Photovoltaik vs. Solarthermie – Die Unterschiede einfach erklärt

Cluster: CLUSTER 1 – DIE GRUNDLAGEN DER PHOTOVOLTAIK

Beitragsnummer: 2

Thema: Photovoltaik vs. Solarthermie – Die Unterschiede einfach erklärt

In unserem vorherigen Beitrag über die physikalischen Grundlagen einer Solaranlage haben wir gelernt, wie Siliziumzellen aus Photonen nutzbaren Gleichstrom erzeugen. Doch wer sein Dach im Raum Berlin, Potsdam oder Brandenburg energetisch aktivieren möchte, steht vor einer grundlegenden Weichenstellung: photovoltaik vs solarthermie. Beide Technologien nutzen die kostenlose Energie der Sonne, verfolgen jedoch völlig unterschiedliche technische Konzepte und physikalische Wege.

Die Frage, ob man sich für die Stromerzeugung (Photovoltaik) oder für die direkte Wärmegewinnung (Solarthermie) entscheiden sollte, ist im Jahr 2026 dringlicher denn je. Neue Gesetze wie das Berliner Solargesetz und veränderte wirtschaftliche Rahmenbedingungen beeinflussen diese Entscheidung massiv. In diesem Ratgeber vergleichen wir beide Systeme bis ins Detail – von der Physik über die Wirtschaftlichkeit bis hin zu innovativen Hybridlösungen.

Die grundlegenden Unterschiede: Strom vs. Wärme

Obwohl beide Systeme optisch auf den ersten Blick ähnlich wirken, könnten die technischen Prozesse hinter den Glasabdeckungen kaum unterschiedlicher sein:

• Photovoltaik (PV): Wandelt die elektromagnetische Strahlung des Sonnenlichts mithilfe des photovoltaischen Effekts direkt in elektrische Energie (Gleichstrom) um. Dieser Strom wird im Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt und kann hochflexibel im Haushalt verbraucht, im Batteriespeicher zwischengespeichert, ins E-Auto geladen oder gegen eine Vergütung ins öffentliche Netz eingespeist werden.

  
  

• Solarthermie (ST): Wandelt die auftreffende Solarstrahlung direkt in thermische Energie (Wärme) um. Ein Absorber im Kollektor erhitzt eine Wärmeträgerflüssigkeit (meist ein Wasser-Propylenglykol-Gemisch), die über gut gedämmte Rohrleitungen mittels einer Umwälzpumpe zum zentralen Warmwasser- oder Pufferspeicher im Keller transportiert wird.

  
  

Der Wirkungsgrad-Mythos im physikalischen Faktencheck

In Beratungsgesprächen wird häufig ein vermeintlich eindeutiges Argument ins Feld geführt: Solarthermie-Kollektoren erreichen im Sommer Wirkungsgrade von 50 bis über 70 Prozent bei der direkten Wärmeumwandlung, während kommerzielle Photovoltaik-Module "nur" bei 15 bis 22 Prozent liegen. Wer daraus jedoch schließt, dass Solarthermie dreimal so effizient oder wirtschaftlich sei wie eine PV-Anlage, erliegt einem physikalischen Trugschluss.

Die entscheidende Kennzahl für Hausbesitzer ist nicht der rein thermische Kollektor-Wirkungsgrad, sondern der stoffliche Nutzwert und die finanzielle Ersparnis pro Quadratmeter installierter Dachfläche.

Die physikalische Leistung eines thermischen Kollektors bei der Erwärmung eines Mediums wird durch die grundlegende Wärmegleichung beschrieben:

Dabei ist Q der Wärmestrom, m der Massenstrom der Trägerflüssigkeit, c die spezifische Wärmekapazität und

die Temperaturdifferenz.

Das Problem der Solarthermie liegt in der Systemgrenze und der Saisonalität: Im Sommer, wenn die Einstrahlung am höchsten ist, sind die Pufferspeicher im Haus nach wenigen Stunden vollständig geladen. Da im Sommer kein Heizwärmebedarf besteht und der Warmwasserbedarf von Haushalten begrenzt ist, geht die Solarthermieanlage in die Stagnation. Die Kollektoren auf dem Dach erhitzen sich auf bis zu 200 °C, die Flüssigkeit verdampft, und die wertvolle Energie der Sonne bleibt ungenutzt.

Photovoltaik hingegen kennt dieses Sättigungsproblem nicht: Überschüssiger Strom, der nicht im Haushalt verbraucht oder im Batteriespeicher deponiert werden kann, wird einfach in das öffentliche Stromnetz eingespeist und nach dem Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) vergütet. Zudem ist elektrische Energie eine "hochwertige" Energieform (Exergie), die sich mit minimalen Verlusten in jede andere Energieform umwandeln lässt, während Niedertemperaturwärme (Anergie) mechanisch nicht mehr arbeitsfähig ist.

Wirtschaftlichkeit und Amortisation im Jahr 2026

Beim direkten Kosten-Nutzen-Vergleich zeigt sich im Jahr 2026 eine deutliche Verschiebung zugunsten der Photovoltaik.Dies liegt vor allem an den unterschiedlichen Ersparnispotenzialen gegenüber den fossilen Energieträgern:

Kriterium	Photovoltaik (PV)	Solarthermie (ST)
Typische Investition (EFH)	12.500 bis 18.000 Euro	8.000 bis 12.000 Euro
Mehrwertsteuersatz	0 % (Nullsteuersatz seit 2023)	19 % (Normalsteuersatz)
Ersetzte Energiequelle	Netzstrom (ca. 37 ct/kWh)	Gas, Öl oder Holz (ca. 10-12 ct/kWh)
Amortisationszeit	9 bis 12 Jahre	15 bis 20 Jahre
Laufende Erträge	Ja (EEG-Einspeisevergütung für 20 Jahre)	Nein (Reine Ersparnis vor Ort)

Da eine Kilowattstunde selbst erzeugter PV-Strom teuren Netzstrom für rund 37 Cent ersetzt, ist der finanzielle Hebel pro selbst verbrauchter Einheit enorm. Solarthermie hingegen ersetzt lediglich die deutlich günstigere thermische Energie aus Gas oder Holz, die mit 10 bis 12 Cent pro Kilowattstunde zu Buche schlägt.

Zusätzlich profitiert Photovoltaik von einer exzellenten steuerlichen Einstufung: Der Nullsteuersatz (0 % Mehrwertsteuer) beim Kauf schont das Investitionsbudget sofort. Bei der Solarthermie müssen hingegen weiterhin 19 % Umsatzsteuer entrichtet werden, was den Anschaffungspreis trotz hoher prozentualer Zuschüsse über die Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) künstlich belastet.

Die Systemkopplung: Photovoltaik plus Wärmepumpe

Der technologische Todesstoß für das klassische Konzept der reinen Solarthermie auf Einfamilienhäusern ist die Kombination aus Photovoltaik und einer modernen Wärmepumpe. Eine Wärmepumpe nutzt den zugeführten elektrischen Strom, um Umweltwärme aus der Luft, dem Erdboden oder dem Grundwasser auf ein nutzbares Heizniveau anzuheben.

Die Effizienz dieses Prozesses wird durch die Leistungszahl (COP – Coefficient of Performance) ausgedrückt:

Moderne Wärmepumpen erreichen im Jahresdurchschnitt eine Jahresarbeitszahl (JAZ) von 3,5 bis 4,0. Das bedeutet: Aus 1 kWh wertvollem Solarstrom generiert die Wärmepumpe 3,5 bis 4 kWh nutzbare Wärme für Heizung und Warmwasser.

Rechnet man dies auf die Dachfläche um, ergibt sich ein verblüffendes Ergebnis: Ein Quadratmeter Photovoltaik erzeugt im Raum Berlin-Brandenburg jährlich etwa 180 kWh Strom. Speist dieser Strom eine Wärmepumpe mit einer JAZ von 3,5, resultieren daraus:

Ein Quadratmeter Solarthermie liefert im Bundesdurchschnitt dagegen nur etwa 400 bis 500 kWh Nutzwärme pro Jahr direkt. Das System PV + Wärmepumpe liefert somit bis zu 56 % mehr Wärme pro Quadratmeter Dachfläche als Solarthermie allein – und bietet gleichzeitig die Flexibilität, den Strom im Haushalt oder für das Elektroauto zu nutzen, wenn kein Heizbedarf besteht.

PVT-Hybridkollektoren: Das Beste aus beiden Welten?

Wer unter akutem Platzmangel auf dem Dach leidet, aber dennoch sowohl maximalen Strom- als auch Wärmebedarf decken möchte, für den halten die Entwicklungen im Jahr 2026 eine hochinnovative Lösung bereit: PVT-Hybridkollektoren. Diese Module vereinen Photovoltaik und Solarthermie in einem einzigen Bauteil.

Auf der Vorderseite befinden sich hocheffiziente monokristalline Solarzellen (oft in moderner TOPCon-Technologie) , während auf der Rückseite ein vollflächiger Flüssigkeits-Wärmetauscher integriert ist. Dieses kombinierte System löst ein fundamentales physikalisches Problem der Photovoltaik:

Silizium-Solarzellen besitzen einen negativen Temperaturkoeffizienten der Leistung (GammaSi), der im Durchschnitt bei rund -0,35% / K liegt. Das bedeutet: Je heißer die Zelle im Sommer wird, desto geringer wird ihr Wirkungsgrad. Während Standard-Module im Hochsommer oft Zelltemperaturen von über 65 °C erreichen und dadurch massiv an Leistung verlieren, entzieht die im PVT-Kollektor fließende Wärmeträgerflüssigkeit den Zellen die Hitze.

Die Zelle wird auf circa 35 °C bis 45 °C heruntergekühlt. Die Leistungssteigerung

lässt sich mathematisch herleiten:

Bei einer Temperaturdifferenz von

erhöht sich der elektrische Wirkungsgrad der Zellen im Sommer unmittelbar um 8,5 % bis 10 %. Die entzogene Wärme wird gleichzeitig genutzt, um das Warmwasser des Hauses vorzuwärmen oder als hocheffiziente thermische Quelle für eine Sole-Wasser-Wärmepumpe zu dienen.

Das Berliner Solargesetz und die Brandenburger Solarpflicht

Für Hausbesitzer in unserer Region spielen auch gesetzliche Vorgaben eine entscheidende Rolle bei der Technologieentscheidung:

• In Berlin: Seit dem 1. Januar 2023 verpflichtet das Berliner Solargesetz (BerlSolG) Eigentümer von Neubauten sowie von Bestandsgebäuden bei wesentlichen Dachsanierungen (sobald mehr als 20 % der Dachfläche neu eingedeckt werden), mindestens 30 % der Dachfläche mit Solarsystemen zu belegen. Das Gesetz ist technologieoffen formuliert: Sie können die Pflicht sowohl mit Photovoltaik als auch mit Solarthermie erfüllen. In der Praxis wählen jedoch über 90 % der Eigentümer die Photovoltaik aufgrund der unkomplizierteren Einbindung und der besseren Wirtschaftlichkeit.

  
  

• In Brandenburg: Hier gilt seit dem 1. Juni 2024 eine Solarpflicht für gewerbliche und öffentliche Gebäude sowie für größere Parkplatzflächen mit mehr als 35 Stellplätzen. Private Wohngebäude im Bestand sind in Brandenburg von der Solarpflicht im Jahr 2026 weiterhin ausgenommen.

  
  

Entscheidungshilfe: Was passt zu Ihrem Dach in Berlin und Brandenburg?

Um Ihnen die Entscheidung zwischen photovoltaik vs solarthermie zu erleichtern, haben wir die typischen Anwendungsszenarien zusammengefasst:

Wann sich Photovoltaik auf der gesamten Fläche durchsetzt

• Wärmepumpe vorhanden oder geplant: PV ist die absolute Priorität, da der Eigenstrom die Betriebskosten der Heizung drastisch senkt.

  
  

• Elektromobilität: Wer ein E-Auto fährt, kann im Sommer fast vollständig kostenlos mit eigenem Solarstrom laden.

  
  

• Ost-West-Dächer: PV ist extrem tolerant gegenüber Abweichungen von der idealen Südausrichtung. Ost-West-Anlagen liefern sogar ein gleichmäßigeres Ertragsprofil über den gesamten Tag hinweg.

  
  

• Geringer Wartungswunsch: PV-Anlagen arbeiten ohne bewegliche Teile oder Flüssigkeiten und sind extrem wartungsarm.

  
  

Wann Solarthermie eine spezialisierte Nischenlösung bleibt

• Extrem begrenzte Dachfläche: Wenn nur 6 bis 10 m² freie, verschattungsfreie Südfläche zur Verfügung stehen, kann Solarthermie dort bereits 60 % des Warmwasserbedarfs decken, während eine PV-Anlage auf dieser Fläche kaum nennenswerte Stromerträge erzielen würde.

  
  

• Bestehende, fossile Heizsysteme im Altbau: Wenn ein kurzfristiger Heizungstausch gegen eine Wärmepumpe technisch oder finanziell nicht realisierbar ist, kann eine Solarthermieanlage den teuren Gas- oder Ölverbrauch im Sommer und in den Übergangszeiten sofort und effektiv um 20 bis 30 % senken.

Quellen & Referenzen

• Offizielle Quellen: Berliner Solargesetz (BerlSolG) , Brandenburger Bauordnung / Solarpflicht

  
  

• Wissenschaftliche Publikationen: Fraunhofer-Institut für Solarenergiesysteme (ISE) , Ariadne-Analyse des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung (PIK)

  
  

• Branchenquellen: pv magazine Deutschland , Paradigma Solar

  
  

• Herstellerinformationen: Hager Wandler- und Systemtechnik , Volt Energie Systemdesign