Flächenelemente zur Gewinnung von Sonnenenergie tragen viele Namen: Sie heißen Kollektoren, Module oder Panels. Aufgrund ihrer Bauform lassen sie sich unter dem Begriff Solarplatten zusammenfassen. Dieser Beitrag erklärt Funktion, Typen und Preise.

Je nach Art nutzen Solarplatten die Sonnenenergie direkt als Wärme oder wandeln sie in Strom um. Es gibt zwei Grundtypen: Solarplatten für Warmwasser (Warmwasserkollektoren beziehungsweise Solarthermie) und Solarplatten zur Stromgewinnung (Photovoltaik). Optisch lassen sie sich unterscheiden: Thermische Platten zeigen parallele Streifen der wasserführenden Leitungen, während Strommodule einer gitterartigen, karierten Struktur ähneln.

Wie funktionieren Solarplatten?

Die Platten haben eine dunkle, meist schwarze Oberfläche, die Sonnenlicht aufnimmt; eine Absorberschicht verstärkt diesen Effekt. Ab hier trennen sich die Funktionsweisen. Bei der thermischen Nutzung überträgt der Absorber die Wärme an eine Solarflüssigkeit, die in Leitungen fließt. Bei der Stromgewinnung nutzen Siliziumzellen die Sonnenenergie, um eine elektrische Spannung zu erzeugen. Der zunächst gewonnene Gleichstrom wird von einem Wechselrichter in nutzbaren Wechselstrom umgeformt. Bei beiden Verfahren spielen die Fläche sowie Ausrichtung und Neigung eine große Rolle. Wichtig ist außerdem die Speicherung: Wärme lässt sich in Wasser speichern, Strom in Batterien. Je besser die Speicherung, desto unabhängiger wird man von gleichmäßigem Sonnenschein.

Kalkulation und Kaufkriterien

Thermische Solarplatten sind in der Nutzung enger begrenzt: Das warme Wasser dient zum Heizen und als Brauchwasser, lässt sich aber nicht in andere Energieformen umwandeln. Eine Photovoltaikplatte kann dagegen jeden Stromverbraucher speisen und den Strom bei Bedarf über einen Heizlüfter auch wieder in Wärme umwandeln. Für die Wirtschaftlichkeit sind Art, Größe und Ertrag ins Verhältnis zu setzen. Der Ertrag hängt von Bestückung, Größe und äußeren Bedingungen wie Ausrichtung und Sonnenscheindauer ab. Bei ungünstiger Dachneigung oder Himmelsrichtung sinkt der Ertrag, sodass für die gleiche Leistung mehr Fläche und damit höhere Kosten nötig sind.

Wirkungsgrad und Zelltypen

Im Mittelpunkt der Kalkulation steht der Wirkungsgrad. Bei thermischen Kollektoren ist der Anteil der nutzbaren Wärme an der auftreffenden Sonnenenergie vergleichsweise hoch. Bei der Stromgewinnung unterscheiden sich die Zelltypen deutlich. Entgegen einer verbreiteten Fehlannahme erreichen kristalline Siliziumzellen, also monokristalline und polykristalline Module, mit rund 20 bis 22 Prozent die höchsten unter den gängigen Wirkungsgraden. Dünnschicht- und amorphe Zellen liegen mit etwa 6 bis 13 Prozent darunter, bieten aber Vorteile bei diffusem Licht und in der Herstellung. Noch höhere Wirkungsgrade erreichen Tandem- und Perowskitzellen bislang vor allem im Labor. Für die meisten Privatdächer sind daher kristalline Module die erste Wahl, weil sie auf begrenzter Fläche den höchsten Ertrag liefern.

Weitere Qualitäts- und Preisfaktoren

Auf Qualität und Wert einer Solarplatte wirken auch Trägerkonstruktion und Oberfläche ein. Spezielle, reflexionsmindernde Beschichtungen erhöhen den Ertrag, und eine gute Werkstoffwahl verringert die alterungsbedingte Leistungsabnahme. Diese sogenannte Degradation ist normal und wird von den Herstellern ausgewiesen. Üblich sind Leistungsgarantien über viele Jahre. Bei den Preisen hat sich viel getan: Die Kosten für Photovoltaikmodule sind über die Jahre stark gesunken, sodass sich der Preis heute sinnvoll je Watt Leistung statt pro Quadratmeter angeben lässt. Für die Gesamtkosten einer Anlage sind neben den Modulen auch Wechselrichter, Montage, ein eventueller Speicher und die Installation zu berücksichtigen. Ob thermische oder stromerzeugende Solarplatten sinnvoller sind, hängt vom Ziel ab: Geht es um Warmwasser und Heizungsunterstützung, punktet die Solarthermie. Steht Flexibilität und die Kopplung mit einer Wärmepumpe im Vordergrund, ist die Photovoltaik meist überlegen. Eine Fachberatung hilft, die passende Lösung für das eigene Dach zu finden.

Ausrichtung und Ertrag

Ganz entscheidend für den Ertrag von Solarplatten ist die richtige Ausrichtung und Neigung. In Deutschland liefern nach Süden ausgerichtete Flächen mit einer Neigung von etwa 30 bis 45 Grad die höchsten Erträge. Ost-West-Ausrichtungen sind ebenfalls möglich und verteilen den Ertrag gleichmäßiger über den Tag, was bei Photovoltaik für einen höheren Eigenverbrauch sorgen kann. Verschattungen durch Bäume, Nachbargebäude oder Schornsteine sollten vermieden werden, da sie den Ertrag deutlich mindern, bei Photovoltaikmodulen unter Umständen überproportional.

Vor der Anschaffung lohnt sich daher eine Analyse des Daches hinsichtlich Ausrichtung, Neigung, Fläche und möglicher Verschattung. So lässt sich abschätzen, welcher Ertrag realistisch ist und wie viele Platten für den gewünschten Bedarf nötig sind.

Speicherung und Nutzung

Ein wichtiger Aspekt ist die Speicherung der gewonnenen Energie. Bei der Solarthermie wird die Wärme in einem Pufferspeicher gespeichert, sodass sie auch dann zur Verfügung steht, wenn die Sonne nicht scheint. Bei der Photovoltaik übernimmt ein Batteriespeicher diese Aufgabe für den Strom und erhöht den Anteil des selbst genutzten Sonnenstroms. Beide Speicherlösungen verursachen zusätzliche Kosten, steigern aber die Unabhängigkeit von externen Energielieferanten. Ob und in welchem Umfang sich ein Speicher lohnt, hängt vom Verbrauchsverhalten und den individuellen Zielen ab. Wer den Eigenverbrauch maximieren möchte, kommt an einem Speicher meist nicht vorbei, während für die reine Einspeisung oder Warmwasserbereitung auch kleinere Lösungen ausreichen können. Eine Fachberatung hilft, Modultyp, Größe und Speicher optimal auf das eigene Dach und den Bedarf abzustimmen.