Heizen und Warmwasser mit Solaranlagen
Eine Solarthermieanlage wandelt Sonnenenergie in Wärme um und kann sowohl Warmwasser aufbereiten als auch die Heizung unterstützen. Dadurch lassen sich Heizkosten senken und fossile Brennstoffe wie Gas oder Öl einsparen. Erfahre, wie Solarthermie funktioniert, welche Anlagengröße sinnvoll ist und worauf du bei der Planung achten solltest.Solarthermie als Alternative zu fossilen Brennstoffen
Viele verbinden mit dem Begriff Solar klassischerweise Photovoltaik (PV) – sprich Solarmodule, die die Energie der Sonne in Strom umwandeln. Zum Oberbegriff der Solaranlagen gehören aber auch Solarthermieanlagen. Anders als PV wandeln sie Sonnenenergie in Wärmeenergie um.
Die zentralen Komponenten einer Solarthermieanlage sind die Solarkollektoren, die – ähnlich wie Photovoltaikmodule – meist auf Hausdächern installiert werden. Allerdings unterscheiden sie sich technisch von PV-Modulen. Zur Warmwasserbereitung kommen hauptsächlich zwei Kollektortypen zum Einsatz: Flachkollektoren und Vakuumröhrenkollektoren.
Was sind Flachkollektoren?
Flachkollektoren bestehen aus flachen Platten mit einem Absorber, der bis zu 85 Prozent der Sonnenenergie in Wärme umwandelt. Unter dem Absorber verlaufen Rohre mit Solarflüssigkeit, die durch Sonneneinstrahlung erwärmt wird. Eine Glasabdeckung schützt die Kollektoren, wobei durch die Luftschicht zwischen Glas und Absorber geringe Wärmeverluste entstehen.
Was sind Vakuumröhrenkollektoren?
Vakuumröhrenkollektoren bestehen aus doppelwandigen Glasröhren (Heatpipes), die wie eine Isolierkanne aufgebaut sind. Im Inneren befindet sich Solarflüssigkeit oder ein Wärmeträgermedium, das die Sonnenenergie aufnimmt. Ein Vakuum zwischen den Röhren minimiert Wärmeverluste, während eine spezielle Absorberschicht mehr als 90 Prozent der Sonnenstrahlung speichert. Dank ihres hohen Wirkungsgrads benötigen sie außerdem rund 30 Prozent weniger Fläche als Flachkollektoren, um die gleiche Energiemenge zu erzeugen
Alle Vor- und Nachteile im Überblick
Vorteile und Nachteile von Flachkollektoren
| Vorteile | Nachteile |
|---|---|
| Montage auch an Fassaden möglich | Energieverluste an den Außenflächen |
| geringer Reinigungsbedarf | geringerer Wirkungsgrad |
| günstiger als Vakuumröhrenkollektoren |
Vorteile und Nachteile von Vakuumröhrenkollektoren
| Vorteile | Nachteile |
|---|---|
| hoher Wirkungsgrad | höhere Anschaffungskosten |
| niedrige Energieverluste | erhöhter Reinigungsbedarf |
| weniger Fläche benötigt |
Funktionsweise einer Solarthermieanlage
Sonnenkollektoren erhitzen eine Solarflüssigkeit, die über eine Pumpe zum Warmwasserspeicher geleitet wird. Dort gibt ein Wärmetauscher die Wärme an das Brauchwasser ab. Anschließend fließt die abgekühlte Solarflüssigkeit zurück zu den Kollektoren, wo sie erneut erwärmt wird. Die Anlage reguliert sich automatisch je nach Bedarf.
Neben der Warmwasserbereitung kann eine Solarthermieanlage auch Heizungswasser erwärmen, wodurch Öl- und Gasverbrauch sinken und Heizkosten gespart werden. Da die Sonneneinstrahlung im Winter begrenzt ist, eignet sich Solarthermie nicht als alleinige Heizung, aber als effiziente Ergänzung, die sich leicht nachrüsten lässt.
Wie viele Solarmodule brauche ich für Warmwasser?
Die benötigte Kollektorfläche hängt von Ausrichtung, Neigung, Kollektortyp und individuellem Wasserverbrauch ab. Eine nach Süden, Südosten oder Südwesten ausgerichtete Solaranlage fängt beispielsweise mehr Sonnenstrahlung ein als Kollektoren, die auf einem Dach mit Ost-West-Ausrichtung angebracht sind. Neigungswinkel und etwaige Verschattung beeinflussen den Energieertrag ebenfalls.
Orientierungswerte:
- Flachkollektoren: 1,5 Quadratmeter pro Person im Haushalt
- Vakuumröhrenkollektoren: 1 Quadratmeter pro Person im Haushalt
Ein Vierpersonenhaushalt benötigt also etwa vier bis sechs Quadratmeter für Warmwasser. Bei zusätzlicher Heizungsunterstützung sollte die Fläche 8 bis 12 Quadratmeter betragen.
Und wie groß sollte der Solarspeicher sein?
Ein richtig dimensionierter Solarspeicher ist entscheidend für eine effiziente Warmwasserbereitung. Die gängigen Richtwerte lauten wie folgt:
- Trinkwasserspeicher für Warmwasser mit 200 bis 400 Litern im Einfamilienhaus: Enthält das Wasser, das zum Beispiel in Bad und Küche benötigt wird.
- Pufferspeicher für Heizungsunterstützung mit 600 bis 800 Litern: Sind häufig als Schichtenspeicher konzipiert und integrieren die Warmwasserbereitung in Form sogenannter Hygiene-Schichtenspeicher
Gut zu wissen: In Kombispeichern wird Heiz- und Brauchwasser getrennt gespeichert. Ein zu kleiner Speicher reicht nicht aus, ein zu großer arbeitet ineffizient. Gut geplant deckt Solarthermie bis zu 60 Prozent des Warmwasserbedarfs über das Jahr und kann als Heizungsunterstützung den Brennstoffverbrauch um bis zu 30 Prozent reduzieren.
Was kostet eine Solaranlage für warmes Wasser bzw. Heizungsunterstützung?
Die Gesamtkosten einer Solarthermieanlage – inklusive Speicher, Pumpe, Leitungen und Montage – hängen von Größe, Kollektortyp und Installationsaufwand ab. Die Kollektoren schlagen unterschiedlich zu Buche. Für Flachkollektoren liegen die Kosten zwischen 250 und 600 Euro pro Quadratmeter, während die effizienteren Röhrenkollektoren mit 350 bis 800 Euro pro Quadratmeter berechnet werden.
Hier eine beispielhafte Kostenaufstellung für Solarthermieanlagen auf einem Einfamilienhaus (zur Quelle ADAC):
- Warmwasserbereitung: 3.000 bis 6.000 Euro
- Heizungsunterstützung: 7.000 bis 10.000 Euro
- Kombinierte Nutzung (Warmwasser + Heizung): 7.000 bis 17.000 Euro
Die genaue Höhe variiert je nach Anbieter und Einbausituation. Den Preis für eine neue Solaranlage kannst du in vielen Fällen auch durch Fördermittel senken.
Wird Solarthermie gefördert?
Die Installation von Solarthermieanlagen wird staatlich gefördert. Im Rahmen der Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) können Hausbesitzer Zuschüsse erhalten, wenn sie eine alte Heizungsanlage gegen eine Solarthermieanlage tauschen, die zur Aufbereitung von Warmwasser und zur Heizungsunterstützung dient. Vorausgesetzt, sie erfüllt bestimmte technische Voraussetzungen, die du mit einem Fachbetrieb klären solltest.
Die Grundförderung beträgt 30 Prozent. Unter bestimmten Voraussetzungen erhöht sich die Förderung auf bis zu 60 Prozent der Investitionssumme oder maximal 18.000 Euro. Die Förderung erfolgt über die Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW). Diese gewährt zusätzlich günstige Kredite für Bau- und Sanierungsmaßnahmen, bei denen Solarthermieanlagen eingebaut werden.