Photovoltaikpaneele und Sonnenkollektoren – Unterschiede

In diesem Artikel konzentrieren wir uns auf die Ähnlichkeiten und – vor allem – Unterschiede zwischen der photovoltaischen Technologie und den Solarkollektoren. Erfahren Sie, wie die beiden Systeme funktionieren, lernen Sie die Geheimnisse ihres Aufbaus und Betriebs kennen und prüfen Sie, was besser ist: Sonnenkollektoren oder Photovoltaik?

Photovoltaik und Sonnenkollektoren – Unterschiede und Ähnlichkeiten

Zuerst schauen wir uns die Ähnlichkeiten zwischen Photovoltaikpaneelen und Solarkollektoren an Viele Menschen verwechseln sie, denn sowohl die eine als auch die andere Lösung wird auf Gebäudedächern oder im Gelände aufgestellt, dabei werden speziell dazu gebaute Konstruktionen verwendet. Beide Systeme verbindet auch die Tatsache, dass sie Sonnenenergie nutzen.

Wodurch unterscheidet sich Photovoltaik von Sonnenkollektoren?

An dieser Stelle enden aber die Ähnlichkeiten, denn die Sonnenwärme wird von beiden Installationen zu ganz unterschiedlichen Zielen aufgenommen. Die Verarbeitung der Sonnenenergie zu Strom ist der wichtigste Zweck, zu dem Photovoltaikpaneele montiert werden und Sonnenkollektoren wandeln die Sonnenstrahlung in Wärme um. Aus diesem Grund stehen die Lösungen nicht in Konkurrenz – sie können sich gegenseitig ergänzen.

Wie funktionieren Sonnenkollektoren?

Sie wissen jetzt, wodurch sich Photovoltaik von Sonnenkollektoren unterscheidet – schauen wir uns jetzt den Aufbau dieser beiden Systeme an. Die Sonnenkollektoren nehmen die Sonnenstrahlung auf, die zu einem Absorber führt, der die Energie zu einem Mittel, meistens einer Lösung von Wasser und Glykol, leitet. Das Mittel gibt die Wärme an den Wärmetauscher in Form vom warmen Wasser ab. Ähnlich wie Photovoltaikanlagen, arbeiten auch die Solarkollektoren dann am effektivsten, wenn sie in südliche Richtung installiert werden. Aber im Unterschied zu den PV-Paneelen, haben die Solarkollektoren die wichtige Einschränkung, dass sie nur dann funktionieren, wenn die Sonne scheint, und das ist mit erheblichen Wärmeverlusten an kühlen und bewölkten Tagen verbunden.

Arten von Kollektoren

Auf dem Markt dominieren derzeit zwei grundlegende Arten Solarkollektoren: Flachkollektoren und Röhrenkollektoren. Aufgrund der in unserem Land herrschenden Wetterbedingungen funktionieren beide Solarkollektortypen am effektivsten im Zeitraum April bis Anfang Oktober, wenn die Sonne am intensivsten strahlt.

Flachkollektoren

Die Flachkollektoren erinnern von außen ein wenig an PV-Paneele, denn das Element, das die Sonnenenergie absorbiert, hat die Form einer flachen Metallplatte. Unten ist die Anlage mit einem Rohrsystem verbunden, in dem das im Vorratsbehälter gespeicherte Heizmedium Warmwasser zirkuliert. Grundlage für das korrekte Funktionieren des ganzen Systems ist eine entsprechende thermische Isolierung aus Mineralwolle.

Röhrenkollektoren

Andererseits ist bei Röhrenkollektoren der Absorber keine kompakte Einheit, sondern ist in Elemente unterteilt, die in separaten Vakuumröhren angeordnet sind. Jedes Rohr wird mit einer Schiene verbunden, in welcher das Wärmemittel zirkuliert, das die Wärme der Sonne an das im Wärmetauscher gespeicherte Wasser abgibt.

Was ist eine Stagnation der Kollektoren?

Wenn die Sonnenkollektoren über eine längere Zeit keine Wärme an das Wasser abgeben, kann es bei einer intensiven Sonneneinstrahlung zum Phänomen der Stagnation oder der Leckage kommen. Solche Probleme haben Eigentümer von Photovoltaikpaneelen nicht, denn dies sind ganz andere Anlagen.

 

Sonnenkollektoren und Photovoltaik: wie funktionieren die PV-Paneele?

Um zu wissen, was der Unterschied zwischen Solarmodulen und Photovoltaik ist, müssen Sie auch die Funktionsweise einer PV-Anlage kennen. Sonnenpaneele, die u.a. aus Silizium produziert werden, nehmen Sonnenenergie auf und wandeln sie in Strom um. Die auf diese Art und Weise gewonnene Energie kann zur Versorgung von verschiedenen elektrischen Installationen und Geräten, zu Hause, im Büro, im Betrieb oder im Landwirtschaftsbetrieb genutzt werden. Wie Sie sehen, ist das Anwendungsspektrum der Photovoltaik viel breiter als bei Sonnenkollektoren, die hauptsächlich zur Warmwasserbereitung im Haushalt eingesetzt werden.

Für die Anpassung der Parameter der elektrischen Energie, die von den Paneelen produziert werden, ist der Inverter verantwortlich, der ein weiteres Pflichtelement jeder Anlage ist. Er wird üblicherweise auch Wechselrichter genannt, denn er wandelt Gleichstrom in Wechselstrom um, das bedeutet in Strom, den wir zu Hause in den Steckdosen haben. Und dabei sollte man betonen, dass die Photovoltaikanlage nicht nur an sonnigen Tagen, sondern während des gesamten Jahres funktioniert – auch dann, wenn es weniger Sonne gibt. Die im Sommer produzierte Überschussenergie wird vom Prosumer an den Energieversorger übertragen, damit dieser in den Herbst- und Wintermonaten, wenn die Photovoltaik mit geringerer Effizienz arbeitet, einen Teil der gespeicherten Vorräte „einsammeln“ und die Stromkosten erheblich reduzieren kann.

Arten von Photovoltaikpaneelen

Bei der Frage Sonnenkollektoren oder Photovoltaik lohnt es sich – wie bei den Sonnenkollektoren – auch auf die im Handel erhältlichen Typen von PV-Modulen zu achten. Sie teilen sich in monokristalline und polykristalline auf.

Monokristalline Paneele

Wie der Name allein zeigt, werden sie aus Silizium-Monokristallen gebaut und können dunkelblau oder schwarz sein. Sie entstehen durch das Schneiden des Silizium-Kristalls und haben charakteristische, abgeschrägte Ecken. Sie zeichnen sich durch eine gute Widerstandskraft gegen mechanische Beschädigungen, hohe und niedrige Temperaturen und hohe Leistungsfähigkeit aus.

Polykristalline Paneele

Dieser Paneeltyp wird aus Silizium-Polykristall produziert, das aus zahlreichen Monokristallen entsteht. Es zeichnet sich durch eine hellblaue Farbe und sichtbare Kristallkanten aus. Die Zellen wiederum haben eine quadratische Form. Polykristalline Photovoltaikpaneele werden als weniger effektiv und temperaturempfindlicher angesehen. Sie werden jedoch gerne gekauft, denn sie sind billiger als monokristalline Module.

Wenn man über den Bau der Photovoltaikpaneele spricht, sollte man auch die Verwendung von Silizium erwähnen. Der Vorläufer des Syntheseprozesses des reinen Siliziums ist Siliciumtetrachlorid, deswegen findet es in der Photovoltaikbranche Anwendung. Die Gruppe PCC hat in ihrem Produktportfolio ein Angebot an Siliciumtetrachlorid und an ultrareinem Siliciumtetrachlorid. Besondere Aufmerksamkeit genießt das ultrareine Siliciumtetrachlorid, wo die deklarierte Produktreinheit 99,9999% beträgt. Die garantierte Reinheit ermöglicht es, eine noch höhere Qualität beim synthetisieren Silizium zu bekommen.

Der Betrieb einer Photovoltaikanlage ist nur in der Theorie kompliziert. Das Photovoltaikpaneel besteht aus einer Photovoltaikzelle, einem Rahmen, speziellem Glas und Folie. Die Konstruktion des Paneels ist relativ einfach.

Photovoltaikpaneele vs Sonnenkollektoren – Vorteile und Nachteile

Wenn man die Technologien von Sonnenkollektoren und Photovoltaik vergleicht, sollte man die Frage nach den Vorteilen und Nachteilen beider Lösungen stellen. Wie Sie schon wissen, sind Sonnenkollektoren nicht so universell einsetzbar wie Photovoltaikanlagen, die nicht nur Wasser erwärmen, sondern verschiedene Elektrogeräte zu Hause mit kostenlosem Sonnenstrom versorgen.

Vorteile von Photovoltaiksystemen:

• sie arbeiten das ganze Jahr,
• sie ermöglichen energetische Unabhängigkeit,
• sie benötigen keine komplizierte Bedienung,
• bei ihrer Wahl kann man einen Zuschuss beantragen,
• sie sind eine umweltfreundliche, erneuerbare Energiequelle,
• sie erlauben die Stromkosten zu senken.

Nachteile der Photovoltaik:

• die Leistungsfähigkeit der Anlage hängt von der Sonnenstrahlung ab,
• hohe Investitionskosten am Anfang,
• Stromproduktion nur tagsüber,
• es ist notwendig, einen entsprechenden Raum für die Anlage zu finden,
• die Rentabilität hängt von den rechtlichen Vorschriften ab.

Vorteile von Sonnenkollektoren:

• Möglichkeit, warmes Wasser zu bekommen ohne die Heizanlage einzuschalten,
• Unterstützung des Zentralheizungssystems,
• Energieeffizienz,
• Wartungsfreiheit und Betriebskomfort.

Nachteile von Sonnenkollektoren:

• eignen sich hauptsächlich für das Erwärmen von Wasser,
• produzieren die Wärme nur an sonnigen Tagen,
• hohe Investitionskosten am Anfang,
• Gefahr der Stagnation oder Leckage von Sonnenkollektoren bei unzureichender Wärmeaufnahme durch das Brauchwarmwasser

Sonnenkollektoren und Photovoltaikpaneele – Kosten des Einkaufs und des Betriebs

Eine weitere Etappe des Vergleichs Photovoltaikpaneele vs. Sonnenkollektoren sind natürlich die Betriebskosten der Systeme. In beiden Fällen sind die Einkaufskosten hoch, obwohl sie bei Sonnenkollektoren meistens niedriger als bei der Photovoltaik liegen. Die Endkosten der Investition hängen von vielen Faktoren ab, u.a. der Art und Zahl der verwendeten Zellen, der Gesamtkapazität der Photovoltaikanlage oder der Menge der Wärme, die ein Sonnenkollektor liefern soll. Dabei darf man nicht vergessen, dass Flachkollektoren billiger als Röhrenkollektoren und polykristalline Paneele günstiger als monokristalline Zellen sind.

Obwohl beide Systeme praktisch wartungsfrei sind, sollte man zu den Betriebskosten die Kosten der alljährlichen Prüfung der Anlage, ihre Instandhaltung, den Austausch der verbrauchten Zellen oder Batterien dazu zählen. Aus wirtschaftlicher Sicht ist bei beiden Fällen der Zeitraum wichtig, nachdem das eingesetzte Kapital eine Rendite bringt. Abhängig von der Art der Installation und ob der Kauf durch eine externe Subvention unterstützt wurde, kann sich die Investition in Solarmodule und Photovoltaik sowohl nach mehreren Jahren als auch erst nach etwa einem Dutzend Jahren amortisieren.

Für wen Sonnenkollektoren und für wen Photovoltaik?

Sie wissen jetzt, wodurch sich Photovoltaik von Sonnenkollektoren unterscheidet und kennen auch die Nachteile und Vorteile beider Lösungen. Jetzt ist es an der Zeit, nachzudenken, wann man sich für Sonnenkollektoren und wann für eine Photovoltaikanlage entscheiden sollte. Wenn:

• Sie vor allem Warmwasser haben wollen,
• Sie nach einer Lösung suchen, die das Funktionieren der Heizungsanlage unterstützt,
• Sie das Solarsystem mit einer Wärmepumpe oder einem Brennwertkessel verbinden wollen,

wird die Investition in Sonnenkollektoren eine gute Idee sein. Wenn Sie aber nach Unabhängigkeit vom Netzstrom streben, die Stromkosten senken wollen und nach einer umweltfreundlichen, erneuerbaren Energiequelle suchen, die man auf verschiedene Art und Weise nutzen kann, denken Sie über eine Investition in eine eigene Photovoltaikanlage nach.

Zusammenfassung: Photovoltaik oder Sonnenkollektoren?

Wie Sie sehen, hängt die Antwort auf die Frage „Was ist besser – Solarmodule oder Photovoltaik“ weitgehend von den individuellen Bedürfnissen jedes Anlegers ab. Der wichtigste Aspekt bei der Entscheidung ist eine ausführliche Benennung der Betriebsart der Solaranlage, aber auch die Analyse der Vorteile im Vergleich zu den Aufwendungen. Die Installation von Sonnenkollektoren ermöglicht die Warmwasserbereitung im Sommer, ohne dass Heizgeräte verwendet werden müssen. Eine eigene Photovoltaikanlage wiederum macht es möglich, das ganze Jahr über Strom zu erzeugen und die Überschüsse an produzierter Energie ins Netz einzuspeisen. Unabhängig davon, für was Sie sich letztendlich entscheiden, sollte die Wahl gründlich durchdacht werden.