Solarthermie im Überblick: Warmwasser und Heizen mit Sonnenkraft

Was ist Solarthermie?

Mit Solarthermie wandeln Sie Sonnenenergie in thermische Energie um. Die Energie wird mit Kollektoren gesammelt und ein Trägermedium führt sie dem Heizkreislauf zu.

In unseren Breitengraden reicht die Intensität der Sonneneinstrahlung zumindest ganzjährig noch nicht aus, um ausschließlich mit Solarthermie zu heizen. Doch vor allem im Frühling und Sommer lässt sich zumindest das Warmwasser fast ausschließlich mit einer Solarthermie-Anlage erzeugen.

In der Praxis wird die Solarthermie mit einer modernen Öl- oder Gasheizung kombiniert. Die Solarkollektoren dienen der Heizungsunterstützung. Somit lassen sich mithilfe von Solarthermie die Heizkosten und Emissionen senken. Solarthermie wird somit überwiegend mit Heizungssystemen kombiniert, die mit fossilen Brennstoffen betrieben werden.

Gut zu wissen: Da fossile Heizsysteme zu den Auslaufmodellen zählen, gibt es auch für Solarthermie inzwischen bessere Alternativen. So können Sie mit einer Wärmepumpe klimafreundlich und effizient Warmwasser und Heizenergie erzeugen und durchschnittlich 30 Prozent Heizkosten im Vergleich zur Gasheizung sparen.

Wie funktioniert Solarthermie?

Solarthermie beruht auf einem sehr einfachen Funktionsprinzip: Die auf der Erde eintreffende Sonnenenergie wird mithilfe von Sonnenkollektoren aufgefangen. Dort erhitzen die Sonnenstrahlen ein Trägermedium, meist Wasser kombiniert mit Frostschutzmittel. Dieses Trägermedium wird auch „Solarflüssigkeit“ genannt. Es fließt zu einem Wärmetauscher, wo Heizungswasser oder Brauchwasser damit erwärmt wird.

Da Sonnenenergie nur tagsüber nutzbar ist, werden Solarthermieanlagen üblicherweise mit einem Pufferspeicher kombiniert. So kann die während der Sonnenscheinphasen produzierte Wärme zwischengespeichert werden.

Solarthermie: Voraussetzungen für die effiziente Nutzung

Damit Solarthermie sinnvoll genutzt werden kann, sollten folgende Voraussetzungen vorliegen:

• Ein anderes Heizsystem deckt den Wärmebedarf bei Leistungsspitzen im Winter. In der Vergangenheit wurden Solarthermie vor allem als Ergänzung zur Gas- oder Ölheizung genutzt.
• Die Solarkollektoren sind so ausgerichtet, dass so viel Sonneneinstrahlung wie möglich aufgenommen werden kann. Hierfür muss nicht nur der passende Standort auf dem Dach oder an der Hauswand ausgewählt werden, sondern die Kollektoren müssen auch den bestmöglichen Neigungswinkel zur Sonne haben. Ein idealer Montageort ist eine nach Süden ausgerichtete Dachfläche.
• Idealerweise fällt auf die Sonnenkollektoren kein Schatten von anderen Häusern, SAT-Anlagen, Schornsteinen oder Bäumen.
• Die Kollektorfläche wird passend zum Wärmebedarf, zur Art des Kollektors und zum Standort gewählt. Im Optimalfall können Solaranlagen rund 50 bis 60 Prozent der jährlich benötigten Energie für die Warmwasserbereitung und rund 30 Prozent der Heizungsleistung erzeugen. Hier wird auch vom „solaren Deckungsgrad gesprochen“.
• Die Solarthermieanlage wird mit einem Pufferspeicher kombiniert.

Kosten & Fördervoraussetzungen für Solarthermie

Die Kosten für Solarthermie hängen vor allem davon ab, ob es sich lediglich um eine Solaranlage zur Warmwasserbereitung handelt oder ob sie auch zur Heizungsunterstützung verwendet werden soll. Für Warmwasseranlagen muss mit 1 bis 1,5 Quadratmeter Fläche pro Person für die Kollektoren gerechnet werden. Kommt eine Heizungsunterstützung dazu, werden daraus schnell 3 bis 4 Quadratmeter. Zusätzlich gilt, je schlechter die Dämmung des Hauses ist, desto mehr Sonnenkollektoren werden benötigt. In der Regel kann man mit Kosten in Höhe von 4.000 Euro bis 14.000 Euro rechnen.

Förderung & Vorgaben des GEG

Mit der Novellierung des Gebäudeenergiegesetzes (GEG) haben sich seit 1. Januar 2024 auch Änderungen bei der staatlichen Förderung für Solarthermie ergeben.

Solarthermie gilt als eine der sogenannten „Erfüllungsoptionen“ des GEG, wenn:

• mit der Anlage der Wärmebedarf eines Gebäudes komplett gedeckt werden kann.
• die Solaranlage mit einer Wärmepumpe oder alternativen EE-Hybridheizung kombiniert wird und das System mindestens 65 Prozent erneuerbare Energien nutzt.

Wer Solarförderung erhalten möchte, wird es im ersten Fall schwer haben, denn es ist auch bei sehr gut isolierten Gebäuden schwierig, vor allem im Winter den Wärmebedarf ausschließlich mit Solarthermie zu decken.

Im zweiten Fall wird es kompliziert, wenn die Solarthermieanlage mit einer neuen Gas- oder Ölheizung kombiniert wird. Denn in der Praxis lässt sich der vom GEG geforderte Anteil von 65 Prozent Erneuerbaren Energien bei der Wärmegewinnung mit fossilen Brennstoffen nicht erreichen. Und Biogas oder Bio-Heizöl auf der Basis nachwachsender Rohstoffe sind flächendeckend noch nicht verfügbar.

Dann bliebe noch die Kombination von Solarthermie und Wärmepumpe, um staatliche Förderung zu erhalten. Doch an dieser Stelle müssen sich Hausbesitzer fragen, ob dieser zusätzliche finanzielle Aufwand gerechtfertigt ist. Denn die Wärmepumpe allein erfüllt schon die Vorgaben des GEG und auch ohne Solarthermie sind bis zu 70 Prozent staatlicher Förderung möglich. Zudem arbeiten Wärmepumpen als alleiniges Heizsystem weitaus effizienter. Dies liegt vor allem an der nötigen Heizlastberechnung für Wärmepumpen, die durch die schwer kalkulierbare Energiezufuhr der Solarthermie nicht exakt berechnet werden kann.

Hausbesitzer, die zeitgemäß und nachhaltig heizen möchten, setzen heutzutage immer öfter auf die Kombination aus Wärmepumpe und Photovoltaik. Denn dabei wird die kostenlose Sonnenenergie nicht in Wärme, sondern von der Photovoltaik-Anlage in Strom umgewandelt. Dieser günstige, umweltfreundliche Strom kann dann von der Wärmepumpe genutzt werden.

Welche Solarkollektoren gibt es?

Solarthermie wird in Deutschland überwiegend mit Röhrenkollektoren oder Flachkollektoren realisiert. Beide Varianten haben Vor- und Nachteile.

• Flachkollektoren: Diese Solarkollektoren bestehen aus einer Abdeckung mit Solarglas. Dieses Glas fängt die Sonnenstrahlen ein, die auf einen Absorber aus Kupfer oder einem anderen wärmeleitenden Metall treffen. Durch den Absorber werden kleine Rohre geführt, durch welche das Trägermedium fließt. Auf der Rückseite der Flachkollektoren befindet sich schließlich noch eine Wärmedämmung, welche die Wärmeverluste
  
  Ein Vorteil der Flachkollektoren besteht in der kompakten Bauweise. Somit lässt sich eine solche Solarthermieanlage sehr gut auf Dächern montieren oder in Dächer integrieren. Die Energieeffizienz von Flachkollektoren ist bei bestmöglicher Ausrichtung hoch und beträgt 80 Prozent. Das bedeutet, dass diese Solarkollektoren bis zu 80 Prozent der einfallenden Sonnenenergie in thermische Energie umwandeln können.
  
  Nachteile der Flachkollektoren sind mögliche Wärmeverluste über das Gestell und den Rahmen.

• Röhrenkollektoren: Diese Kollektoren weisen deutlich geringere Wärmeverluste auf als Flachkollektoren. Somit können diese Kollektoren Wirkungsgrade von bis zu 90 Prozent erzielen. Die höhere Effizienz wird durch die besondere Konstruktion erzielt. Bei Röhrenkollektoren wird der Absorber im Vakuum einer Glasröhre positioniert. Somit ist er deutlich besser isoliert. Darüber hinaus bieten die runden Glasröhren mehr Absorptionsfläche für die Sonneneinstrahlung. Auf einer geringeren Kollektorfläche können Röhrenkollektoren deshalb mehr Wärmeenergie erzeugen. Im Vergleich zu Flachkollektoren benötigen Sie rund 20 Prozent weniger Fläche.
  
  Ein Nachteil der Röhrenkollektoren besteht in den höheren Kosten. Außerdem lassen sich diese Kollektoren in der Regel nicht in die Dachfläche integrieren, sondern nur aufmontieren.

Welche Variante die bessere ist, hängt von den baulichen Voraussetzungen und dem verfügbaren Budget ab. Hausbesitzer sollten sich vor dem Einbau von Solarthermie immer genau informieren und von einem Experten beraten lassen.

Vorteile und Nachteile von Solarthermie

Solarthermie hat Vorteile, aber auch einige Nachteile:

Vorteile Solarthermie:

• langlebige & erprobte Technik
• im Sommer oft zur Warmwassererzeugung ausreichend
• wenn Kombination mit fossilen Anlagen, Ersparnis bei Heizkosten & Co2-Ausstoß
• auch ab 2024 staatliche Fördermöglichkeiten

Nachteile Solarthermie:

• nicht als alleinige Heizung nutzbar
• erfüllt nicht die EE-Nutzungsvorgabe von 65 % (GEG 2024)
• Wärmeerzeugung von der Sonneneinstrahlung abhängig
• nicht für jede Dachfläche geeignet
• überholte Technik, da inzwischen bessere Alternativen, wie Wärmepumpe + PV

Warum Solarthermie für Hausbesitzer mit Öl- oder Gasheizungen noch attraktiv sein kann

Sonnenenergie ist, anders als Gas und Öl, unbegrenzt verfügbar und das auch noch kostenlos. Das macht sie zu einer kostenfreien Energieressource, deren Potenzial noch lange nicht ausgeschöpft ist.

Mit Solarthermie sind bei einer Kombination mit Gas- oder Ölheizung Einsparungen von bis zu 60 Prozent bei der Warmwasserbereitung möglich und bei solarer Heizungsunterstützung noch einmal 25 Prozent.

Ob sich das Nachrüsten auch heutzutage noch lohnt, ist wie bereits erläutert allerdings fraglich.

Solarthermie Alternativen: Effizient & zukunftssicher

Wer zukunftssicher und umweltfreundlich heizen möchte, setzt heutzutage oft auf das grüne Duo aus Wärmepumpe und PV-Anlage. Denn mit einer Wärmepumpe erhalten Sie die höchstmögliche Förderung und erfüllen alle Vorgaben des GEG schon heute. Die PV-Anlage erzeugt dabei den Strom für die Wärmepumpe und sorgt so für eine besonders hohe Unabhängigkeit vom Energiemarkt und deren schwankende Preise.

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