Solares Bauen (Teil 2): Was soll aufs Dach: Photovoltaik oder Solarthermie? Oder beides?

Weiter geht’s mit dem Experteninterview zum Solaren Bauen: Heute erklärt mein Gesprächspartner, der Baubiologe, Energieberater und Energieeffizienz-Experte Stefan Schön, was es heißt, die Vorteile von Solarenergie in Form von Solarthermie und Photovoltaik sinnvoll zu kombinieren. Wer Teil 1 noch lesen möchte, klickt hier, darin ging es um die “Bausteine” solaren Bauens. 

Stefan Schön, Sie sind Experte für Solares Bauen. Was soll aufs Dach: Solarthermie oder Photovoltaik? Oder beides?

Stefan Schön: Generell kann man sagen, dass

• für die Warmwasserbereitung die thermische Solarenergienutzung empfehlenswerter ist
• und für die Stromerzeugung die Photovoltaik.

Aus Photovoltaikstrom warmes Wasser zu erzeugen, ist ineffizienter und nur zur Brauchwassererwärmung in den Sommermonaten sinnvoll (sozusagen aus echten Überschüssen).

Lohnt sich denn ein “Heizen mit Solarstrom”?

Aus Auswertungen verschiedener Energieeffizienzgebäude weiß ich, dass neben der Haushaltsstromnutzung in den fünf kalten Wintermonaten kein Photovoltaikstrom zum Heizen übrig bleibt.  Viele meinen, dass sie mit Photovoltaikstrom auch heizen können, aber das ist realistisch gesehen nur im Taschenrechner möglich, indem Sommererträge gegen den Winterbedarf gerechnet werden. Das ist in etwa das Gleiche, als wenn ich im Sommer Gemüse ernten würde, das ich im Winter essen möchte. Das passt einfach nicht zusammen.

Wer meint, ein Einfamilienhaus mit Photovoltaikstrom heizen zu können, der heizt in der Realität in den fünf kalten Monaten mit Strom aus der Steckdose und das ist weder wirtschaftlich sinnvoll noch umweltnützlich. Das ist auch keine Frage der Stromspeichergröße, sondern: die Erntemenge bei den üblichen Dachgrößen der Wohnhäuser ist einfach zu gering.

Was heißt: ökologische Außenarchitektur?

Eine ökologische Außenarchitektur berücksichtigt neben einer kompakten thermischen Gebäudehülle auch eine angemessene und weitgehende Nutzung solarer Energien. Sowohl passiv als auch aktiv. Dass solarorientiertes  Bauen auch regionalkulturellen Ansprüchen gerecht wird, zeigen viele realisierte Objekte.

Aktuell bauen wir ein KfW-40-Gebäude im regionalkulturellen Oberpfälzer Baustil mit Röhrenkollektoren für die Warmwassererzeugung und Photovoltaik für den Strom. Das Gebäude wird eine sehr hohe Energieunabhängigkeit aufweisen bei null Energiekosten und das mit sehr überschaubaren Kostenaufwand. Natürlich bedeutet ökologische Architektur auch

• die Rücksichtnahme auf regionale Gegebenheiten
• und der maximale Einsatz regenerativer Energien aus der jeweiligen Region.

Echte Nachhaltigkeit berücksichtigt auch die Herstellungs- und Entsorgungsenergie der verwendeten Baustoffe im Lebenszyklus.

Können sie uns das bitte an einem Beispiel veranschaulichen?

Ein mit konventionellen Baustoffen erstelltes Passivhaus gilt weitläufig als Inbegriff der Energieeffizienz. Der benötigte Herstellungsenergieaufwand ist jedoch derart hoch, dass es circa 50 bis 70 Jahre der Nutzung dauert, um diese wieder gegen Null zu bringen. Dann sind die verwendeten Baustoffe nach der Nutzungszeit aber noch nicht entsorgt, sodass unsere Nachkommen diesen Aufwand später wieder zu leisten haben. Solange wir solche Baustoffe in Massen verwenden, müssen wir uns die Frage stellen, was hier grundsätzlich schief läuft.

Von einem Nutzen für künftige Generationen, für das Klima und die Umwelt kann hier keine Rede sein.

In diesem Zusammenhang denke ich gerne an einen Satz von Albert Einstein: „Kein Problem kann durch dasselbe Bewusstsein gelöst werden, das es erzeugt hat“. Ich denke, dass auch hier ein noch größeres Umdenken erforderlich ist.

Und was soll aufs Dach: Photovolatik, Solarthermie oder beides? Strom oder Wärme vs. Strom und Wärme – das ist hier die Frage.

Meiner Meinung und Erfahrung nach kann beides sinnvoll drauf. Sollten beide im Flächenwettbewerb stehen, so kann die Solarthermie zum Beispiel auch auf die Fassade ausweichen, wenn es die Architektur erlaubt.

Wichtig zu wissen ist auch,

• dass Solarthermie das 3- bis 6-fache an Ertrag pro Quadratmeter im Vergleich zur Photovoltaik leistet und, dass das Speichern von einer Kilowattstunde (kWh) Wärme nur circa 100 Euro pro kWh (€/kWh) kostet.
• Eine kWh Strom zu speichern, kostet derzeit circa 1000 €/kWh.

Andererseits erntet die Photovoltaik eine vielseitig anwendbare und sehr teuere Energieform, was den Einsatz für Stromanwendungen interessant macht, aber auch weitläufig für eine gewisse Blindheit sorgt. So meinen viele, dass man mit Photovoltaikstrom auch heizen könne. Aber das funktioniert wie bereits erwähnt nur im Sommer und Frühherbst und im Taschenrechner unter Anwendung einer Jahresbilanz.

In der Realität liefert die Photovoltaik auf dem gesamten Dach in den fünf kalten Monaten gerade mal so viel, dass es annähernd für den Haushaltsstrom reicht.

Von Überschüssen zum Heizen kann da keine Rede sein.

Bei Haushalten mit ineffizienten Wärmepumpen als Hauptheizung wird das Ganze dann schnell zur reinen Stromheizung und vielen ist dabei nicht bewusst, dass Strom im Winter zum absoluten Großteil von Kraftwerken, betrieben mit Kohle und fossilen Energieträgern, erzeugt wird. Teuer und unökologisch, weil Strom mit Abstand den höchsten CO2-Ausstoß der geläufigen Energieträger verursacht und im Winter mindestens drei Mal hergestellt wird, bis er einmal aus der Steckdose genutzt werden kann. So stellen die meisten ineffizienten Luft-Wasser Wärmepumpen gerademal so viel Energie her wie es vorher schon mal im Kraftwerk gegeben hat.

Was sind aus Ihrer Sicht die Vorteile von Photovoltaik, was die von Solarthermie?

Die Vorteile der Photovoltaik liegen darin, dass damit eine Energieform geerntet wird, welche eine sehr vielseitige Anwendung ermöglicht. Bei richtiger Anwendung (vorrangig Haushaltsstromabdeckung und Mobilität) ist es durchaus eine wirtschaftlich sinnvolle Technik, da Strom aus der Steckdose im Vergleich zu anderen Energieformen sehr teuer ist. Der Umweltnutzen ist bei richtiger Anwendung auch hoch. Leider wird Photovoltaikstrom häufig falsch verwendet und damit werden auch die Spareffekte sprichwörtlich verbraten und die Umwelt unnötig belastet. Wer mit Strom heizt, macht dies gerne in ökologischer Gewissensberuhigung der Photovoltaikerträge. Aber wie bereits erwähnt wird hier die Stromheizung schnell zum Kosten- und Umweltdebakel.

Die Vorteile  der Solarthermie liegen darin, dass wir bei der Ernte bereits warmes Wasser haben, diese Energie lässt sich sehr leicht und kostengünstig speichern und kann den vielseitigen Wärmeanwendungen zur Verfügung stehen. Circa 70 bis 88 Prozent der Energie im Haushalt entfallen auf die Wärmeerzeugung, so dass eine richtig ausgeführte Solarthermie schon einen erheblichen Beitrag leisten kann. Bei der Solarthermie trauern viele den nicht nutzbaren Sommerüberschüssen nach – aber in Summe ist entscheidend, wie viel ich davon nutzen kann. Und das kann mit entsprechender Technik eine wesentlich größere Menge auf gleicher Fläche sein als bei der Photovoltaik.

Wie gelingt ein optimales Zusammenspiel von

Photovoltaik und Solarthermie?

Ein optimales Zusammenspiel gelingt durch die Nutzung beider Arten. Die

• Photovoltaik für die Haushaltsstromanwendungen, davon den echten Überschuss für Mobilität und andere Nutzer im Stromnetz
• und die Solarthermie für die vielseitigen Wärmeanwendungen im Haushalt wie das Heizen und die Brauchwassererwärmung.

Was soll man bei Platzmangel bevorzugen?

Gerade wenn es um Flächenwettbewerbe zwischen beiden Energieformen geht, verwende ich gerne bei der Solarthermie die Vakuum Röhrenkollektoren. Sie ernten bei gleicher Fläche den fast doppelten Ertrag im Vergleich zu Flachkollektoren – und dies vorzüglich in den Übergangs- und kalten Jahreszeiten. Sie sind damit auch für das Heizen mit Solarenergie prädestiniert.

Bei richtiger Planung bleiben auch noch genügend Freiflächen für die Photovoltaik. Leider kosten diese Kollektoren mehr als Flachkollektoren, aber ihre höheren Erträge und Effizienzvorteile gleichen dies in den meisten Fällen leicht wieder aus.

Stefan Schön, danke, dass Sie auf den Punkt gebracht haben, was aufs Dach soll: Photovoltaik und Solarthermie!

Fotos: osawa / photocase (Titelbild), Porträt: Stefan Schön