Wirkungsgrad und Wirtschaftlichkeit von Solarthermieanlagen

Wirkungsgrad solarthermischer Anlagen von Technik abhängig

Der Wirkungsgrad von Solarthermie wird wesentlich von der eingesetzten Anlagentechnik beeinflusst. Der Wirkungsgrad einer Solaranlage ermittelt sich aus dem Verhältnis von Einstrahlungsleistung der Sonne und der Leistung, welche sich mit einer thermischen Solaranlage daraus erzeugen lässt.

Optischer Wirkungsgrad: Der maximale Solarthermie-Wirkungsgrad wird erreicht, wenn der Absorber der Sonnenleistung die gleiche Temperatur hat wie die Umgebung. 100 Prozent Wirkungsgrad sind jedoch unmöglich.

Meist sinkt der Wirkungsgrad der Solarthermie, je wärmer der Absorber im Vergleich zu Umgebung ist. Mit Blick auf dieses Phänomen wird auch vom „optischen Wirkungsgrad“ gesprochen. Der Solar-Wirkungsgrad liegt durchschnittlich zwischen 70 und 85 Prozent. Hersteller weisen die Werte des optischen Wirkungsgrades für ihre Produkte aus, wodurch sich die Effizienz der technischen Anlagen vergleichen lässt, um das optimale Solarthermie-Produkt zu finden.

Solarthermie: Wirkungsgrad durch U-Wert beeinflusst

Der Wirkungsgrad einer Solarthermie-Anlage wird durch die technischen Komponenten beeinflusst.

U-Wert: Jedes Bauteil weist einen Wärmeverlust auf. Dieser Verlust wird durch den Wärmeverlustkoeffizienten (U-Wert) beschrieben. Für eine bestmögliche Effizienz und den optimalen Wirkungsgrad kommt es darauf an, dass die einzelnen Komponenten möglichst wenig Wärmeverlust aufweisen.

Für eine Solarthermie-Anlage ist der Wärmeverlust je Quadratmeter Kollektorfläche und je Grad Celsius Temperaturunterschied maßgeblich. Bei solarthermischen Anlagen liegt dieser Wärmeverlust durchschnittlich zwischen zwei und fünf Watt pro Quadratmeter. Auch hier geben die Hersteller der Anlagen diese Kennzahl für ihre Produkte an. Verbraucher haben so die Möglichkeit, sich für die beste Anlage zu entscheiden, um einen möglichst hohen Solarthermie-Wirkungsgrad nutzen zu können.

Solarer Deckungsgrad: Der solare Deckungsgrad gibt an, welchen Anteil am tatsächlichen Energiebedarf über die Solaranlage gedeckt werden kann. Dieser variiert nicht nur im Jahresverlauf, abhängig von der Anzahl Sonnenstunden, sondern auch abhängig von der Neigung des Kollektors:

Solarthermie – Wirtschaftlichkeit mit Kostenrechnung ermitteln

Die Wirtschaftlichkeit von Solarthermie lässt sich mittels einer Kosten-Nutzenrechnung ermitteln. Die Nutzung von Solarenergie für die Heizungsunterstützung und die Warmwasserbereitung ist ressourcenschonend, da sich die Energie nachhaltig erzeugen lässt. In den meisten Fällen lohnt sich eine Solarthermie-Anlage.

Um die Solaranlagen-Wirtschaftlichkeit zu ermitteln, werden die zu erwartenden Einsparungen mit den Anschaffungskosten und der voraussichtlichen Lebensdauer der Anlage gegengerechnet. Je nach Solarthermie-Anlage sind zwei unterschiedliche Rechnungen anzustellen. Denn die Sonnenenergie lässt sich entweder für die Warmwasserbereitung nutzen oder aber auch für die Heizungsunterstützung.

Faktoren der Wirtschaftlichkeits-Rechnung von Solarthermie

Den Ausgangspunkt jeder Rechnung stellen die Anschaffungskosten der Anlage inklusive Installation dar. Von dieser Ausgangssumme werden die Einsparungen abgezogen.

Beispiel: Solarthermie zur Warmwassererwärmung

1. Anschaffungskosten: Bei thermondo kostet ein neuer Brennwertkessel mit Solarthermie inkl. Montage, Inbetriebnahme, etc. ca. 5000 € mehr als ein Brennwertkessel ohne solare Trinkwassererwärmung.

2. Verbrauch ermitteln: Laut Techem-Studie liegt der tägliche Warmwasserverbrauch pro Person bei durchschnittlich 31,3 Litern. Für einen 3-Personen-Haushalt lassen sich also ca. 100 Liter pro Tag kalkulieren. Um 100 Liter Wasser um 35°C zu erwärmen, benötigt man ca. 4 kWh. Pro Jahr ergeben sich verbraucht eine 3-köpfige Familie demnach 36500 Liter und 1460 kWh.

3. Energetische Ersparnis berechnen: Wenn eine Solarthermie-Anlage beispielsweise 50-60 Prozent der Warmwasserbereitstellung einspart, lässt sich daraus die jährliche Einsparung in Kilowattstunden ermitteln: 730 kWh Ersparnis.

4. Finanzielle Ersparnis berechnen: Um daraus einen Geldwert zu erhalten, werden die Einsparungen der Heizungsenergie mit dem Preis pro Kilowattstunde multipliziert. Eingerechnet werden muss für jedes Jahr die Preisveränderung von Heizungsenergie. Erdgas (6,52 c/kWh), Heizöl (aktuell 5,89 c/kWh), Pellets (5,11 c/kWh) oder andere Brennstoffe lassen sich in der Regel mit einer Preissteigerung von etwa 3-6 Prozent kalkulieren.

Ersparnis pro Jahr:  Anteil Ersparnis am Verbrauch *  Brennstoffpreis * Teuerungsrate

Jährliche Einsparung bei angenommener Verteuerung der Brennstoffpreise von 3 bzw. 6 Prozent; Beispielrechnung für 3 Personenhaushalt; Solarthermie zur Trinkwasseraufbereitung, Verbrauch bei 1460 kWh/Jahr

Mittels dieser Wirtschaftlichkeits-Rechnung ist es nicht unüblich, dass sich Solarthermie-Anlage für die Warmwasserbereitung nach etwa 18–20 Jahren amortisiert. Hochwertige Anlagen weisen eine Lebensdauer von etwa 20–25 Jahren auf, sodass in diesem Fall die Wirtschaftlichkeit der Anlage gegeben wäre. Anlagen mit Warmwasser- und Heizungsunterstützung amortisieren sich oftmals noch eher.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Solarthermie-Anlagen in jedem Fall eine ressourcenschonende Möglichkeit bieten, die Warmwasserbereitstellung und den Verbrauch von Heizenergie zu senken. Hochwertige Anlagen und eine Wirtschaftlichkeitsrechnung sind dabei das A und O, damit für jede Immobilie individuell die optimale Anlage ausgewählt und installiert werden kann. Eine Beratung durch Experten hilft, die möglichen Vor- oder Nachteile zu erkennen, potenzielle Förderungen für Solarthermieanlagen einzurechnen und sich für die passende Solarthermie-Anlage zu entscheiden.