Photovoltaik oder Solarthermie?

Für 2017 werden dem Solarmarkt hohe Wachstumszahlen prophezeit. Ein Blick in die Neubauten und sanierten Altbauten zeigt, dass Solarenergie heute zum Status-quo gehört. Der Weg dahin war steinig. Billige Massenfertigung in Asien und der massive Preisverfall von PV-Modulen wirbelte die deutsche Solarbranche auf. Strafzölle, staatliche Subventionen, Handelskrieg und Preisverfall waren die Folge. Dieser Aspekt markiert aber auch die Wende für den Endverbraucher, denn er machte Solarmodule für die breite Masse erschwinglich. Heute steht solare Energie für mehr als Heizung und Warmwasser. Kunden wollen mehr als maximale Effizienz. Sie wollen effiziente Ökologie.

Klimaschonende Wärme für eine bessere Zukunft für die Kinder und Kindeskinder, so das gewünschte Ziel vieler Bauherren. Inzwischen zahlt sich diese Haltung nicht nur sprichwörtlich aus. Denn Ökologie schließt Ökonomie nicht mehr aus und damit wird auch der Kreis potenzieller Solarenergie-Kunden größer. Dank des neuen „Anreizprogramm Energieeffizienz bei Nutzung erneuerbarer Energien“, kurz APEE, finden Interessenten seit Anfang diesen Jahres verbesserte Förderkonditionen, geringere Abgaben und höhere Investitionssicherheit. Das gilt für die Gewinnung elektrischer Energie ebenso wie thermischer Energie. Zwei Nutzungsformen der Sonneneinstrahlung, die es näher zu beleuchten gilt.

Photovoltaik wird wieder attraktiv
Photovoltaik ist trotz Fördereinbruch der letzten Jahre in Deutschland weiter auf dem Vormarsch und behauptet 2016 mit 1,53 Mio. installierter Anlagen eine wichtige Position in der häuslichen Stromversorgung. Tendenz steigend. Auch ein Grund, warum Unternehmen wie Vaillant, Remeha oder Stiebel Eltron sich innovative Produkte rund um die Solarenergie auf die Fahnen geschrieben haben. Die ISH 2017 verspricht weitere Highlights für die solare Versorgung. Bei Remeha stehen dieses Jahr Heizsysteme mit Kombinationen aus verschiedenen Energiequellen im Fokus und auch Vaillant setzt auf ökologische Kombinationen von Wärmepumpen, PV und Batteriespeicher plus Lüftung.
Nach Angaben des BSW-Solar ist die Nachfrage nach PV-Anlagen bereits in den letzten Monaten wieder spürbar gestiegen. 2016 erwirtschafteten PV-Anlagen 6,5 % vom gesamten deutschen Bruttostromverbrauch. 2020 gehen die Schätzungen bereits von 10 % aus. Das deckt sich auch mit den Wunschvorstellungen der Deutschen, die laut Umfrage des BSW-Solar die Sonnenenergie ganz oben auf ihrer Energieversorgungsliste sehen. An sonnigen Werktagen kann PV-Strom zeitweise bis zu 35, an Sonn- und Feiertagen bis zu 50 % des aktuellen Stromverbrauchs decken. Bei der Umwandlung von Sonne in Wärmeenergie stehen die Module im Fokus: „Da wir häufig Photovoltaik als perfekte Ergänzung für unser Wärmepumpen-Sortiment empfehlen, sind PV-Module entscheidend. Die gesamte Heizanlage bietet deutlich höhere Erträge durch diese Kombination“, so Dieter Nestle, der bei Stiebel Eltron für die Beratung und Betreuung von Planern zuständig ist. Der Experte setzt deshalb auf die Kombination mit „Tegreon“-PV-Modulen des Unternehmens. Das speziell strukturierte Solarglas in Verbindung mit den optimierten 4-Busbar-Zellen sorgt für eine hohe Ausgangsleistung. Auch die Details klingen überzeugend: Vergossene Anschlussdosen schützen vor eindringender Feuchtigkeit. Die gewichtsoptimierte Konstruktion vereinfacht die Handhabung und bietet Spielraum bei der Dachbelastung. Die erhöhte Belastbarkeit von 5400 Pa nach IEC 61215 sowie die Möglichkeit einer horizontalen Installation ohne Kreuzverbund­installation, ermöglicht flexiblere Planung. Die unter strengen Umweltauflagen in Deutschland gefertigten Module erhalten 10 Jahre Produkt- und 12 Jahre Leistungsgarantie. Auch für Remeha ist „die Kombination Brennwerttechnik mit PV und Wärmepumpe am günstigsten um die EnEV optimal zu erfüllen“.
Wer das Optimum aus einer PV-Anlage zur Eigenstromnutzung herausholen will, sollte über den Einsatz eines intelligenten Nachführgestells nachdenken. Einer der wenigen Anbieter in Deutschland ist GP JOULE. Ihr „Phlegon Mover“ erwirtschaftet abhängig von den Wetterbedingungen bis zu 20 % mehr Ertrag, so der Hersteller. „Der große Vorteil ist nicht nur Mehrertrag, sondern die Möglichkeit, über einen sehr langen Zeitraum eine konstante Leis­tung über die Kollektoren abzurufen. So können diese, im Gegensatz zu Standard­anlagen, speziell in den Morgenstunden schon Volllast fahren. Bis kurz vor Sonnenuntergang kann so aus der Anlage viel Energie für die eigene Nutzung zur Verfügung gestellt werden“, erklärt der Geschäftsführer Heinrich Gärtner.

Maximaler Nutzen durch weitere Kombinationsmöglichkeiten
Fast jede zweite neue Solarstromanlage wurde 2016 nach BSW-Angaben zusammen mit einem stationären Batteriespeicher installiert. Je nach Nutzungsprofil und Anlagenauslegung kann so die solare Selbstversorgungsquote auf bis zu 60 % und mehr gesteigert werden. Inzwischen sind bereits 1,6 Mio. Solarstromanlagen und über 50 000 Heimspeicher in Deutschland aktiv. Laut dem Bundesverband Solarwirtschaft wird sich die Zahl der installierten Systeme innerhalb der kommenden zwei Jahre verdoppeln und bis 2018 die Marke von 100 000 erreichen. Das liegt auch daran, dass die Anschaffung eines schlüsselfertigen Solarstromspeichers heute etwa 40 % weniger kos­tet als vor 3 Jahren. Eine Entwicklung aufgrund des Preisrückgangs der Speicherzellen. „Aber ein weiterer großer Sprung im Preisverfall ist erstmal nicht zu erwarten. In die Entwicklungsarbeit der gesamten Speicher wurde und wird weiter viel Arbeit gesteckt, um maximale Qualität für den Endanwender und möglichst problemlose Installation für den Techniker zu garantieren“, kommentiert Prof. Dr. Karl-Heinz Pettinger, wissenschaftlicher Leiter des Technologiezentrum Ener­gie in Ruhstorf a.d.R. Heute findet man noch etwa acht bis zehn Speicherhersteller am Markt, die von ca. 40 Firmen angeboten werden. Obwohl es Qualitätsunterschiede gibt, hat sich der Markt in den letzten Jahren bereinigt. „Die Zahl kleinerer Anbieter, die unreflektiert Speicher importiert haben und keine Garantie geben wollten, sind minimal. Die etablierten Speicherhersteller liefern Qualität“, erklärt Pettinger weiter. „Der wesentliche Punkt beim Speicherkauf ist das Thema Garantie, das trennt die Spreu vom Weizen.“ Bei den Zellherstellern zählen Namen wie LG Chem, Samsung, Varta, Saft etc. zur Qualitäts-Riege.

Sonnenenergie speichern anstatt einspeisen
Nicht für den Eigenverbrauch benötigter Solarstrom wird dank der Vergütungsgarantien des EEG 2017 bei kleinen Anlagen auch für die nächsten 20 Jahre mit aktuell etwa 12 Ct./kWh eingespeist. Gleichzeitig bietet das Speicherförderprogramm der KfW seit Jahresbeginn einen zinsgünstigen Kredit sowie Tilgungszuschüsse in Höhe von 19 % bei einem stationären solaren Batteriespeicher plus max. 30-kW-PV-Anlage. Der Bundesverband Solarwirtschaft e. V. rät Interessierten allerdings zur Eile, denn bereits ab Juli diesen Jahres sinkt der Speicherzuschuss auf 16 % und der Fördertopf ist begrenzt. Bei einem sind sich die Experten einig: Langfristig macht die Installation von PV nur mit elektrischem Speicher Sinn. Das sieht auch Vaillant so: „Photovoltaik plus Speicher ist ein stark wachsendes Produktsegment, dass speziell im Neubau insbesondere in Kombination mit KfW 40+ Gebäuden nachgefragt wird“. Dafür bietet das Unternehmen passende Produkte, wie das PV-System „auroPOWER“. Die VDE-„Quality Tested“-zertifizierten Monokristalline-Module mit bis zu 275 Wp und 16,5 % Wirkungsgrad sind auch als Paket mit dem Generatorenanschlusskasten inkl. Überspannungsschutz, Wechselrichter für 3- und 1-phasige Einspeisungen sowie dem Energiemanager für zeitlich optimierte Abstimmung von Stromverbrauch- und Erzeugung zu haben. Am Ende der Produktkette steht der Batteriespeicher „eloPACK“. Der Speicher mit Lithium-Eisenphosphat-Zellen verfügt über einen integrierten Batteriewechselrichter mit bis zu 98-prozentigen Wirkungsgraden.
Neben der Blei-Batterie ist der Einsatz von Lithium-Ionen-Batterien als Solarstromspeicher im Eigenheim prädestiniert. Dank sehr hoher Energiedichte und damit kompakter Bauweise sind die Lithium-Ionen-Batterien für stationäre Anwendungen bestens geeignet. Eine aktuelle Marktstudie von „Büro F“ und „l°energy“ sieht ab 2018 einen Wechsel in der Wirtschaftlichkeit. Dann soll der Strombezug aus PV-Speichersystemen günstiger sein, als der regulär bezogene Versorgungsstrom. Vor allem angesichts der Tatsache, dass sich in den letzten 10 Jahren der Preis des Wärmepumpenstroms annähernd verdoppelt hat und eine weitere Steigerung absehbar ist.  
Trotz dieser durchweg positiven Kos­ten-Nutzenentwicklung lohnt sich die Neuinstallation einer PV-Anlage für private Haushalte im Moment nur geradeso. Dank der geringen EEG-Einspeisevergütung arbeiten sie zwar finanziell positiv, aber mit Gewinnen ist nicht zu rechnen. Unter 10 Jahren wird sich der Kauf einer Solaranlage inkl. Speicher für ein Einfamilienhaus nicht amortisieren, aber danach wird es interessant. „Die Solarpanels sind gut 20 Jahre nutzbar. Sie werden zwar inaktiver, aber fallen nicht aus und auch die heutigen Speicher werden in diesem Anwendungsumfeld sicher 20 Jahre arbeiten. Lithium-Ionen-Phosphat-Batterien sind sehr langlebig, das bestätigten verschiedenste Projekte“, erklärt Prof. Dr. Pettinger. Der Geschäftsführer von B&S Wärmetechnik Reinhard Bege sieht ab 2020 vor allem in der Kombination Wärmepumpe und Stromspeicher für nahezu 0-Energiehäuser einen Sinn.

Solarthermie nicht ganz ausblenden
Ganz anders sieht die aktuelle Vita der Sonnennutzung für Wärme aus. Trotz lang bewährter Technik, einer Lebensdauer von über 25 Jahren und einer absehbaren Amortisation kann die Solarthermie nicht mit dem Hype um PV mithalten. Nur bei etwa 10 % der Heizanlagen in Häusern und Wohnungen kommt Solarthermie zum Einsatz. Das bestätigt auch Vaillant. Das Unternehmen hat sich allerdings gegen den Markttrend entwickelt. Das liegt laut eigenen Angaben u. a. auch an der Portfolioerweiterung durch rücklaufgeführte Solarsysteme in 2016. „Wir denken, dass der Marktrückgang anhalten wird, aber deutlich geringer ausfällt als in den Vorjahren. Dass überhaupt noch ein Marktrückgang stattfinden wird, liegt auch an der attraktiven Technologie-Kombination Wärmepumpe und Photovoltaik“, so der Hersteller.
Ist die Solarthermie also am Ende? Tatsache ist, bei Solarthermie gibt es verschiedene Philosophien, die Wahrheit liegt wahrscheinlich irgendwo dazwischen. Für Thermodynamiker ist die Umwandlung von Strom in Wärme ein rotes Tuch. Da die direkte Wassererwärmung wesentlich effizientere Wirkungsgrade aufweist. Ein Blick zurück zeigt, seit Anfang der 90er-Jahre hat sich die Anlagenanzahl vor allem zwischen 2006 und 2010 mehr als verdoppelt. Danach ging es steil bergab. Bereits 2010 brachen die Zahlen ein. Laut Trendreport Energie von co2online nahm der Glaube an die Wirtschaftlichkeit von Solarwärme ab und auch fehlende Fördermittel gaben den Ausschlag. Letzteres wurde mit der Solarthermie-Förderung von 2016 ausgeräumt. Über das APEE ist ein Zusatzbonus von 20 % auf die bereits vorhandene Basisförderung und Kombinationsbonus möglich. So ist für eine typische Solarthermieanlage ein Zuschuss von bis zu 3600 Euro möglich. Das gilt für Alt- wie Neubau, für Warmwasser und Heizung.
Angesichts der vergleichsweise hohen Investitionskosten ist dieser politische Schritt ein wichtiger Anreiz. Die Gründe für diese Politik sind schnell aufgezählt: Die Energieverbrauchskennwerte zeigen im Querschnittsvergleich mit Gebäuden ohne Solarwärmenutzung Unterschiede um 15 % – 15 % weniger fossile Brennstoffe und mehr klimafreundliche Ener­gie für die Erzeugung von Warmwasser und Heizenergie. Energetisch ist Solarthermie damit auf jeden Fall sinnvoll. Aber auch wirtschaftlich hat Solarthermie durchaus ihre Berechtigung. Vor allem im Altbau, ist es oft die einzige Alternative. Genauer, überall da, wo keine Flächenheizung vorhanden ist und wegen den geforderten Systemtemperaturen nur eine Gas- oder Ölheizung unter wirtschaftlicher Betrachtung zum Einsatz kommen kann. An dieser Stelle ist allerdings noch Aufklärungsarbeit gefragt: Laut Trendmonitor 2016 von Stiebel Eltron, stehen vermehrt die Handwerker und Planer in der Pflicht. Die Deutschen erwarten beim privaten Umstieg auf Erneuerbare Energien mehr Informationen von ihren Fachhandwerkern: 82 % wünschen sich hier mehr Unterstützung.

Biomasse und Solarthermie – für viele die Zukunft
Eine beliebte Kombination ist Solarthermie und Holzpellets. Eine wirtschaftlich sinnvolle Lösung, auch im direkten PV-Vergleich. Ökologisch liegt der regionale, nachwachsende und CO2-neutrale Brennstoff ganz vorne – vorausgesetzt, er ist entsprechend zertifiziert. Das sehen auch viele Endverbraucher so. Ein Beispiel dafür ist die Familie Steinhuber aus dem niederbayerischen Bad Birnbach. Vor Kurzem galt es, den alten Ölofen inkl. Nachtspeicheröfen in den einzelnen Wohnräumen des Generationenhauses (200 m²) aus dem Jahre 1964 zu ersetzen. Ein Erdgasanschluss bestand nicht, Öl kam aufgrund der steigenden Preiserwartung als Komplettlösung nicht infrage und Hackschnitzel waren in den Anschaffungs- und Nebenkosten zu teuer. Eine Kombination aus Solarthermie, Pelletofen und Ölkessel war die Lösung. Der Heizungstechniker empfahl den Brennwertkessel „Vitoladens 300-C“ mit zweistufigem Compact-Blaubrenner und der Kesselkreisregelung „Viotronic 200“ von Viessmann. Parallel dazu sechs Platten des Solarsystems „Vitosol 200F“ inkl. „340M“ multivalentem Heißwasserpufferspeicher mit 950 l.
Die Kombination Pellets und Solarthermie ist auch für Miets- oder Mehrfamilienhäuser und den mehrgeschossigen Wohnungsbau interessant. Hier bietet auch der Neubau einen Markt. Mehrgeschossige Neubauten bedürfen gro­ßer Heizleistung. 10-kW-Wärmepumpen reichen dafür nicht aus. 300 bis 500 kW sind oft nötig. „Anstatt größerer Wärmepumpen, die natürlich die Inves­titions- und Betriebskos­ten in die Höhe jagen, ist ein Pelletkessel mit Solarthermie eine effiziente Alternative, auch um die EnEV einzuhalten“, bestätigt Dr. Diana Hehenberger-Risse, Professorin für Effiziente Energiesysteme an der Hochschule Landshut. Gleichzeitig kann dank dieser Heizkombination das Gebäude viel wirtschaftlicher gebaut werden, da die extreme Wärmedämmung wegfällt, die für die effiziente Funktion von Wärmepumpen nötig ist. Vor allem der Wegfall des kaum recyclingfähigen, mineralölbasierten Verbundstoffs Styropor als Dämmmaterial sei bei dieser Kombination ein großer Vorteil. „Nimmt man zum Beispiel Ziegel, die einen sehr guten U-Wert aufweisen, wie die mit natürlich mineralischem Dämmstoff gefüllten Planziegel von Leipfinger Bader, hat man ein sehr nachhaltiges Gebäude und kann dieses effizient und ökologisch mit Wärme versorgen – günstiger als es mit Gas oder Öl möglich wäre“, schließt Hehenberger-Risse den Gedanken ab. Energieeffiziente, ressourcenschonende Alternativen zu Standard-Füllungselementen bietet z. B. die bauwerkintegrierte Photovol­taik von Schüco. Fenster- und Fassadensysteme sowie Lichtdächer werden zur solaren Stromgewinnung genutzt. Die maßgefertigten, individualisierbaren Module übernehmen außerdem Komfort- und Sicherheitsfunktionen wie Wärme-, Wetter- und Schallschutz.

Ökologisch und ökonomisch sanieren
Am wirtschaftlichsten sind Solarthermieanlagen laut co2online, wenn es einen großen Wärmebedarf im Sommer gibt. Also eine große Familie, ein Mehrfamilienhaus oder Apartmenthaus mit hohem Warmwasserbedarf. Dabei werden die Solaranlagen zur Brauchwassererwärmung so ausgelegt, dass sie ca. 70 % abdecken. Größere Gebäude werden oft mit geringerer solarer Deckung geplant, um die Überschüsse besser im Griff zu haben. Das bestätigt auch die Statistik.
Laut Umfrage gilt die Erneuerung einer Heizungsanlage als Hauptanstoß für echtes Interesse an solarer Wärme. Der kürzlich abgeschlossene Praxistest von co2online zum Thema „Praxistest Solarthermie“ 2016 bestätigt dies. Sechs ausgewählte Familien mit Ein- oder Mehrfamilienhäusern wurden entweder mit Brennwertgeräten plus Solarthermie oder nur mit einer nachgerüsteten Solarthermie zur Brauchwasser- und/oder Heizungsunterstützung ausgestattet. Exemplarisch war eine kinderreiche Familie mit hohem Wasserbedarf und großzügiger Dachfläche zur Südseite ihres Hauses aus dem Jahre 1978 in der Nähe von München. Der mehr als 20 Jahre alte Gas-Heizkessel wurde durch die Gas-Brennwertheizung „CerapurModul GC 9000i“ von Junkers mit bis zu 30 kW Leistung ersetzt. Zusammen mit einem 960 l großen Pufferspeicher („P1000/80-5 S“) und 12 Junkers Vakuum-Röhrenkollektoren auf einer Fläche von 12 m². Das Ergebnis: „Mit Solarthermie wollen wir unsere persönliche Energiebilanz verbessern und unser Haus ist in Sachen Heiztechnik jetzt auf dem modernsten Stand“, so die Familie. Auch die langfristigen Kos­ten wurden optimiert.
„Von den laufenden Kosten ist zurzeit Brennwerttechnik mit thermischer Solaranlage am günstigsten“, ist sich auch Remeha sicher. Wird die bestehende Heizanlage eines durchschnittlichen Einfamilienhauses mit Solarthermie nachgerüstet, ist mit Kosten von 3000 bis 5000 Euro für Warmwasser und 4500 bis 8000 Euro für Wasser und Heizung zu rechnen. Vaillant sieht im Einfamilienhaus vor allem „den Anwendungsfall für die einfache Trinkwasserbereitung, aber auch zur Heizungsunterstützung in Kombination mit einem effizienten Brennwertgerät oder einer Pelletheizung sowie der kontrollierten Wohnraumlüftung.“ Im Mehrfamilienhaus liege der Fokus auf den heizungsunterstützenden Anlagen – im Neubau sowie der Modernisierung.

Umsichtig planen!
Solarthermie findet auch durchaus seine Berechtigung mit weit weniger philosophischen Gedanken, aus reiner Notwendigkeit heraus. „Vor Jahren waren Hauseigentümer stolz über ihre solarthermischen Systeme, dieses Bild hat sich allerdings dahingehend gewandelt, dass Solar oft angeführt wird, wenn es um die Erfüllung gesetzlicher Vorschriften geht. Das spiegelt auch die Marktentwicklung wider“, beschreibt das Unternehmen Rotex.
Für den Neubau von EFH rechnet sich Solarthermie trotz großer Förderung erst sehr spät. Die Investitionen sind fast doppelt so hoch wie bei PV/Wärmepumpenkombinationen. Worin sich alle Experten einig sind: PV und Speicher mit Wärmepumpe macht vor allem im Neubau mit Flächenheizung Sinn. Bestandsbauten mit Heizkörpern und Öl- oder Gaskesseln sind hingegen prädestiniert für Solarthermie. Die Entscheidung, welches regenerative Heizsystem ideal ist, hängt allerdings immer von zahlreichen Faktoren ab – Alt- oder Neubau, vorhandenes Kapital, Haustyp, Nutzungsprofil und ökologische Ausrichtung. Hersteller wie Viessmann oder Stiebel Eltron bieten auf ihren Webseiten Gebäude-Energie-Checks oder EnEV-Systemberater inkl. KfW-Stufen an.

Autorin: Jacqueline Koch, Dipl.-Volkswirtin und freie Journalistin