Heizung und Warmwasserbereitung mit Solarthermie

Undine Tackmann

17. Februar 2022

Eine Solarthermieanlage wandelt Sonnenstrahlen in Wärmeenergie um. Das ermöglicht eine günstige Warmwasserbereitung und bietet Unterstützung für Ihr reguläres Heizsystem. Im Vergleich zur Stromgewinnung aus Sonnenenergie ist die Solarthermie weniger aufwendig. Wir zeigen Ihnen, wie so ein System funktioniert, wann es sich lohnt und mit welchen Kosten Sie rechnen müssen.

Solarthermie oder Photovoltaik?

Häufig wird der Begriff „Solaranlage” mit der Photovoltaikanlage gleichgesetzt. Das ist jedoch nicht ganz korrekt. Unter Solaranlagen werden alle Anlagen verstanden, die Sonnenenergie nutzen. Sie sind daher ein Sammelbegriff für Photovoltaikanlagen und Solarthermieanlagen. Ihre Funktionsweisen und die dadurch gewonnenen Energieformen unterscheiden sich grundlegend voneinander:

• Eine Solarthermieanlage ist in der Lage, aus Sonnenstrahlen Wärme zu produzieren. Durch Solarthermie kann vergleichsweise kostengünstig warmes Wasser genutzt oder das Haus geheizt werden.

• Eine Photovoltaikanlage produziert mithilfe der Sonnenenergie ausschließlich Strom. In Kombination mit einem Batteriespeicher können Sie dadurch fast unabhängig vom öffentlichen Netzstrom leben.

Beide Anlagen werden meist als Heizungsunterstützung genutzt. Ihre reguläre Heizung springt immer dann als Wärmeerzeuger ein, wenn gerade nicht ausreichent solare Energie zur Verfügung steht. Ihren Heizungs- sowie Warmwasserbedarf komplett über Solarthermie abzudecken, ist aufgrund der wenigen Sonnenstunden in Deutschland fast unmöglich.

Was kostet Solarthermie?

Wer eine Solarthermieanlage kauft, macht sich unabhängiger von den steigenden Energiepreisen. Ein Solarthermie-System kostet zunächst zwar relativ viel, amortisiert sich aber nach einigen Jahren. Danach steht Ihnen warmes Wasser kostenlos zur Verfügung. Wir haben Ihnen zwei Preisbeispiele für komplette Solarthermieanlagen für einen 4-Personen-Haushalt zusammengestellt, damit Sie sich eine ungefähre Vorstellung vom preislichen Rahmen machen können:

Solarthermieanlage für Warmwasser

Wollen Sie Solarthermie nur zur Erzeugung von Warmwasser nutzen, genügen eine relativ kleine Kollektorfläche und ein Wärmespeicher mit geringem Fassungsvermögen. Rechnen Sie in diesem Fall inklusive Montage mit Kosten von etwa 4.500 Euro.

Solarthermieanlage für Warmwasser + Heizung

Soll die Solarthermie Ihre Heizung unterstützen und Warmwasser erzeugen, sind Kollektoren und Wärmespeicher in größerem Maßstab nötig. Die Kosten liegen in diesem Fall etwa bei 7.500 bis 8.500 Euro.

Wie funktioniert Solarthermie?

Die Solarthermieanlage ist ein komplexes System, welches aus mehreren Bauteilen mit verschiedenen Funktionen besteht. Eine Anlage für Solarthermie setzt sich im Allgemeinen aus folgenden Teilen zusammen:

Wärmegewinnung mit einer Solarthermieanlage

Der wichtigste Bestandteil einer Solarthermieanlage ist der Sonnenkollektor. In den Kollektoren befinden sich sogenannte Solarabsorber, welche die einfallenden Sonnenstrahlen aufnehmen und in Wärme umwandeln. Die Wärme wird dann an einen Wärmeträger, der den Absorber durchströmt, abgegeben. Dabei handelt es sich meist um ein Glykol-Wasser-Gemisch.

Die Flüssigkeit führt die Wärme über einen Wärmetauscher aus dem Kollektor ab. Dabei wird der Solarregler angeschaltet, sobald die Temperatur am Kollektor die Temperatur im Warmwasserspeicher übersteigt. Infolgedessen wird eine Pumpe in Gang gesetzt und die im Kollektor aufgenommene Wärme in den Wärmespeicher transportiert.

Arten von Solarkollektoren

Solar- oder Sonnenkollektoren sind das zentrale Element einer solarthermischen Anlage. In der Solarthermie wird zwischen zwei wesentlichen Typen von Solarkollektoren unterschieden:

Solarthermie zur Erwärmung des Trinkwassers

Anlagen, welche ausschließlich für die Warmwasserversorgung gedacht sind, werden meist mit Flachkollektoren betrieben. Eine geringere Fläche sowie ein kleinerer Speicher sind ausreichend, um das reguläre Heizungssystem bei der Warmwasserbereitung zu unterstützen. Demzufolge sind auch die Investitionskosten und der Planungsaufwand für Solarthermieanlagen für Warmwasser geringer. Im Regelfall deckt eine Anlage für die Wassererwärmung rund 60 Prozent des Warmwasserbedarfs.

Solarthermie zur Unterstützung der Raumheizung

Wenn Ihre Solarthermieanlage auch Wärme zum Beheizen Ihrer Räume bereitstellen soll, dann planen Sie dafür eine etwas größere Fläche sowie ein größeres Speichervolumen ein. Auch im Frühjahr und im Herbst ist solare Wärmeenergie lohnenswert, da es zu dieser Zeit immer noch viele Sonnenstunden gibt.

Durch die Verwendung der effizienteren Röhrenkollektoren erreichen solche Anlagen in der Regel einen solaren Deckungsgrad von etwa 30 Prozent. Entscheiden Sie sich zusätzlich für einen Saisonspeicher, ist die Sonnenwärme sogar im Winter nutzbar. Im Gegensatz zu Tagesspeichern sind sie aufgrund Ihrer hohen Speicherkapazität allerdings ziemlich platzeinnehmend und nicht für jedes Haus geeignet.

Wirkungsgrad der Solarthermie

Der Wirkungsgrad beschreibt, wie viel der empfangenen Sonnenenergie von einer Solarthermieanlage in Wärmeleistung umgewandelt werden kann. Um den Wirkungsgrad der Solarthermie zu ermitteln, werden zwei Leistungszahlen berücksichtigt:

1. Der optische Wirkungsgrad: Der maximale Wirkungsgrad wird erreicht, wenn der Absorber und die Umgebung die gleiche Temperatur haben. Ein optischer Wirkungsgrad von 100 Prozent ist jedoch unmöglich. Meistens liegt der Wert zwischen 70 und 85 Prozent. Je wärmer der Absorber im Vergleich zur Umgebung wird, desto schlechter ist der Wirkungsgrad der Anlage.

2. Der Wärmedurchgangskoeffizient (U-Wert): Dieser Wert drückt aus, wie hoch der Wärmeverlust pro Quadratmeter Kollektorfläche und je Grad Celsius Temperaturunterschied ist. Jedes Bauteil Ihrer Solarthermieanlage weist einen anderen U-Wert auf. In der Regel liegt er bei solarthermischen Anlagen zwischen zwei und fünf Watt pro Quadratmeter. Für die höchste Effizienz ist es wichtig, dass die Werte der einzelnen Komponenten möglichst niedrig sind.

Lohnt sich eine Solarthermieanlage?

Wie lohnenswert eine Solarthermieanlage ist, hängt vom Solarertrag ab. Dabei handelt es sich um die tatsächlich nutzbare Wärmeenergie, die durch die Anlage erzeugt wird. Der Solarertrag ist dabei immer geringer als die insgesamt erzeugte Wärmemenge, da Wärme nicht zu jedem Zeitpunkt genutzt werden kann. Solarthermische Anlagen, die zur Heizungsunterstützung genutzt werden, liefern im Sommer beispielsweise deutlich mehr Energie, als benötigt wird.

Ertrag der Anlage

Der Solarertrag ist vom Wirkungsgrad der Anlage und von der jährlichen Sonneneinstrahlung abhängig. Nicht überall in Deutschland scheint die Sonne gleich viel. Die sogenannte Globalstrahlung schwankt hierzulande zwischen 900 und 1.300 Kilowattstunden pro Quadratmeter im Jahr.

Auch die Gesamtflächengröße Ihrer auf dem Dach installierten Kollektoren sowie der Neigungswinkel und die Ausrichtung Ihres Daches beeinflussen den Ertrag Ihrer Anlage. Eine optimal ausgerichtete Anlage generiert mehr Solarwärme als eine Anlage, die den halben Tag im Schatten steht.

Wie hoch ist der Solartertrag im Durchschnitt?

Durchschnittlich erzielen Solarthermieanlagen zur Brauchwassererwärmung einen Ertrag von etwa 500 bis 750 kWh je Quadratmeter. Bei einer solarthermischen Versorgung mit Warmwasser für einen Einfamilienhaushalt mit vier Personen wird eine Kollektorfläche von etwa vier bis sechs Quadratmetern und ein Speichervolumen von rund 300 Litern benötigt, um Erträge von 3.000 bis 4.500 kWh zu erzeugen.

Der Ertrag einer Anlage zur Heizungsunterstützung fällt mit rund 300 bis 500 kWh pro Quadratmeter etwas niedriger aus. Um einen Ertrag von etwa 4.500 bis 7.500 kWh zu erzeugen, wird demzufolge eine Anlagenfläche von rund 15 Quadratmetern benötigt.

Finanzierung & Förderungen von Solarthermie

Die Investition in eine Solarthermieanlage kann kostspielig werden. Solarenergie ist jedoch sehr umweltfreundlich ist und mit ihrem Gebrauch leisten Sie einen Beitrag zu den Klimazielen. Aus diesem Grund werden Solarthermieanlagen auf vielfältige Weise gefördert. Zu den staatlichen Förderprogrammen zählen:

Auch mit der Fördersuchfunktion des Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz finden Sie die in Ihrem Bundesland angebotenen Zuschüsse und Förderungen. Über Zuschüsse für Solarthermie können Sie sich darüber hinaus bei Ihrer Gemeinde informieren. Welche regionalen Förderprogramme es für Solaranlagen gibt und welche Voraussetzungen jeweils gelten, erfahren Sie in unserer Übersicht über Solarförderungen.