab) oben und unten an einem Warmwasserspeicher montiert werden.)
Falls nicht genug Wärme (bzw. eigentlich Strom) von den Photovoltaikmodulen geliefert wird, erfolgt die Nachheizung elektrisch, mit Strom aus dem öffentlichen Netz also. Die Nachheizung könnte aber auch über eine Wärmepumpe erfolgen, was den Stromverbrauch entsprechend reduziert.
Dieses System wird inklusive der Module, aber ohne Warmwasserspeicher, um etwa 5.000 Euro (inkl. MwSt.) angeboten, ist also preislich in einem Bereich, wo es mit einer solarthermischen Anlage für einen 2 - 4 Personenhaushalt durchaus mithalten kann. Es benötigt keinen Wechselrichter und funktioniert daher auch bei einem Stromausfall.
Alternativ bietet diese Firma ab Sommer 2015 auch eine Lösung für netzgekoppelte Photovoltaikanlagen an: Die Überschussleistung der Photovoltaikanlage wird gemessen, der Überschusstrom fließt in die Warmwasserbereitung, was den Eigenverbrauch der Photovoltaikanlage deutlich erhöht.
Man kann nun zu recht einwenden, dass bei einem System wie dem gerade vorgestellten die Nachheizung elektrisch, also mit Strom aus dem öffentlichen Netz, erfolgt. Während in den Zeiten relativ hoher solarer Einstrahlung, also in etwa in den Monaten April bis September, der überwiegende Teil des Warmwassers mit der PV-Anlage erzeugt werden kann, muss in den übrigen Monaten relativ viel Strom aus dem öffentlichen Netz zur Nachheizung bezogen werden.
Auch wenn der Anteil des erneuerbar erzeugten Stroms generell im Steigen begriffen ist, ist in den Herbst- und Wintermonaten dieser Anteil noch relativ gering. Und jede zusätzlich benötigte kWh Strom stammt in diesen Monaten überwiegend aus Kraftwerken, die mit fossilen Brennstoffen oder mit Nuklearenergie betrieben werden.
Dieser ökologische Aspekt ist noch relevanter, wenn nicht nur die Warmwasserbereitung, sondern auch die Raumheizung mit elektrischer Energie erfolgen soll. Selbst wenn das relativ effizient mit einer Wärmepumpe passiert und selbst dann, wenn der Strom für die Wärmepumpe mit einer Photovoltaikanlage generiert werden soll.
Dazu der klima:aktiv Bildungskoordinator Johannes Fechner:
DI Johannes Fechner:
Tatsache ist, dass auch die Wärmeanwendung in Richtung Strom geht. Das ist eine Tendenz, die auf lange Sicht wahrscheinlich auch zielführend ist, es werden derzeit nur Argumente verwendet, die keine Grundlage haben.
Also wenn behauptet wird, man könnte mit einer üblichen PV-Anlage einen relevanten Anteil von Wärmepumpenstrom abdecken fürs Heizen, dann muss man sich auch vor Augen halten, was bringt eine PV-Anlage in den kalten Monaten, und hier liegen wir ungefähr bei einer 1 kWh pro kWpeak und Tag. Und eine kWh das ist ein 10/tel Liter Heizöl, und damit wird man, auch wenn man jetzt vielleicht eine 5 kWpeak Anlage hat, nicht sehr viel beheizen können mit dieser Energiemenge, noch dazu wo ja auch der Haushaltsstrombedarf zu decken ist.
Über die Jahresbilanz kann man das immer auch darstellen, weil ich im Sommer halt deutlich mehr gewinne, übers Jahr gerechnet kann man da vielleicht schöne Bilanzen darstellen, das hat aber dann mit der Realität im November/Dezember/Jänner/Februar sehr, sehr wenig zu tun.
Detto auch bei der Infrarotheizung, da wird auch behauptet, dass wir zunehmend erneuerbaren Strom nutzen, und am besten sogar aus eigener Produktion, aber dort haben wir auch nicht den Faktor der Wärmepumpe, dass ich aus einer Einheit Strom mehrere Einheiten Wärme produzieren kann, sondern da geht es eins zu eins, also dort ist das Argument derzeit nicht wirklich angebracht.
Zum Strommarkt muss man auch sagen, man muss da wirklich die Realität sehen, und die Realität ist, dass eben Österreich mit seinen Nachbarländern, v.a. auch Deutschland, ganz eng verbunden ist, was den Strommarkt betrifft. Und wenn man sich anschaut, wie derzeit in Deutschland im Winter Strom produziert wird, dann hat eben die Kohlekraft einen ganz enormen Anteil, und jede zusätzliche kWh, die ich nutze, weil eben ich vorher nicht mit Strom geheizt habe, die wird nicht aus österreichischer Produktion kommen, weil wir gerade im Winter ein großer Importeur von Strom sind. Wir tragen dann dazu bei, dass derzeit an vielen Tagen dieser Strom dann eher aus kalorischen Kraftwerken, aus Stein- oder Braunkohlekraftwerken stammen wird.
Grundsätzlich hat aber eine solarthermische Anlage das gleiche Problem wie eine PV-Anlage, was die Herbst- und Wintermonate betrifft: Nämlich, dass ein geringes Angebot an Solarstrahlung auf einen relativ hohen Wärmebedarf trifft, insbesondere dann, wenn auch solar geheizt werden soll.
Im Bereich der Solarthermie kann dieses Problem dadurch gelöst werden, dass sehr große Wärmespeicher eingebaut werden. In solarstrahlungsarmen Zeiten kann dann Energie aus dem Speicher entnommen werden. Auch kann eine solarthermische Anlage mit einer Holzheizung kombiniert werden und so eine relativ gute Ökobilanz mit geringen CO2-Emissionen erreicht werden.
Grundsätzlich könnte auch eine Photovoltaikanlage mit einem großen Wärmespeicher und einer Holzheizung kombiniert werden, diese Kombination wird jedoch kaum erfolgen. Im Sinne einer möglichst einfachen Systemtechnik liegt es nahe, Photovoltaik in Kombination mit einer Wärmepumpe einzusetzen, wenn damit auch geheizt werden soll.
Doris Hammermüller, ehemalige Geschäftsführerin von Austria Solar, nimmt dazu Stellung:
Doris Hammermüller:
Bei ganz kleinen Warmwasserlösungen kann man sich überlegen, ob Photovoltaik oder Solarwärme, je nach Gesamtsystem, die effizientere Lösung ist.
Wenn wir einen höheren Deckungsgrad von Solarenergie im Wärmebereich im Haus haben wollen, dann brauchen wir eine Solarwärmeanlage. Weil wir mit ungefähr 40 m2 Dachfläche, was wir ungefähr südseitig, ost-, westseitig zur Verfügung steht, mit einer PV-Anlage niemals bis zu einer Heizungslösung kommen. [. . . ]
Die Dachfläche gibt einmal vor, wieviel Energie kann ich überhaupt ernten.
Ob ichs dann mit Strom oder mit Wärme mach, hängt eher vom Gesamtsystem, wie in dem Haus Wärme bereitet wird, ab. Wenn ich insgesamt schon eine Holzheizung im Haus hab, werde ich dazu keine PV-Anlage geben, weil dann habe ich schon einen Pufferspeicher, der hat meistens 1000 bis 2000 Liter. Den mit Energie vollzuladen mit einer PV-Anlage in der Übergangszeit, ist einfach nicht sehr realistisch.
Da bräuchte ich riesige Flächen. Mit einer Solarwärmeanlage geht sich das gut aus, dass wir 20, 25 Prozent Deckung in einem normal sanierten Haus haben. Im Niedrigstenergiegebäuden gibt's dann ganz andere Energielösungen, da muss man einmal sehr differenzieren, wie ist der Wärmebedarf im Haus überhaupt.
Photovoltaik oder Solarthermie? - Teil 4: Resümee
Photovoltaik oder Solarthermie? - Teil 4: Resümee
Im Grunde lassen sich zwei verschiedene Philosophien bzw. Denkschulen unterscheiden, was die Frage Solarthermie oder Photovoltaik betrifft.
Die erste Richtung schlägt vor, beide Technologien zu kombinieren. Es sollten also auf einer Dachfläche beide Arten von Anlagen untergebracht werden und von der Anwendungsseite klar getrennt werden: Solarthermie für Wärmeanwendungen, Photovoltaik für Stromanwendungen. Die Frage ist dann, wie die jeweils optimale Größe für diese Anlagen ausfallen soll.
Die zweite Richtung geht davon aus, sich auf einer Dachfläche entweder für die eine oder die andere Technologie zu entscheiden.
In der gelebten Praxis ist offensichtlich, dass die zweite Richtung "gewonnen" hat, da Haushalte dazu tendieren, entweder in die eine oder in die andere Technologie zu investieren, was auch der Bericht "Innovative Energietechnologien in Österreich. Marktentwicklung 2012" festhält:
Photovoltaik und Solarthermie beanspruchen dasselbe Flächenpotenzial und stehen bei Investitionsentscheidungen oftmals in direktem Wettbewerb. Haushalte investieren zumeist entweder in eine solarthermische Anlage oder in eine Photovoltaikanlage.
Falls eine möglichst einfache, möglichst wartungsarme Systemtechnik gewünscht wird, ist die Photovoltaik klar die günstigere Technologie.
Im Bereich kleiner Warmwasseranlagen (d.h. Warmwasserbereitung für 2 - 4 Personenhaushalte) gibt es bereits kompakte Photovoltaik-Lösungen und in ökonomischer Hinsicht sind solarthermische und photovoltaische System hier vergleichbar.
In ökologischer Sicht sind solarthermische Anlagen - je nach Gesamtsystem - tendenziell überlegen. Erfolgt die Nachheizung bei einer Solarthermieanlage über eine Holzheizung, ergeben sich relativ geringe CO2-Emissionen. Wird hingegen eine Photovoltaikanlage in Kombination mit einer Wärmepumpe betrieben, entsteht ein entsprechender Strombedarf in den Herbst- und Wintermonaten, der in der Regel aus fossil erzeugtem Strom aus dem öffentlichen Netz gedeckt wird.
Eine größtmögliche Reduktion des Heizwärmebedarfs sollte allerdings auf jeden Fall die erste Planungspriorität sein, bevor an eine solare Deckung des Heizenergiebedarfs gedacht wird, egal ob über eine solarthermische oder eine photovoltaische Anlage. Hören Sie sich dazu auch das File "Was ist ein Sonnenhaus?" an.
Eine Technologie, die derzeit noch am Anfang steht, also erst in wenigen Gebäuden zum Einsatz kommt, ist die solarthermische Bauteilaktivierung in einem gut oder sehr gut wärmegedämmten Gebäude. Solarthermisch erzeugte Wärme fließt hier nicht in einen Speicher, sondern direkt in Bauteile wie massive Geschoßdecken. Das hat den Vorteil im Vergleich zur konventionellen Solarthermie, dass ein großer Speicher und eine aufwändige Regelung entfällt. Die Zukunft wird zeigen, inwieweit sich ein derartiges Gebäudekonzept durchsetzen wird.
Damit der negative Trend bei Solarthermie wieder umgekehrt werden kann, ist es notwendig, dass diese kostengünstiger angeboten werden kann, und einfachere Systemlösungen entwickelt werden. Auch neue Anwendungsbereiche wären zu erschließen.
Letztendlich geht es darum, den Verbrauch an konventioneller, nicht-erneuerbarer Energie, möglichst stark zu reduzieren.
Da können verschiedene Wege zum Ziel führen, worauf Wolfgang Streicher hinweist:
Univ. Prof. Dr. Wolfgang Streicher:
D.h. wir gehen forschungsmäßig auch in die andere Richtung, wir koppeln Wärmepumpen mit PV-Anlagen, schauen, wie viel kann ich im Haus selbst verbrauchen, wie kann ich den Eigenverbrauch erhöhen, mit Wettervorhersage für den nächsten Tag und Speichermasse des Gebäudes und was weiß ich was, alles high sophisticated . . . weil es einfach nicht mehr klar ist.
Und im Endeffekt wollen wir ja möglichst viel Sonnenenergie oder erneuerbare Energie nutzen und möglichst viel konventionelle Energie einsparen; das tun wir über die Effizienz des Gebäudes, über die gute Dämmung, über die effiziente Gebäudetechnik, die möglichst wenig konventionelle Energie braucht.
Welchen Weg wir da gehen, das müssen wir leider offen sehen.
Hilfreiche Quellen
- Peter Biermayr, Manuela Eberl, Monika Enigl, Hubert Fechner, Christa Kristöfel, Kurt Leonhartsberger, Florian Maringer, Stefan Moidl, Christoph Schmidl, Christoph Strasser, Werner Weiss und Elisabeth Wopienka. Innovative Energietechnologien in Österreich - Marktentwicklung 2014. url: http://www.nachhaltigwirtschaften.at/iea_pdf/201511_marktentwicklung_2014.pdf
- PV-Anlage oder thermische Solaranlage?. 2. Juli 2014. url: http://www.lea.at/pv-anlage-oder-thermische-solaranlage/ (besucht am 03. 04. 2016)
- my-PV GmbH. url: http://www.my-pv.com (besucht am 03. 04. 2016)