カンタータとは合唱→アリア→レシタティーヴォ→アリア→重唱などと数曲から成る声楽曲で、早い話が（オペラ）マイナス（演技）マイナス（出演者の派手な衣装）のようなものだと思えば良いです。教会の為に作曲されたものもありますが、もともと教会音楽と限定されたものでなく、世俗的な曲もあります。（例＝バッハのコーヒーカンタータ）
これに対してコラールは出発点から教会音楽です。ご質問者さんの通り、もともとはドイツプロテスタント教会の賛美歌を指すそうです。出発点が賛美歌ですから参列者も歌えなければならないので複雑でもなく長くもないのが普通だと思います。器楽曲や合奏曲にもコラールと名づけられたものがありますが、例外なく静謐な宗教的雰囲気を持たせています。
ご質問者さんのご指摘のとおりコラール・カンタータというのもあって、既存コラール（賛美歌）の歌詞や旋律を借用して作曲されるカンタータの事を指すそうで、バッハのカンタータの代名詞でもあるそうです。つまりバッハのカンタータはその多くが既存の賛美歌に基づく作品であると言えるのではないでしょうか。
ご質問の、どのような時に演奏されるのか ですが、
コラールは教会では会衆によって賛美歌として歌われます。バッハのマタイ受難曲で何度も繰り返し歌われる感動的なコラールもごく普通に教会で信者によって歌われていると思います。（私も教会で歌った記憶あり）
カンタータは宗教的な雰囲気を聴くものに与えるとはいえ、司祭と信者によって行われる通常のミサの時ではなく、仮に教会で演奏するとしても、その場所をコンサートホールとして使うだけだと思います。ほとんどはコンサートホールで演奏されると思います。カンタータを教会自前の合唱隊が歌えるとすればかなり贅沢な教会でしょう。
以上かなり私見が入っています。他の方の回答も参考にされて下さい。
