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Warmwasserbereitung und Heizung mit Solarthermie

Redaktionsbild von der Autorin
Undine Tackmann
7. September 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.

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Solarthermie oder Photovoltaik?

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. Diese dient zur Warmwasserbereitung oder zur Unterstützung der Raumheizung.
  • Eine Photovoltaikanlage produziert mithilfe der Sonnenenergie ausschließlich Strom. In Kombination mit einem Batteriespeicher können Sie dadurch fast unabhängig vom öffentlichen Netzstrom leben.
Solar Solarthermie Photovoltaik Unterschied
Photovoltaik- und Solarthermieanlagen gewinnen unterschiedliche Energien.

Wie funktioniert Solarthermie?

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.

Solar Solarthermie Funktionsweise
Wärmegewinnung mit einer Solarthermieanlage

Was kostet Solarthermie?

Wer eine Solarthermieanlage kauft, macht sich unabhängiger von den steigenden Energiepreisen. Ein Solarthermie-System amortisiert sich schon 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 ausschließlich zur Erzeugung von Warmwasser nutzen, genügen der Anlage eine relativ kleine Kollektorfläche und ein Wärmespeicher mit geringem Fassungsvermögen. In diesem Fall sollten Sie inklusive Montage mit Kosten von etwa 4.500 Euro rechnen.

Solarthermieanlage für Warmwasser und Heizung

Soll die Solarthermieanlage Ihr Warmwasser erzeugen und zusätzlich die Raumheizung Ihres Gebäudes unterstützen, sind Kollektoren in größerem Maßstab nötig. Auch der Wärmespeicher braucht dann mehr Fassungsvermögen. Die Kosten für eine Solarthermieanlage liegen in diesem Fall etwa bei 8.000 Euro inklusive Montage und Installation.

Arten von Solarkollektoren

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

  • Flachkollektoren ähneln äußerlich den Solarmodulen einer Photovoltaikanlage. Sie haben flache Absorberflächen aus Kupfer oder Aluminium, durch die sie die Wärme des Sonnenlichts aufnehmen. Flachkollektoren werden am häufigsten eingesetzt - vor allem für Anlagen zur Warmwasserbereitung. Im Regelfall deckt so eine Anlage etwa 60 Prozent des Warmwasserbedarfs. Die Kollektoren sind sehr viel günstiger als die effizienteren Vakuum-Röhrenkollektoren.
  • Vakuum-Röhrenkollektoren sind besser isoliert als Flachkollektoren und arbeiten effizienter. Die Absorberflächen sitzen in nebeneinanderliegenden Röhren, die vakuumiert sind. Diese Kollektoren sind zwar teurer, benötigen bei gleicher Leistung aber eine geringere Fläche als Flachkollektoren. Nutzen Sie Röhrenkollektoren zur Unterstützung der Raumheizung, erreichen Sie in der Regel einen solaren Deckungsgrad von etwa 30 Prozent.
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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:

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. Vakuum-Röhrenkollektoren haben bessere Wirkungsgrade als Flachkollektoren.

Der Wärmedurchgangskoeffizient (U-Wert)

Der Wärmedurchgangskoeffizient 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 zwischen zwei und fünf Watt pro Quadratmeter. Für eine hohe 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. Für einen hohen solaren Ertrag ist eine südliche Ausrichtung der Kollektoren auf dem Dach optimal.

Solar Montage Aufbau Neigung Ausrichtung

Auch süd-östliche und süd-westliche Ausrichtungen bringen hohe Erträge.

Wie hoch ist der Solarertrag im Durchschnitt?

Durchschnittlich erzielen Solarthermieanlagen zur Warmwasserbereitung 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 eine Anlagenfläche von rund 15 Quadratmetern benötigt.

Förderung & Finanzierung 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 Deutschlands. Aus diesem Grund werden Solarthermieanlagen auf vielfältige Weise gefördert.

Staatliche Fördergelder werden über die Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) vergeben. Daneben gibt es zahlreiche Förder- und Finanzierungsmöglichkeiten über Programme der Bundesländer, Städte und Gemeinden.

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Häufig gestellte Fragen

Was ist der Unterschied zwischen Solarthermie und Photovoltaik?

Es gibt zwei unterschiedliche Arten von Solaranlagen: Solarthermieanlagen und Photovoltaikanlagen. Eine Solarthermieanlage kann aus Sonnenstrahlen Wärme erzeugen, die dann für die Warmwasserbereitung und zur Raumheizung genutzt wird. Mithilfe einer Photovoltaikanlage wird hingegen Strom aus Sonnenenergie produziert.

Wie funktioniert Solarthermie?

Um mit Solarthermie Heizwärme oder Warmwasser zu produzieren, brauchen Sie Solarkollektoren. In den Kollektoren befinden sich Absorber, welche die einfallenden Sonnenstrahlen aufnehmen und in Wärme umwandeln. Diese Wärme erhitzt die ebenfalls im Kollektor befindliche Wärmeträgerflüssigkeit. Die warme Flüssigkeit läuft dann zum Wärmespeicher und wird von dort an den Verbraucherendpunkt weitergeleitet.

Was kostet eine Solarthermieanlage für ein Einfamilienhaus?

Die Kosten für eine Solarthermieanlage setzt sich aus drei verschiedenen Faktoren zusammen: den Kollektoren, dem Wärmespeicher und der Installation. Soll die Anlage mit Flachkollektoren ausgestattet werden, liegen die Kosten etwa bei 4.500 Euro, wenn nur Warmwasser erzeugt werden soll. Inklusive Unterstützung der Raumheizung kostet Sie die Anschaffung etwa 8.000 Euro. Je nach Art der Solarkollektoren und der Größe des Wärmespeichers kann der Preis auch höher ausfallen.