Alles Wissenswerte zur Solarthermie

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Funktionsweise einer Solarthermie

Die nutzbare Energie der Sonnenstrahlung scheint verlockend und herausfordernd zugleich. Die Steigerung der Effizienz einzelner Kollektoren sowie die Einspeisung des eigenen Stroms in das Haus- oder das lokale Stromnetz locken zur energiefreundlichen Wende. Um das Potenzial der Solarthermie zu verstehen, werden in diesem Artikel die  Vor- und Nachteile, die Funktionsweise sowie mögliche Kombinationsoptionen erklärt.

Wissenswertes über den Kauf einer Solarthermie

Der Standort sowie der Haustyp beeinflussen die Entscheidung für den Kauf einer Solarthermie. Hier können Sie sich einen Überblick über die  Voraussetzungen für ein wirksames Heizsystem sowie die Angabe der Kosten informieren. Mit unserer Checkliste zur Fehlervermeidung kann die Anlage zur vollen Funktionalität geführt werden.

FAQ zum Thema
Solarthermie

Solar-Anlagen reduzieren die Heizkosten bis zu einem Viertel – da ist bei guter Pflege und Wartung langfristiges Potenzial in Sicht. Welche Hersteller es gibt und wie lange der Einbau eines Solarthermieheizsystems dauert und weitere Antworten zu häufig gestellten Fragen erhalten Sie hier.

Alles über Solarthermie

Was ist eine Solarthermie?

Ganz allgemein bezeichnet die Solarthermie die Umwandlung von Sonnenenergie in Wärmeenergie. Abhängig vom Standort können somit das Brauchwasser und auch die Heizung betrieben werden – je nach Standort zu steigenden Anteilen. Es ist an guten Breitengraden eine Eigenabdeckung von bis zu 65 Prozent der benötigten Energie möglich. Es bieten sich viele Anwendungsgebiete an:

  • Gebäudeheizung

  • Solare Kühlung

  • Solarkocher

  • Sonnenwärme-Kraftwerke (Zukunftsprojekt Desertec in der Sahara)

Um eine effiziente Warmwasserbereitung zu gewährleisten, sollte der Hausbesitzer mit 1 bis 1,5 Quadratmeter Kollektorfläche pro Bewohner planen. Für die Erzeugung ausreichender Wärme zur Heizung bedarf es 4 bis 6 Quadratmeter Kollektorfläche pro Person. Als Kollektoren stehen verschiedene Möglichkeiten zur Verfügung:

Kollektortyp
Vorteile
Nachteile
Flachkollektor
  • Gutes Preis-Leistungs-Verhältnis
  • Robuste, langlebige Technik
  • Vollständig integrierbar in das Dach
  • Hoher Platzbedarf
  • Hohes Gewicht
  • Hoher Aufwand für Flachdachmontage
  • Röhrenkollektor
  • Sehr hoher Wirkungsgrad
  • Vergleichsweise platzsparend
  • Geringes Gewicht
  • Leicht transportierbar
  • Montage auf Flachdach, Fassade und Balkon möglich
  • Sehr gute Erträge im Winter (höheres Temperaturniveau)
  • Hohe Anschaffungskosten
  • Empfindliche Technik
  • Nicht vollständig in das Dach integrierbar
  • Luftkollektor
  • Kostengünstige Variante
  • Wartungsarm
  • Montage auf Flachdach und Fassade möglich
  • Automatische Durchlüftung schafft gutes Raumklima
  • Für herkömmliche wasserbasierte Heizungssysteme ungeeignet
  • Hybridkollektor
  • Erzeugung von Wärme und Strom in einem System
  • Homogene Dachfläche
  • Hohe Anschaffungskosten
  • Nischenprodukt
  • Unverglaster Kollektor
  • Witterungsfest
  • Begehbar
  • Geringe Anschaffungskosten
  • Für verschiedene Dachformen geeignet
  • Geringe Leistung je m2 Kollektorfläche
  • Begrenztes Einsatzgebiet (Pool, Wärmepumpe)
  • Niedriger Wirkungsgrad
  • Voraussetzungen für eine effiziente Solarthermie

    Damit die zukünftige Solarthermieanlage wirtschaftlich von Nutzen ist und effizient die Leistung für spürbare Einsparungen der Ausgaben und des Energieverbrauches liefert, müssen einige Voraussetzungen erfüllt sein:

    • Ausrichtung nach Süden perfekt (Südost, Südwest reicht meist auch)

    • Neigung des Daches für Warmwasser zwischen 20 und 50 Grad

    • Neigung des Daches für Heizungserwärmung zwischen 45 und 70 Grad

    • Pro Person 1,5 m2 Fläche Kollektoren für Warmwasser

    • Pro Person 3 m2 Fläche Kollektoren für Warmwasser und Heizung

    • Hoher Platzbedarf für Speicher (er muss durch Fenster oder Türen passen)

    • Großer Heizungsraum für Heizkessel, Speicher und Ausdehnungsgefäße

    • Stabiler Fußboden für Gewicht des Speichers

    • Traglast des Daches (Alternative Carport, Garage, Freifläche, Wandfassade)

    • Geographische Lage (Wind- und Schneelast)

    • Mehr als 1.700 Sonnenstunden im Jahr

    Tipp: An denkmalgeschützten Gebäuden dürfen meist gar keine Kollektoren angebracht werden.

    Info: Solarkollektoren können sowohl auf dem Dach, als auch an der Fassade angebracht werden. Mit dem entsprechenden Winkel an der Wand lässt sich auch hier der Energieverbrauch senken – es ist nur nicht so effizient wie auf dem Dach.

    Eine Solarthermie ist für mindestens 25 Jahre angedacht. Daher empfiehlt sich die Berücksichtigung der Verschattung durch künftige Nachbargebäude. Große Freiflächen laden zum Bau von Einkaufszentren ein, der Wirkungsgrad wird dann immens sinken. Auch zu nah am Nachbarn kann die Solarthermie Einbußen hinnehmen, wenn neue Bäume gepflanzt oder das Nachbargebäude um eine Etage erweitert wird.

    Tipp: Bei einem Flachdach lassen sich Aufstellungen nutzen. Wenn die Tragfähigkeit des Daches es hergibt, muss nicht auf die Sonnenenergie verzichtet werden.

    Wie funktioniert eine Solarthermie?

    Wie funktioniert eine Solarthermie?

    Mit Hilfe von Solar-Kollektoren wird die Energie aus der Sonneneinstrahlung förmlich „herausgesaugt“. Da die Energieaufnahme mit dunklen Flächen effizienter vonstatten geht, sind die Kollektoren in bekannten Dunkelblaugrau- bis Schwarztönen gehalten. Von dieser Absorberfläche wird die Wärme mittels Transportflüssigkeit an die Solarleitung – oder den Solarkreis – übermittelt. Vom Wasserspeicher gelangt die Wärme folglich über einen Wärmetauscher hin zum Solarspeicher. Dieser sollte für eine effektive Wirkung ausreichend groß und nach neuesten Standards gedämmt sein. Mit einem Blick auf ein gutes Verhältnis zwischen solarem Deckungsgrad und solarem Ertrag ist eine leistungsstarke Heizoption gefunden.

    Was ist der Unterschied zu Photovoltaik?

    Bei einer Photovoltaik-Anlage wird aus der Sonnenenergie bereits Strom gewonnen – dies geschieht bei der Solarthermie nicht, hier geht es nur um die Erwärmung. Auf den ersten Blick ist das Funktionsprinzip ähnlich, auch hierbei wird aus der eintreffenden Strahlung Energie gezogen. Jedoch wird allein durch eine riesige Fläche möglichst viel Energie aufgenommen, um spürbar Strom zu produzieren. Für ein Haus reichen oft bereits Kollektoren in der Fläche des Hausdaches. In den Solarmodulen stecken die Solarzellen, welche den Strom aus der Sonneneinstrahlung erzeugen. Somit ist die technische Lösung doch unvergleichbar.

    Wie hoch fallen die Kosten für eine Solarthermie aus?

    In der Regel fallen für die Installation einer Solarthermie einige Ausgaben an. Aus diesem Grund sollte auch im Vorfeld die Wirtschaftlichkeit überprüft werden – schließlich sollen sich die Ausgaben zu Beginn durch eine Optimierung der Heizkosten ausgleichen und so schnell wie möglich als Sparpotenzial erweisen. Mit folgenden Kosten muss kalkuliert werden:

    • Kollektoren (2.500 Euro)

    • Pufferspeicher (1.500-3.000 Euro)

    • Zubehör (1.500 Euro)

    • Montage (3.500 Euro)

    • Betriebskosten (220 Euro)

    • Wartungskosten (350 Euro)

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    Welche Kombinationen mit anderen Heizungsarten lohnen sich?

    Eine Solarthermie schafft es bisher nicht, den jährlichen Heizbedarf eines Einfamilienhauses ganz zu decken. Aus diesem Grund bieten sich verschiedene Kombinationsmöglichkeiten mit anderen Heizungsarten an. So garantiert sich der Nutzer eine definitiv warme Wohnung – auch in kalten Wintermonaten – und kann dabei seine Ausgaben minimieren.

    In diesen Fällen wird der Primärenergiebedarf von der Gasbrennwertheizung übernommen, während die Brauchwasserbereitung durch die Solarthermieanlage vollzogen wird. In vielen Versorgungsfällen reicht bereits die aus den Kollektoren gewonnene Wärme, sodass die fossile Heizanlage nicht einmal in Anspruch genommen werden muss.

    • Holzpelletsheizung + Solarthermie

    Ähnlich wie bei der Gasbrennwertheizung springt der Primärenergielieferant nur ein, wenn der Heizbedarf die Möglichkeiten der Solaranlage übertrifft. Da dieser selbst mit theoretisch klimaneutralem Brennstoff funktioniert, ist diese Variante noch umweltschonender. (Theoretisch klimaneutral, weil die Pelletsproduktion und der Transport diese Bilanz schmälern können, lieber regionalen Bezug fördern)

    Für Effizienzhäuser eignet sich die Heizungskombination aus Luft-Wärmepumpe und Solaranlage bestens. Für standardisierte Neubauten sollte die Effizienz mittels Sole-Wasser-Wärmepumpe geplant werden. In Kombination mit Photovoltaik wird der Strom, der zur Inbetriebnahme der Wärmepumpe benötigt wird, zudem selbst erzeugt.

    Welche Vorteile bringt die Solarthermie mit sich?

    Als regenerative Heizungslösung bietet die Solarthermie einige lockende Vorzüge – in Hinblick auf die Endlichkeit der Brennstofflager, die laufenden Kosten und folgendes mehr:

    • Wärme aus Sonnenenergie (regenerativer Brennstoff)

    • Umweltfreundliche Heizungsart

    • Unabhängigkeit von Preisschwankungen

    • Erprobte Technologie

    • Staatliche Förderung (Bis zu 50 Prozent Ausgaben zurückholen)

    • Kein Geruch oder Lärm

    • Amortisation bringt Wärme umsonst

    • Senkung jährlicher Heiz- und Warmwasserkosten

    • Wartungs- und störungsarm

    • Lange Lebensdauer

    • Verlängerung der Lebensdauer eines Heizkessels

    • EEWärmeG wird erfüllt

    Die Nachteile der Solarthermie

    Bei der Wahl für die umweltfreundliche Heizmethode sollte man sich folgenden Einschränkungen beziehungsweise Nachteilen bewusst sein:

    • Platzbedarf für Kollektoren und Speicher

    • Geeignete Ausrichtung und Statik des Daches notwendig

    • Denkmalschutz- und Erhaltungssatzungen als mögliche Hindernisse

    • Hohe Investitionskosten

    • Standortabhängigkeit

    • Unbeständige Energiequelle

    • Genehmigung für Garten erforderlich

    • Trägt selten den gesamten Energiebedarf

    • Platzbedarf für Kollektoren und Speicher

    Wie wirtschaftlich ist eine Solarthermie-Anlage?

    Im Durchschnitt erzielt die Solarthermie ein Einsparungspotenzial von etwa 60 Prozent der Warmwasserkosten. Bei einer zusätzlichen Übernahme der Wärmebereitung für die Heizung werden noch einmal 25 Prozent dieser Ausgaben gemindert. Die Wirtschaftlichkeit kann durch moderne Gebäudestandards – im Neubau oder nach einer Altbausanierung – sowie einer optimalen Dämmung weiterhin gesteigert werden. Daher schafft die Solarthermieanlage bereits als Hybridheizung mit einer Brennwerttechnikanlage eine beeindruckende Kostensenkung. Und nur bei Spitzenlastzeiten werden die Gastanks überhaupt in Anspruch genommen. Dank der staatlichen Förderung durch BAFA und KfW wird die Investitionssumme möglichst klein gehalten. 

    Folgende Zuschüsse können in Anspruch genommen werden:

    • Pauschale von 2.000 Euro

    • 50 Prozent Basisförderung bei Einhaltung der Vorgaben EnEv

    • 500 Euro bei Installation von Biomasseanlage oder Wärmepumpe

    • 500 Euro bei Austausch des alten Heizkessels

    • 500 Euro für Einspeisung ins Wärmenetz

    • Kredite für Hydraulischen Abgleich

    • 50 Euro für extra Einbau einer Solarpumpe

    • 7,5 Prozent Tilgungszuschuss

    Mit was für einer Amortisationszeit ist zu rechnen?

    An einem Beispiel soll die Amortisationszeit errechnet werden:

    Bei einer Fläche von 5 m² Kollektorfläche (1.800 Euro), der Installation samt Zubehör (1.500 Euro) und einem 300-Liter-Speicher (1.200 Euro) stehen die Gesamtkosten einer minimalen Solarthermieanlage bei 4.500 Euro. Die jährliche Einsparung der Heizkosten beträgt folgend zwischen 180 und 250 Euro – dies ist vom Personenhaushalt und dem Nutzverhalten abhängig. Ohne eine Preissteigerung der Anlage ergibt sich folgend eine Amortisationszeit nach etwa 20 Jahren. Diese Zeit wird jedoch erheblich durch die staatliche Förderung verkürzt, da hier bis zur Hälfte der Investitionskosten gefördert werden.

    Info: Die durchschnittliche Dachfläche eines Hauses beträgt etwa 30 m2. Bereits bei einer Verdopplung der Fläche aus dem Beispiel verringert sich die Amortisation weiterhin.

    Ein zweites Beispiel mit 15 m² Flachkollektorenfläche (3.500-4.500 Euro), 1.000-Liter-Speicher (2.000 Euro) und Installation (2.000 Euro) ergibt eine Investitionssumme von maximal 8.500 Euro. Bei einer jährlichen Einsparung der Heizkosten von 550-750 Euro amortisiert sich die Anlage bereits nach 14,5 Jahren – immer noch ohne eingerechnete Fördergelder.

    • Pauschale von 2.000 Euro

    • 50 Prozent Basisförderung bei Einhaltung der Vorgaben EnEv

    • 500 Euro bei Installation von Biomasseanlage oder Wärmepumpe

    • 500 Euro bei Austausch des alten Heizkessels

    • 500 Euro für Einspeisung ins Wärmenetz

    • Kredite für Hydraulischen Abgleich

    • 50 Euro für extra Einbau einer Solarpumpe

    • 7,5 Prozent Tilgungszuschuss

    Für wen rentiert sich eine Solarthermie?

    Ob sich ein Solarthermiesystem wirklich rentiert, muss tatsächlich individuell entschieden werden – daher ist eine ausgereifte und langfristige Planung einer solchen Investition unabdingbar. Allein folgende Kenngrößen sind besonders relevant:

    • Standort der Anlage

    • Sonneneinstrahlung

    • Personen im Haushalt

    • Dimensionierung (Heizbedarf)

    Info: In Hinblick auf das Klima und die Umwelt lohnt sich die Solarthermieanlage stets. Mit einer größeren Anzahl an Mitbewohnern im Haushalt wird folgend auch die Wirtschaftlichkeit immer mehr gesteigert.

    Mit einer Solarthermie wächst die Unabhängigkeit gegenüber den Energiekonzernen. Paradoxerweise steigt mit der Erhöhung der Energiepreise auch die Wirtschaftlichkeit der Solarthermieanlage. Und in den letzten Jahren ist die Warmwassernutzung nahezu umsonst.

    • Pauschale von 2.000 Euro

    • 50 Prozent Basisförderung bei Einhaltung der Vorgaben EnEv

    • 500 Euro bei Installation von Biomasseanlage oder Wärmepumpe

    • 500 Euro bei Austausch des alten Heizkessels

    • 500 Euro für Einspeisung ins Wärmenetz

    • Kredite für Hydraulischen Abgleich

    • 50 Euro für extra Einbau einer Solarpumpe

    • 7,5 Prozent Tilgungszuschuss

    Checkliste: Fehler vermeiden

    Eine Solarthermieanlage ist ein komplexes technisches System. Schnell können minimale Einschränkungen oder große Fehler die Funktionalität senken oder brachlegen. Damit das regenerative Heizungssystem langfristig den Energieverbrauch wirkungsvoll senkt, die Umwelt schont und die Ausgaben verringert, sollten einige Aspekte berücksichtigt werden:

    • Intensive Planung im Vorfeld

    • Energieberatung durch Fachbetrieb

    • Traglast des Daches

    • Verfügbare Fläche / Dimensionierung

    • Ausrichtungsoptionen der Kollektoren

    • Verschattung (Bäume, Gebäude)

    • Genehmigungen (Denkmäler, Garten)

    Zudem sind folgende Fehler zu vermeiden:

    • Verschattung des Kollektorfühlers

    • Falsche Befestigung des Temperaturfühlers im Speicher

    • Geringe Überlappung Dachstein / Eindeckblech

    • Verwechslung von Vor-und Rücklauf

    • Falsche Dämmung und Dämmungsanbringung

    • Ungenügend Frostschutzanteile in der Solarflüssigkeit

    • Nichtbeachtung von Normen und anerkannten Regeln der Technik

    Des Weiteren schadet häufige Stagnation der Anlage mit der Zeit der kompletten Solarthermieheizung. Zudem ist die Anlage mindestens alle zwei Jahre zu warten – eine nachlässige Wartung ist die höchste Fehlerursache solch einer Heizzentrale.

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    Heiko Rexer

    Technischer Leiter

    Heiko ist Installateur- und Heizungsbauermeister und mit über 18 Jahren Berufserfahrung Spezialist im Bereich Öl-, bzw. Gasfeuerungsanlagen. Wenn Sie eine Frage zum Thema Heizung oder Energie Effizienz haben richten Sie diese bitte an service@oekoloco.de.