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Heizen nur mit Solarthermie: Geht das auch im Winter?

Über diesen Artikel

Lesezeit

4 Minuten

Veröffentlichung

26.08.2022

Letztes Update

26.08.2022

Ausreichend dimensionierte Solarthermieanlagen können in der Übergangszeit die Heizung ergänzen. Aber ist das Heizen nur mit Solarthermie im Einfamilienhaus auch im Winter möglich?

Inhalt des Blogartikels

Solarthermie oder Photovoltaik: Welches System eignet sich besser zum Heizen?

Sonnenenergie kann in zwei verschiedenen Varianten genutzt werden. Zum einen in Form der klassischen Photovoltaikanlage, die Strom erzeugt. Dieser steht dir zum Beispiel auch bei Nutzung einer Wärmepumpe oder eines elektrisch beheizten Pufferspeichers zur Unterstützung der Heizung zur Verfügung. Zum anderen kannst du mit Solarthermie die Wärme der Sonne direkt zur Bereitung von Warmwasser oder zur Unterstützung deiner Heizung verwenden. Ob die Leistung der Solaranlagen zum Heizen ausreicht, hängt von verschiedenen Faktoren ab. Der größte Unterschied zwischen beiden Systemen liegt darin, dass für die Verwendung der Photovoltaikanlage der Lichteinfall entscheidend ist, während es bei der Solarthermie auf Wärmestrahlung ankommt. So können moderne Solarstrom-Anlagen inzwischen auch bei diffusen Helligkeitsbedingungen und wenigen Sonnenstunden im Winter vergleichsweise viel Energie produzieren. Solarthermie hängt hingegen immer von der verfügbaren Wärme ab. Bei Minustemperaturen und Schnee auf dem Dach sinkt die Energieausbeute entsprechend stark ab.

 

Solarthermie eignet sich bislang vor allem zur Warmwasserbereitung

Sinnvoll nutzen lässt sich die Solarthermie vor allem im Sommer, wo die Heizungsanlage eigentlich nur zur Trinkwassererwärmung benötigt wird. Dann kann die Sonnenenergie über die Nutzung eines ausreichend dimensionierten Pufferspeichers die Warmwasserbereitung oft sogar komplett übernehmen. Größere Anlagen produzieren auch in der Übergangszeit im Frühjahr und Winter zumindest genug Wärme, um damit auch die eigentliche Heizung sinnvoll zu unterstützen. Bis zu einem Drittel der Heizkosten lässt sich somit einsparen, wobei der Anteil des Deckungsgrads bei der reinen Warmwasserbereitung höher ist als bei der Heizungsunterstützung.

 

Ist das Heizen nur mit Solarthermie eine Illusion?

Aufgrund der Abhängigkeit von geeigneten Witterungsbedingungen ist das Heizen nur mit Solarthermie im Winter mit den üblichen Anlagen nicht möglich. Prinzipiell lässt sich die Ausbeute an Wärme durch die Dimensionierung steuern. Nutzt du also eine Anlage mit großer Fläche und einer großen Zahl von Kollektoren, produziert diese auch mehr Wärme. Allerdings gibt es hierbei zwei Probleme: Erstens ist die verfügbare Dachfläche bei Einfamilienhäusern in der Regel nicht groß genug, um den notwendigen Ertrag an Wärme zu erzielen. Und zweitens steigen auch die Kosten für die Solaranlage bei zunehmender Größe an, sodass sich die Einsparungen bei der Heizung kaum noch rechnen dürften.

Beispiel:

Unter idealen Bedingungen können Solaranlagen auch im Winter pro Quadratmeter bis zu einer Kilowattstunde Energie erzeugen. Das gilt jedoch nur bei klarem Himmel und ungehinderter Sonneneinstrahlung. Schon wenige Wolken können die Leistung um knapp die Hälfte reduzieren; an trüben Tagen erzeugt die Anlage sogar nur noch 0,1 Kilowattstunden pro Quadratmeter. Mit der durchschnittlich zur Verfügung stehenden Dachfläche lässt sich also kaum genug Energie erzeugen, um die Heizung an Wintertagen zu betreiben. Schon das Duschen mit warmem Wasser erfordert für 10 Minuten bereits 5 bis 6 Kilowattstunden Energie.

 

Die Außentemperatur beeinflusst auch im Sommer die Funktion der Solaranlage

Generell gilt, dass Röhrenkollektoren mehr Wärmeenergie liefern als Flachkollektoren, dafür aber auch teurer in der Anschaffung sind. Beim Betrieb im Winter kommt die Frostgefahr hinzu. Friert die Solarflüssigkeit in den Kollektoren ein, drohen teure Schäden an der gesamten Anlage. Daher wird bei den meisten Solaranlagen ein Gemisch aus Frostschutzmittel und Wasser genutzt. Dabei ist immer auf das korrekte Mischungsverhältnis zu achten. Wird bei der Wartung Flüssigkeit nachgefüllt, muss diese ebenfalls mit Frostschutz versehen sein – damit verhält es sich ganz ähnlich zum Kühler deines Autos.  Selbst wenn du über eine ausreichend große Fläche zum Aufstellen der Kollektoren (z. B. im Garten) verfügst, die ganzjährig eine ideale Sonneneinstrahlung garantiert, sind nicht alle Probleme gelöst. Denn in dem Fall sorgt die Überdimensionierung der Anlage für thermische Probleme im Sommer – es droht eine Überhitzung, die ebenso problematisch ist wie der Frost im Winter. Dieses Beispiel zeigt, wie wichtig eine gute Planung und die korrekte Dimensionierung von Solaranlagen ist. Sie müssen extreme Temperaturschwankungen von bis zu 200 Grad Celsius im sommerlich erhitzten Solarkreislauf bis hin zu Minusgraden im Winter aushalten.

 

Heizungsunterstützung im Winter ist möglich

Die technischen und physikalischen Beschränkungen machen das alleinige Heizen mit Solarthermie im Winter derzeit nahezu unmöglich, wenn von einem üblichen Einfamilienhaus ausgegangen wird. Ganz anders sieht es jedoch aus, wenn du die Solarthermie primär zur Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung nutzen möchtest. Wie hoch der Deckungsgrad deines Wärmebedarfs durch die Solaranlage ist, hängt natürlich von vielen individuellen Faktoren ab, wie zum Beispiel:

  • verfügbare Fläche für den Aufbau der Kollektoren
  • Ausrichtung des Hauses
  • Größe des Hauses
  • energetischer Zustand des Gebäudes (insbesondere Dämmzustand)
  • Heizverhalten der Bewohner
  • Anzahl der Bewohner
  • Art des Heizungssystems (z. B. Flächenheizung oder Heizkörper)

Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung mit Solarthermie

Es gilt: Je sparsamer du mit der Heizung umgehst, desto höher ist der Deckungsgrad an Energie durch die Solarthermieanlage. Damit du aber auch dann warmes Wasser hast und heizen kannst, wenn die Sonne nicht scheint, ist die Einbindung eines Pufferspeichers in dein Heizungssystem empfehlenswert. Dabei handelt es sich um eine Art große Thermoskanne, die warmes Wasser über längere Zeit auf Abruf bereithalten kann. Besonders im Winter wird die Solaranlage aber manchmal nicht ausreichen, um warmes Wasser zu produzieren. Für diesen Fall sind sekundäre Heizoptionen notwendig. Das kann etwa eine klassische Öl- oder Gasheizung sein, eine Wärmepumpe oder auch ein Holzofen mit Wassereinsatz. Auch die zusätzliche Beheizung des Pufferspeichers über elektrische Heizstäbe ist möglich, aber aufgrund des hohen Stromverbrauchs oft nicht zielführend. Generell sollte auch der Pufferspeicher ausreichend dimensioniert sein, damit genügend Warmwasser zur Verfügung steht. Ist er jedoch zu groß ausgelegt, wird wiederum Energie verschenkt. In diesem Fall kann die Wärme nicht genutzt werden, bevor sie sich verflüchtigt.

 

Ist in der Zukunft Heizen nur mit Solarthermie möglich?

Da die technische Entwicklung bei Kollektoren und Speichersystemen weiter voranschreitet, ist nicht auszuschließen, dass es künftig Systeme geben wird, mit denen das Heizen nur mit Solarthermie möglich ist. Am ehesten funktioniert dies bei Passivhäusern bzw. Nullenergiehäusern, die aufgrund ihrer Konstruktion ohnehin keine klassische Heizung mehr benötigen. Langfristig könnte der Klimawandel durch mildere Winter dazu beitragen, dass der Heizbedarf insgesamt sinkt. Letztlich ist in unseren Breiten auf absehbare Zeit das Heizen nur mit Solarthermie aber noch unrealistisch oder zumindest unwirtschaftlich. Für die Warmwasserbereitung und zur Unterstützung der Heizung gibt es jedoch bereits heute sinnvolle Lösungen für die Einbindung der Solarthermie.

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