Solarthermie

Wärme im Haus mit der Kraft der Sonne - der ultimative Guide zur Solarthermie

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Die Solarthermie: Kostenlose und saubere Solarwärme

Gerade in den Sommermonaten 2018 und 2019 haben wir auch in Deutschland zu spüren bekommen, welch enorme Hitze durch Sonneneinstrahlung entsteht. Dieses Potenzial für Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung ungenutzt zu lassen, ist angesichts der Klimaveränderung und der großen Umweltbelastung durch das Verbrennen fossiler Energien eigentlich unverantwortlich. Und dies nicht nur im Hinblick auf einen sauberen und nachhaltigen Energieeinsatz, sondern auch mit Blick auf die schwindenden Energieressourcen und den folglich steigenden Energiepreisen. Wer sich seiner Verantwortung bewusst ist, kann aus ökologischer und ökonomischer Sicht keine bessere Entscheidung treffen, als sich für die Einbindung der Sonne in sein Wärmekonzept zu entscheiden.

Sonnenenergie ist unerschöpflich, kostenlos, setzt keine Schadstoffe frei und verheizt auch keine wertvollen Rohstoffe. Zudem sind Sonnenwärme und Umweltwärme die einzigen erneuerbaren Energien, die jeder Hausbesitzer direkt für sein Haus zur Energieversorgung einsetzen kann. Wenngleich der Anteil der Sonnenenergie von Wetter, Tageszeit und Jahreszeit abhängt, reicht dieser dennoch vollkommen aus, um bestehende Heizsysteme nachhaltiger und umweltschonender zu machen.

Kleiner Rückblick in die solare Geschichte

Bereits die frühen Hochkulturen in Südamerika, Ägypten und Mesopotamien wussten, wie sie die passive Sonnenenergienutzung in ihre Architektur einbinden konnten. Sie richteten die Gebäude nach Süden aus, um die Wärme der Sonne einzufangen und möglichst lange im Inneren zu speichern.

Bei religiösen Handlungen setzten Griechen und Römer Brennspiegel ein, um Feuer zu entzünden. Die Römer der Antike waren auch die ersten, die Glas großflächig herstellen konnten. Weil dies aber äußerst kostspielig war, blieb der Einsatz repräsentativen Bauten vorbehalten.

Der Schweizer Naturforscher Horace-Bénédict de Saussure (1740 bis 1799) war es, der den Vorläufer des modernen Sonnenkollektors baute. Allein durch Sonneneinstrahlung gelang es ihm, eine Temperatur von 88 Grad Celsius zu erzeugen.

Augustin Mouchot (1825 bis1912) fasste dann den Stand der Technik zusammen und erfand unter anderem eine Sonnen-Wasserpumpe und die erste solarbetriebene Dampfmaschine.

1909 ließ sich der Amerikaner William J. Bailey seinen Flachkollektor mit nachgeschaltetem Heißwasserspeicher patentieren.

Doch erst 1973 kam es durch die erste Ölkrise zu einem Wendepunkt für die Solarthermie. Alternativen waren wieder gefragt. 1975 wurde in Aachen ein Energie-Experimentierhaus gebaut. Hier wurden zum ersten Mal Vakuumröhrenkollektoren verwendet. Gemeinsam mit Dornier baute RWE im selben Jahr in Essen das erste bewohnbare Solarhaus Deutschlands, das mit Röhrenkollektoren ausgestattet war. STIEBEL ELTRON und Philips errichteten 1979 in Freiburg ein Solarhaus, das mittels Vakuumröhrenkollektoren die höchsten Erträge in der europäischen Gemeinschaft erzielte.

Langsam begann sich ein Markt für Solarthermie zu entwickeln. 1984 gab es immerhin schon 20.000 Solarwärmeanlagen mit einer installierten Kollektorfläche von 200.000 Quadratmeter.

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Mit Solarwärme auf einem guten Weg

35 Jahre später, im Jahr 2019, sind in Deutschland rund 2,4 Millionen Solarthermieanlagen auf einer Kollektorfläche von rund 21 Millionen Quadratmeter installiert. Dadurch wurden im Jahr 2019 rund 2,1 Millionen Tonnen an Treibhausgasen vermieden. Wenngleich sich diese Zahlen beeindruckend lesen, darfst du nicht vergessen, dass die Solarthermie immer im Schatten der Photovoltaik (PV) versuchen musste, im Energiemarkt Fuß zu fassen.

Seitdem es die Solarthermie-Forschung gibt, ist Deutschland dennoch nach wie vor weltweit führend im Bereich der technologischen Entwicklungen. Sollen die Energiewende sowie die Klima- und Energieziele noch erreicht werden, geht das nicht ohne effizienten Umgang mit Energie und einen deutlichen Rückgang des Energieverbrauchs im Wärmemarkt.

Die Energieversorgung in Deutschland basiert allerdings immer noch zu großen Teilen auf fossilen Energieträgern, die überwiegend importiert werden. Mit dem Einsatz solarthermischer Wärme leistest du einen wichtigen Beitrag zur Energiewende. Solarthermie lohnt sich, denn für jede Kilowattstunde, die du solar erzeugst, werden circa 0,25 Kilogramm Brennholz, 0,12 Kubikmeter Gas und 0,09 Liter Heizöl weniger verbrannt.

Solarthermie: Eine Begriffserklärung

Solarthermie ist die Wärmegewinnung aus Sonneneinstrahlung, die dazu verwendet wird, Brauchwasser zu erwärmen und die Heizung zu unterstützen. Über einen Solarkreislauf wird die von einem Kollektor „eingefangene“ Energie der Sonne mittels Wärmetauscher umgewandelt und an einen Speicher weitergegeben. Sollte das so erwärmte Wasser den Bedarf nicht decken können, springt der Heizkessel oder ein anderer Wärmeerzeuger zur Unterstützung ein.

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Das Prinzip der solaren Wassererwärmung ist eigentlich ganz einfach. Die meisten kennen es auch: Liegt ein Gartenschlauch längere Zeit in der Sonne, wird das noch darin befindliche Wasser sehr warm. Wobei schwarze Gartenschläuche schneller aufheizen. Noch vor etwa 40 Jahren stellte man im sonnenverwöhnten Südeuropa oftmals schwarz gestrichene Vorratsbehälter auf das Flachdach, um so warmes Wasser zu haben.

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Unterschied Solarthermie und Photovoltaik

Umgangssprachlich werden beide oft einfach Solaranlage genannt, wobei meist damit die Photovoltaik gemeint ist. Obwohl die Solarthermie als auch die Photovoltaik die Energie der Sonne nutzen, unterscheiden sie sich in Technik und Anwendungsbereich: Eine Solarthermieanlage erzeugt Wärme und eine Photovoltaikanlage Strom.

Um Wärme zu erzeugen, benötigt die Solarthermieanlage Kollektoren. Eine PV-Anlage produziert Strom mittels Solarzellen, die miteinander verbunden und zu einem Photovoltaikmodul zusammengefasst sind. Letztere Solaranlagen sind zudem technisch aufwendiger und benötigen mehr Platz auf dem Dach. Optisch gibt es ebenfalls Unterschiede:

  • Photovoltaikmodule sind meist blau.
  • Solarkollektoren sind eher schwarz.
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Aktive versus passive Solarenergienutzung

Bei der aktiven (direkten) Solarenergienutzung wird mittels Solartechnologie – Solarthermieanlage und Photovoltaikanlage – unmittelbar Wärme oder elektrische Energie gewonnen.

Die passive (indirekte) Solarenergienutzung hingegen kommt ohne spezielle Technik oder Hilfsenergie aus. Hier wird durch bauliche Maßnahmen die Wärme- oder Lichtenergie der Sonnenstrahlung genutzt:

  • Ausrichtung des Gebäudes
  • große Fensterflächen (südorientiert und verschattungsfrei)
  • hohe Absorptionsfähigkeit (schwarze Oberfläche) der bestrahlten Bauteile
  • gute Wärmeleitfähigkeit der Materialien 

Aufbau und Funktion einer Solarthermieanlage

Für eine thermische Solaranlage benötigst du Sonnenkollektoren, einen Solarkreis mit Wärmeträgerflüssigkeit und Solarrohren, eine Solarpumpe, Solarregler und Armaturen, eine Solarstation – in dieser sind Solarpumpe, Solarregler und Armaturen untergebracht –, einen Warmwasserspeicher mit integriertem Wärmetauscher und einen Wärmeerzeuger (Heizkessel, Gastherme, Wärmepumpe etc.). 

Die Kollektoren

Die Kollektoren sind nicht nur die von außen sichtbaren Teile einer Solarthermieanlage, sondern auch die wichtigsten. Größtenteils werden die Kollektoren auf dem Dach montiert. Grundsätzlich gibt es 2 Arten von Solarkollektoren:

  • Flachkollektoren (Verbreitung in Deutschland 90 Prozent )
  • Röhrenkollektoren (Anteil 10 Prozent)

Beide Typen eignen sich sowohl für die Warmwasserbereitung als auch die Heizungsunterstützung. Im Kollektor befindet sich ein Absorber. Dieser nimmt die Wärme der Sonneneinstrahlung auf und leitet sie an ein Wärmeträgermedium weiter. Das ist meist ein Gemisch aus Wasser und Glykol.

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Flachkollektor

Diese Solarkollektor-Variante besitzt eine flache, ebene Absorberfläche. Hierbei handelt es sich um ein wärmeleitendes Metallblech, das dunkelfarbig beschichtet ist. Der Absorber wandelt das Sonnenlicht in Wärme um und gibt diese an den Solarspeicher weiter. Eine Abdeckung aus robustem Solarglas und ein wärmegedämmtes Gehäuse aus Aluminium oder Edelstahl schützen den Absorber vor Witterungseinflüssen. Die Sonneneinstrahlung wird im Inneren wie in einem Treibhaus eingeschlossen. Die Wärmeträgerflüssigkeit fließt durch Rohre, die an der Rückseite des Absorbers angebracht und mit dem Solarspeicher verbunden sind.

Flachkollektoren können für die Warmwasserbereitung und die Heizungsunterstützung eingesetzt werden und eignen sich für Ein-, Zwei- und Mehrfamilienhäuser gleichermaßen.

Die langlebigen Flachkollektoren lassen sich grundsätzlich auf jedem Dach montieren. Aufbau, Montage und Installation der kompletten Solarthermieanlage sind schnell und einfach durchgeführt. Die Kollektoren kannst du in das Dach integrieren. Von außen sehen sie dann fast wie Dachfenster aus. Eine Aufständerung auf einem Flachdach ist ebenfalls möglich.

Vorteil des Flachkollektors ist sein gutes Preis-Leistungs-Verhältnis. Das Gewicht so eines Kollektors beträgt zwischen 15 und 25 Kilogramm pro Quadratmeter. Der Wirkungsgrad liegt zwischen 60 und 85 Prozent.

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Röhrenkollektor

Der Röhrenkollektor (Vakuumröhrenkollektor) setzt sich aus mehreren luftleeren Glasröhren zusammen. Diese sind jeweils mit einem Absorber ausgestattet. Durch das Vakuum sind die Röhren sehr gut wärmeisoliert. Darauf basiert auch die gleichbleibende und sehr hohe Effizienz von bis zu 90 Prozent und mehr. Mit dieser Kollektor-Variante kannst du daher selbst bei wenig Sonne beziehungsweise bedecktem Himmel noch gute Wirkungsgrade erzielen.

Das Vakuum befindet sich, je nach Bauart, in den Röhren oder dazwischen. Die Röhren sind vom Prinzip her ähnlich wie eine Thermoskanne konzipiert: Ein Glasrohr umschließt ein weiteres im Inneren. Der dadurch entstandene Zwischenraum wird evakuiert. Der Absorber ist direkt an der Oberfläche des Innenrohres angebracht. Eine Variante ist die Anbringung von galvanisch beschichteten Metallstreifen (Absorber) im evakuierten Zwischenraum.

Der Kollektor beinhaltet 5 bis 30 nebeneinander platzierte Glasröhren, die auf einem Rahmen befestigt sind. Die Röhren bestehen aus 1,5 bis 3 Millimeter starken Borosilikatglas und sind besonders bruchfest. An einem Sammelkasten sind die Vor- und Rücklaufleitungen montiert. Hinsichtlich ihrer Bauform unterscheidet man zwischen direkt und indirekt durchströmten Vakuumröhren.

Weil der Vakuumröhrenkollektor wesentlich höhere Betriebstemperaturen erreicht als der Flachkollektor, eignet er sich besonders gut für die Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung. Das Gewicht von Röhrenkollektoren bewegt sich zwischen 11 und 20 Kilogramm pro Quadratmeter .
Auch hier ist die Montage einfach. Sie eignen sich für alle Dachformen sowie die Anbringung auf Flachdächern an Fassaden und Balkons. Eine vollständige Dachintegration ist allerdings nicht möglich. Aufgrund ihres sehr hohen Wirkungsgrades benötigen sie weniger Fläche als Flachkollektoren. Allerdings sind sie auch wesentlich teurer.

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Luftkollektor

Luftkollektoren sind genauso aufgebaut und sehen auch ähnlich aus wie Flachkollektoren. Allerdings zirkuliert keine Wärmeträgerflüssigkeit, sondern Luft. Über Ventilatoren und Filter wird Außenluft angesaugt, direkt im Kollektor von der Sonne aufgeheizt und über Luftschächte in das Gebäude transportiert. Sie versorgen dadurch die Räume gleichzeitig mit frischer Luft.

Diese Kollektoren werden bevorzugt in Schwimmbädern, Sport- und Lagerhallen eingebaut, die eine Luftheizung besitzen. Für kleinere Wohngebäude wie Berghütten und Ferienhäuser sind sie ebenfalls geeignet. Mit etwas größerem Aufwand lassen sich Luftkollektoren auch zur Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung einsetzen.

Für die erzeugte Wärme ist kein Zwischenspeicher erforderlich. Sie transportieren die Wärme direkt über die Luft an die Räume. Dazu saugt die Warmluftheizung die Raum- oder Außenluft an. Diese wird anschließend mithilfe eines Brenners erwärmt. Beachte, dass die Luftheizung nichts mit einer Luft-Luft-Wärmepumpe zu tun hat, die ohne Verbrennung auskommt.

Die Wirkungsgrade von Luftkollektoren bewegen sich zwischen 50 bis 75 Prozent . Sie können auf sämtlichen Dachformen, aber auch auf Flachdächern und an der Fassade montiert werden. Weil Luftkollektoren größer sind als Flachkollektoren, benötigen sie entsprechend mehr Platz. Der Wartungsaufwand geht gegen Null.

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Luftkollektoren lassen sich relativ einfach selbst bauen. Bauanleitungen findest du im Internet. Allerdings gibt es für selbst gebaute Luftkollektor-Anlagen keine staatliche Förderung .

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Hybridkollektoren

Der Hybridkollektor vereint Solarthermie zur Wärmerzeugung und Photovoltaik zur Stromerzeugung in einem Gehäuse. In diesem befindet sich ein Photovoltaikmodul und darunter ein Solarthermie-Absorber. Wärmeträger sind entweder die Solarflüssigkeit oder die Luft.

Optisch sind Hybridkollektoren den Flachkollektoren sehr ähnlich. Sie können auf allen Dacharten, auf Flachdächern oder an der Fassade montiert werden. Derzeit handelt es sich noch um Nischenprodukte. Mit 700 Euro pro Quadratmeter sind die Anschaffungskosten daher relativ hoch.

Klarer Vorteil ist, dass die Dachfläche einheitlich aussieht. Für Privathaushalte sind sie eher ungeeignet. Da im Sommer der Wärmebedarf relativ gering ist, könnte bei sehr viel Sonnenschein die Wärme der Hybridkollektoren nicht mehr in den Pufferspeicher geleitet werden. Das würde dazu führen, dass der Wirkungsgrad der Solarzellen sinkt.

Solarabsorber

Der Solarabsorber ist mit das wichtigste Bauteil eines Solarthermie-Kollektors, denn er wandelt die auftreffende Solareinstrahlung in nutzbare Wärme zur Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung um. Ein Absorber wird aus Aluminium, Kupfer oder Edelstahl gefertigt. Das Metallblech ist so beschichtet, dass es von der Sonnenstrahlung so viel wie möglich absorbiert und gleichzeitig so wenig wie möglich reflektiert. Solarabsorber sind schwarz eingefärbt, weil dunkle Farben das Sonnenlicht besser absorbieren und in Nutzwärme umwandeln können.

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Sonderfall Schwimmbadabsorber

Oft wird die Bezeichnung Solarabsorber gleichbedeutend für die solare Pool- beziehungsweise Beckenwassererwärmung gebraucht. Im Gegensatz zu Absorbern in Flach- und Röhren-/Vakuumröhrenkollektoren handelt es sich hierbei allerdings um voll durchströmte Absorber ohne Verglasung. Auch eine zusätzliche Isolierung der Rohre ist nicht notwendig.

Dies Art der Beckenwassererwärmung ist ideal, weil sie genau dann zum Einsatz kommt, wenn das maximale Strahlungsangebot der Sonne zur Verfügung steht: während der Badesaison.

Schwimmbadabsorber gibt es als Matten, Platten oder Schläuche. Durch die schwarzen Kunststoffschläuche strömt das Beckenwasser, das dabei Wärme aufnimmt und wieder zurück in das Becken fließt. Es ist quasi genau das Prinzip, wie wir es vom schwarzen Gartenschlauch her kennen.

Um das Beckenwasser auf 2 bis 4 Grad Celsius zu erwärmen, genügen Absorbertemperaturen von 30 bis 40 Grad Celsius. Man rechnet pro Quadratmeter Wasserfläche mit etwa 0,8 Quadratmeter Absorberfläche. Oft werden Schwimmbadabsorber ebenerdig oder auf Flachdächern ausgelegt. Zur Befestigung dienen Haltegurte. Sie können aber auch auf Dachflächen oder als Zaun eingesetzt werden. Zum Schutz vor Frost im Winter ist es wichtig, die Absorberrohre unbedingt vollständig zu entleeren.

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Der Solarkreislauf

Grundsätzlich zählen alle Komponenten der Solarthermieanlage, die wir zu Beginn dieses Kapitels aufgezählt haben, zum Solarkreislauf. Über ein Rohrsystem aus Kupfer sind die Kollektoren und ein Speicher miteinander verbunden. In den Rohren fließt die Solarflüssigkeit, welche die Wärme von den Kollektoren aufnimmt und zum Speicher transportiert. Um hohe Wärmeverluste zu vermeiden, ist es äußerst wichtig, dass die Rohre sehr gut isoliert sind. Eine Solarpumpe hält den Solarkreislauf in Bewegung. Der Solarregler steuert unter anderem das Ein- und Ausschalten der Solarpumpe.

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Die Solarflüssigkeit

Sie übernimmt den Wärmetransport innerhalb des Solarkreislaufs. Weil Wasser Wärme gut aufnimmt, eignet es sich besonders als Wärmeträgermedium. Allerdings gefriert Wasser im Winter, was zu Schäden an der Anlage führen kann. Zudem verdampft es bei großer Hitze, wodurch es zu Wärmeverlusten kommt. Daher kommt, wie zuvor schon erwähnt, für die Solarflüssigkeit ein Gemisch aus Wasser und Glykol (Propylenglykol) zum Einsatz. Das Mischverhältnis in Deutschland beträgt – je nach Temperaturniveau vor Ort – meist 60 Prozent Wasser zu 40 Prozent Glykol. Aber auch 50 zu 50 ist möglich. Hohe Temperaturen in der Solarthermieanlage über einen längeren Zeitraum (voller Speicher oder Defekt) führen dazu, dass sich das Propylenglykol nach und nach abbaut. Die Temperaturen in den beiden genannten Fällen können dann bei Flachkollektoren bis zu 160 Grad Celsius und bei Vakuumröhrenkollektoren bis zu 400 Grad Celsius erreichen. Zudem ist die Solarflüssigkeit in einer thermischen Solaranlage nicht unbegrenzt haltbar: Frostschutz und gute Wärmeleitfähigkeit sind dann nicht mehr garantiert. Du solltest sie daher alle 4 bis 7 Jahre austauschen lassen. Allerdings gehen hier die Meinungen auseinander. Oft ist auch zu lesen, dass der Wechsel der Solarflüssigkeit erst nach 5 bis 10 Jahren erforderlich ist. Das ist von Anlage zu Anlage individuell verschieden. Wie es um die Solarflüssigkeit bestellt ist, kann ein Fachmann während der jährlichen Wartung überprüfen.

Auch der pH-Wert der Solarflüssigkeit ändert sich, was wiederum zur Korrosion der Rohre führen kann. Daher ist die Höhe des pH-Wertes ein erstes untrügliches Zeichen, wie es um die Solarflüssigkeit beschaffen ist: Er ist zu niedrig, wenn er unter 7 liegt . Dies ist ein Beleg dafür, dass die Solarflüssigkeit bereits zerfallen ist. Das ist insofern gefährlich, weil dann im Winter kein ausreichender Frostschutz gegeben ist. Statt -25 Grad Celsius beträgt er dann nur noch -5 Grad Celsius. Du siehst, die jährliche Kontrolle hat durchaus Sinn.

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Den Austausch der Solarflüssigkeit solltest du nicht auf die leichte Schulter nehmen. So kann sich die Solarflüssigkeit beispielsweise mit den Jahren zersetzen, was spürbare Leistungseinbußen zur Folge haben kann. Dabei entstehen oft Ablagerungen, die den Durchmesser der Solarrohre verengen, was den Solarertrag ebenfalls beeinträchtigt.
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Die Solarpumpe

Eigentlich hat die Solarpumpe die gleichen Aufgaben wie die Umwälzpumpe für die Heizung. Allerdings sind die Anforderungen vielfältiger. Die Solarpumpe sollte robust, korrosionsbeständig, unempfindlich gegenüber herkömmlichen Frostschutzmitteln, wartungsarm, möglichst leise und langlebig sein. Und vor allem sollte sie wenig Strom für den Antrieb benötigen. Wir empfehlen daher den Einbau einer Hocheffizienzpumpe.

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Der Solarregler

Er springt automatisch an, sobald die Solarflüssigkeit im Kollektor eine höhere Temperatur hat als im Speicher. Ist die Temperatur in den Kollekturen geringer, schaltet der Solarregler wiederum ab. Kann der Speicher keine Solarwärme mehr aufnehmen, schaltet der Solarregler die Solarpumpe ebenfalls ab.

In der Regelung befinden sich mehrere Temperaturfühler, die miteinander verbunden sind. Auf diese Weise kann sie den Temperaturunterschied zwischen Speicher und Kollektoren vergleichen. Damit der Solarregler den Solarkreislauf aktiviert, wird meist ein Temperaturunterschied von 6 bis 8 Grad Celsius eingestellt. Diese Temperaturspanne verhindert ein Takten der Pumpe, also ein ständiges Ein- und Ausschalten im Sekundentakt. Denn dies würde der Solarpumpe auf Dauer schaden und ihre Lebensdauer spürbar verkürzen. Darüber hinaus erfasst der Solarregler alle 60 Minuten die Betriebs- und Anlageneigenschaften. Eine weitere Aufgabe ist die Anzeige der Wartungsintervalle und Defekte.

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Die Solarstation

In der Solarstation sind auf engstem Raum die wichtigsten Hydraulikkomponenten wie Solarkreispumpe, Absperr- und Sicherheitsarmaturen und Solarregler untergebracht. Das bietet den Vorteil, dass ein Fachmann direkt an der Solarstation den hydraulischen Abgleich durchführen kann. Durchflussmessung und Entlüftung der Anlage kann er hier ebenfalls direkt vornehmen.

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Die Solarrohre

Grundsätzlich können Rohre aus Kupfer, Stahl oder Polyethylen verwendet werden. Im Bereich der Ein- und Mehrfamilienhäuser haben sich jedoch Kupferrohre durchgesetzt. Kunststoffrohre sind nicht zu empfehlen, weil die Temperaturbeständigkeit im Vergleich zu Kupfer oder Stahl meist ungenügend ist.

Von sehr großer Bedeutung ist die Dämmung der Solarrohre. Sie entscheidet mit darüber, wie hoch der Wärmeertrag ist. Je nach Durchmesser des Solarrohrs müssen laut Energieeinsparverordnung (EnEV) Anlage 5 Dämmschichten von jeweils 20 bis 30 Millimeter für das Rohr eingehalten werden. Für Solarrohre mit einem Durchmesser von 35 und 100 Millimeter muss die Dämmung etwa die Dicke des Innendurchmessers aufweisen.

Zudem ist es wichtig, dass die Dämmung temperatur-, witterungs- und UV-beständig ist. Aus diesem Grund werden zusätzlich meist Mineralfasern verwendet, die wiederum durch Aluminium- oder Blechschichten geschützt sind.

Solarthermie

Am 18. Juni 2020 hat der Deutsche Bundestag das Gebäudeenergiegesetz (GEG) verabschiedet. Es wird voraussichtlich ab 1. Oktober 2020 das Energieeinsparungsgesetz (EnEG), die Energieeinsparverordnung (EnEV) sowie das Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz (EEWärmeG) zusammenführen beziehungsweise ablösen. Dem § 69 GEG (Wärmeverteilungs- und Warmwasserleitungen sowie Armaturen) ist zu entnehmen, dass die Anforderungen der Anlage 5 der EnEV unverändert fortgeführt werden.

Der Solarthermie-Speicher

Grundsätzlich handelt es sich bei dem Solarthermie-Speicher um einen Vorratsbehälter für die Sonnenwärme, die der Kollektor gesammelt hat. In ihm kannst du diese Wärme für mehrere Tage speichern, bis du sie bei Bedarf anforderst.

Möchtest du den Solarspeicher ausschließlich für die Warmwasserbereitung einsetzen, genügt ein Trinkwasserspeicher. Pufferspeicher oder Kombispeicher hingegen sind dann erforderlich, wenn die Heizung unterstützt werden soll.

In der Regel sind Solarspeicher schmal und hoch. Durch diese Bauweise ergibt sich eine besonders gute Schichtung. Außerdem müssen sie sehr gut wärmegedämmt sein: an den Seiten 10 Zentimeter und im oberen Bereich, wo das heiße Wasser steht, 15 Zentimeter. Der Solarspeicher hat zudem ein größeres Volumen als Warmwasser- oder Heizwasserspeicher, um über einen längeren Zeitraum das Warmwasser bevorraten zu können. Bedingt durch die hohe Temperaturbeständigkeit sind sie meist aus Stahl gefertigt.

Voraussetzung für einen effizienten Betrieb ist bei allen Varianten die richtige Dimensionierung des Speichers. Diese richtet sich nach der Anzahl der Bewohner und deren Warmwasserverbrauch und nach der installierten Kollektorfläche sowie dem Kollektortyp.

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Trinkwasserspeicher

Ein Wärmetauscher überträgt die Wärme von der Solarflüssigkeit auf das Trinkwasser oder das Heizungswasser: Durch ein spiralförmiges Kupferrohr (interner Wärmetauscher) im unteren Bereich des Speichers fließt die aufgeheizte Solarflüssigkeit und erwärmt das Wasser. Hat sich die Solarflüssigkeit abgekühlt, fließt sie zu den Kollektoren zurück und kann erneut Wärme aufnehmen.

Wenn du eine Solarthermieanlage zur Trinkwassererwärmung nachrüsten möchtest, kannst du den bisherigen Warmwasserspeicher weiterverwenden, benötigst aber zusätzlich einen monovalenten Solar-Warmwasserspeicher mit einer Spirale (Wärmetauscher). Baust du neu, brauchst du für die neue Heizungsanlage einen bivalenten Solarspeicher. Er besitzt neben der Spirale im unteren Bereich eine weitere im oberen Teil des Speichers. Diese ist mit dem Heizkessel verbunden, damit er zuheizen kann, wenn nicht ausreichend Sonne zur Verfügung steht. Bivalente Solarspeicher sind am gebräuchlichsten.

Ein solarer Warmwasserspeicher sollte etwa das 1,5- bis 2-fache des benötigten täglichen Bedarfs aufnehmen können. Das sind pro Person circa 80 bis 100 Liter. Übliche Speicher fassen zwischen 300 und 500 Liter. Ist der Speicher richtig dimensioniert, kannst du im Jahresmittel mit deiner Solarwärmeanlage sauber und nachhaltig circa 60 Prozent des Warmwasserverbrauchs solar decken.

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Pufferspeicher

Möchtest du die Solarthermie auch zum Beheizen des Hauses verwenden, kannst du einen Pufferspeicher einbauen lassen. Dieser ist mit Heizwasser gefüllt und fasst mehr Wasser als ein Trinkwasserspeicher. Für Einfamilienhäuser sollte das Fassungsvermögen zwischen 750 und 1.500 Liter betragen. Pufferspeicher sind meist als Schichtenspeicher konzipiert.

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Kombispeicher

Für Solarthermieanlagen zur Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung integriert man gern Kombispeicher. Sie sind Wärmespeicher für die Solarthermieanlage, Pufferspeicher für den Heizkessel und Trinkwasserspeicher in einem. Das Speichervolumen beträgt 800 bis 1.500 Liter . Bei einem Kombispeicher kannst du zudem aus 3 Varianten wählen.

  1. Tank-in-Tank-Speicher
    Bei dieser Speicherlösung befindet sich im oberen Bereich des Hauptspeichers ein kleinerer Speicher zur Trinkwassererwärmung.
  2. Durchlauferhitzer-Prinzip
    Das Trinkwasser wird in diesem Fall nicht gespeichert, sondern erst bei Bedarf erhitzt. Dazu durchfließt es ein spiralförmiges Rohr im Warmwasserspeicher.
  3. Frischwasserstation
    Hier wird das Warmwasser außerhalb des Speichers einer Frischwasserstation erhitzt. Soweit baulich möglich, solltest du die Station nahe des am häufigsten für Warmwasser genutzten Wasserhahns montieren lassen. Das Trinkwasser wird nach dem Durchlauferhitzer-Prinzip über einen externen Wärmeübertrager erhitzt.

Vor- und Nachteile einer Solarthermieanlage

Mit einer eigenen thermischen Solaranlage senkst du die jährlichen Betriebskosten für das Warmwasser und die Heizung spürbar. Zudem wirst du unabhängiger von steigenden Energiepreisen. Außerdem heizt du sauber und nachhaltig und somit umwelt- und klimaschonend. Wenngleich die Investitionskosten relativ hoch sind, machen die aktuellen staatlichen Zuschüsse und günstigen Kredite die Entscheidung für die Solarthermie um einiges einfacher. Nachfolgend die Vor- und Nachteile im Überblick:

Vorteile

bis zu 65 Prozent weniger Warmwasserkosten im Jahr
etwa 30 Prozent niedrigere Heizwärmekosten pro Jahr
reduzierter Einsatz fossiler Brennstoffe
mehr Unabhängigkeit von Energiepreiserhöhungen
für Neu- und Altbau geeignet
einfache Kombination mit anderen Heizungstechniken – fossilen wie erneuerbaren
Kombination mit Photovoltaik möglich
Erfüllung der Anforderungen durch die EnEV und das EEWärmeG beziehungsweise das beide im Oktober 2020 ablösende Gebäudeenergiegesetz (GEG)
Heizen und Warmwasserbereiten ohne Schadstoffausstoß vor Ort
je nach Anlagentechnik auch im Winter solare Grundversorgung
attraktive staatliche Förderung

Nachteile

nicht für jedes Gebäude oder jede Dachfläche geeignet
hoher Platzbedarf der Kollektoren
zusätzlicher Platz im Haus für Speicher- und Regelungstechnik erforderlich
Ertrag von der Intensität der Sonneneinstrahlung sowie von Tages- und Jahreszeit abhängig
stets zusätzliches Heizsystem erforderlich
hohe Investitionskosten
hoher Energieverbrauch bei Herstellung der Kollektoren
Eingriff in die Optik des Hauses

Tipps und Hinweise für deine Solarthermieanlage

Damit du viel Freude mit deiner Solarthermieanlage hast und nicht nur nachhaltig und umweltschonend, sondern auch wirtschaftlich dein Haus mit solarer Wärme versorgen kannst, kommst du nicht umhin, dir bereits im Vorfeld ein paar Gedanken zu machen. Mit unseren Tipps und Hinweisen wollen wir dich dabei unterstützen. Beantworte deshalb vorab für dich selbst die nachfolgenden Fragen: 

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Kann das Dach das zusätzliche Gewicht tragen?

Antworten zur Statik findest du in den Bauplänen. Falls du diese nicht mehr hast, kann dir das zuständige Bauamt oder der Bauunternehmer weiterhelfen.

Ist das Dach unversehrt?

Lass Schäden am Dach unbedingt vor der Montage der Solarwärmeanlage reparieren. Das schützt nicht nur die darunterliegenden Solarrohre, sondern dient auch der Haltbarkeit des Daches.

Stimmt das Umfeld?

Prüfe, ob das Dach ausreichend Sonne bekommt und beispielsweise keine Gebäude zu große Schatten werfen.

Ist ausreichend Platz im Keller oder unter dem Dach vorhanden?

Eventuell ist ein größerer oder zweiter Warmwasserspeicher nötig.

In welche Himmelsrichtung zeigt das Haus?

Die Ausrichtung bestimmt die Größe des Solarertrags.

Welchen Neigungswinkel hat das Dach?

Auch die Dachneigung beeinflusst, wie viel Sonnenenergie du einfangen kannst.

Ist dein Flachdach überhaupt für eine Solarthermieanlage geeignet?

Entsprechende Angaben zur Statik findest du in den Bauplänen.

Soll die Anlage nur das Trinkwasser erwärmen oder auch die Heizung unterstützen?

Für die Heizungsunterstützung benötigst du mehr Dachfläche für die Kollektoren.

Soll die bestehende Heizung solar ergänzt werden?

Das kann dir entsprechend hohe staatliche Förderungen einbringen.

Wie groß soll die Solarthermieanlage sein?

Die erforderliche Leistungsgröße der Anlage hängt von der Gebäudeausrichtung, dem Dachneigungswinkel, dem Wärmebedarf und der Anzahl der Bewohner ab.

Was darf die Anlage kosten?

Wie viel Geld dir zur Verfügung steht beziehungsweise du ausgeben möchtest, beeinflusst die Auswahl der Solarkollektoren.

Willst du eine staatliche Förderung in Anspruch nehmen?

Aktuell gibt es vom Staat großzügige Förderungen in Form von Zuschüssen und günstigen Darlehen.

Brauchst du fachliche Unterstützung?

Nicht jeder ist technisch versiert. Lass dich daher von einem Solarteur oder Heizungsinstallateur beraten.

Du willst ein Angebot einholen?

Wir empfehlen dir, wenigstens 3 Angebote einzuholen und diese zu vergleichen. Bei gleicher Leistung gibt es durchaus große Unterschiede.

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Solarthermie nachrüsten: Darauf musst du achten

Grundsätzlich eignet sich jedes Haus für die Solarthermie, wenn es die baulichen Voraussetzungen erfüllt und gewährleistet ist, dass die Kollektoren ausreichend Sonnenenergie einsammeln können. Steht eine Heizungsmodernisierung an, ist es ein kluger Schachzug, die Solarthermieanlage gleich mit einzuplanen. Auf diese Weise kannst du alle Komponenten optimal aufeinander abstimmen. Zudem kannst du mehr staatliche Zuschüsse in Anspruch nehmen. Auch bei der Nachrüstung einer Solarthermieanlage gelten die zuvor genannten Tipps und Hinweise.

Bauliche Voraussetzungen für die Solarthermie

Meist wurde beim Bau von Häusern bereits in der Planung eine ausreichende Dachlastreserve berücksichtigt. Es ist dennoch besser, wenn du auf Nummer sicher gehst und prüfen lässt, ob das beim Schrägdach deines Hauses tatsächlich auch so ist. Du kannst von etwa 30 Kilo pro Quadratmeter zusätzlicher Belastung ausgehen. Aber nicht nur die Statik muss passen, sondern auch die zur Verfügung stehende Dachfläche für die Kollektoren. Eine Solarwärmeanlage zur Trinkwassererwärmung für ein Einfamilienhaus benötigt circa 5 Quadratmeter Dachfläche. Falls du auch die Heizung solar unterstützen möchtest, kannst du bei Flachkollektoren etwa das Doppelte einkalkulieren . Bei Röhrenkollektoren ist es das 1,5-fache.

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Das Umfeld muss passen

Damit du reichlich Sonnenenergie ernten kannst, sollte das Dach deines Hauses möglichst schattenfrei sein. Überprüfe daher, ob Satellitenschüsseln, Schornsteine, Masten, Bäume oder Nachbargebäude große Schatten werfen. Berücksichtige auch, dass bestimmte Baumarten in Nachbars Garten in ein paar Jahren sehr groß sein können. Falls in deiner Nähe noch gebaut wird, erkundige dich, ob sich das dann nachteilig auf deine Solarwärmeausbeute auswirkt. Allerdings sind kleinere beschattete Stellen weitaus weniger problematisch als bei einer PV-Anlage.

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Platz für den Solarspeicher berücksichtigen

Im Falle einer Heizungssanierung mit Solarthermie muss natürlich im Keller auch ausreichend Platz für einen zusätzlichen oder neuen größeren Solarspeicher sein – vorausgesetzt, es ist überhaupt ein Keller vorhanden. Selbst beim Neubau wird heute aus Kostengründen gern auf den Keller verzichtet und beispielsweise die Gastherme unter dem Dach installiert. Ist kein Keller vorhanden, sollte der erforderliche Platz im Dachboden zur Verfügung stehen.

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Die optimale Ausrichtung ist nach Süden

Unabhängig von der Dachneigung lässt sich mit einer Südausrichtung des Hauses beziehungsweise der Kollektoren die meiste Solarwärme produzieren. Doch selbst Abweichungen bis zu 30 Prozent nach Westen oder Osten mindern den Ertrag um lediglich 5 Prozent. Zeigt das Gebäude komplett nach Osten oder Westen, liegt der Solarertrag immer noch bei 80 Prozent (was du durch eine etwas größere Kollektorfläche wieder wettmachen kannst).

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Die Dachneigung

Grundsätzlich ist fast jedes Schrägdach geeignet, um mit einer Solarthermieanlage Wärme zu erzeugen, außer die Abweichung von der Ausrichtung nach Süden beträgt mehr als 90 Grad . Was den Winkel betrifft, mit dem die Sonneneinstrahlung auf die Kollektoren trifft, wären 90 Grad ideal. Allerdings ändert die Sonne im Jahresverlauf langsam ihren Stand. So steht sie im Sommer höher als im Winter. Daher ist nicht nur der Sonnenstand von Bedeutung, sondern auch der Einsatzzweck. Eine Anlage zur Trinkwassererwärmung kommt deswegen mit Dachneigungswinkeln von circa 30 bis 50 Grad gut zurecht. Schließlich leistet sie den Löwenanteil in den Sommermonaten, wenn die Heizung aus ist. Soll jedoch die Heizung unterstützt werden, leistet sie die Hauptarbeit im Frühjahr und im Herbst. Also dann, wenn die Sonne tief steht. Hier sind Neigungswinkel von etwa 45 bis 70 Grad die richtige Wahl.

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Exkurs 1: Solarwärmeanlagen im Winter

Irrtümlich existiert oft die Annahme, dass du Solarenergie nur im Sommer nutzen kannst. Aber das ist so nicht ganz richtig. Im Sommer beträgt der solare Deckungsgrad über 90 Prozent, im Winter nur etwa 20 Prozent. Das klingt wenig, doch die Solarwärmeanlage kann beispielsweise das kalte Wasser immer noch vorwärmen. Die Heizung übernimmt den Rest, benötigt aber dazu weniger Energie.

Um im Winter die Solarerträge zu erhöhen, gibt es weitere praktikable Möglichkeiten. Wenn du Vakuumröhrenkollektoren verwendest, kannst du die Tatsache nutzen, dass sie aufgrund ihrer Bauweise mehr Strahlungsenergie aufnehmen als Flachkollektoren. Um den Wärmeertrag im Winter zu optimieren, kannst du auch den Neigungswinkel der Kollektoren anpassen: auf 45 bis 70 Grad . Für Solarthermieanlagen zur Trinkwassererwärmung sollte der Neigungswinkel 20 bis 50 Grad betragen. Weil die Sonne im Winter tiefer am Himmel steht, können die Kollektoren dadurch mehr Sonneneinstrahlung absorbieren. Im Sommer ist dann zwar der Solarertrag etwas geringer, aber da gibt es sowieso meist einen Überschuss an Solarenergie, der nicht verwertet werden kann.

Selbst Schnee oder Reif beeinflussen den Wärmeertrag nur marginal. Um gerade einmal 2 Prozent reduziert sich dann der jährliche Energieertrag. Angesichts der wenigen Schneetage im Jahr in Deutschland und den immer wärmer werdenden Wintern ist das kein Problem.

Liegt dann doch einmal Schnee auf den Kollektoren und du hast die Befürchtung, dass die Schneelast zu groß ist, solltest du den Schnee nicht selbst entfernen. Das ist zu gefährlich. Beauftrage einen Fachmann, der weiß, wie man sich auf dem Dach absichert. Sobald die Sonne scheint, schmilzt der Schnee in der Regel von selbst. Meist genügen bereits eine kleine freie Fläche und die zusätzliche Wärmeentwicklung der Kollektoren, die dafür sorgen, dass der gesamte Schnee abrutscht.

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Eine Gefahr, dass die Wärmeträgerflüssigkeit in den Solarrohren im Winter einfriert, besteht ebenfalls nicht, weil die Solarflüssigkeit mit einem Frostschutzmittel versehen ist.

Montage der Solarthermieanlage: Das passiert dabei, diese Varianten gibt es

Einer der Vorteile der Solarthermie ist, dass es verschiedene Möglichkeiten gibt, die Solarwärmeanlage auf dem Dach zu montieren. Dadurch ist nahezu jedes Gebäude geeignet.

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Aufdachmontage

Gerade bei der Nachrüstung ist dies die bevorzugte Variante, weil der Fachmann sie unabhängig vom Dachneigungswinkel meist problemlos, schnell und kostengünstig durchführen kann.

Begonnen wird mit der Montage des Untergestells. Um einen sicheren Halt zu gewährleisten, wird dieses durch die Dachabdeckung hindurch mittels Dachhaken am tragenden Dachbalken verschraubt. Anschließend befestigt der Installateur die Kollektoren parallel zum Dach auf der Unterkonstruktion. Die Schienen des Untergestells können wahlweise senkrecht oder waagerecht montiert werden. Ein Fachbetrieb mit 2 Personen benötigt für die Montage meist nur 2 Tage.

Weil die Kollektoren nur wenige Zentimeter Abstand zum Dach haben, kann dies bei notwendigen Dachreparaturen unter den Kollektoren dazu führen, dass die komplette Anlage abgebaut werden muss.

Für eine Solarthermieanlage zur Trinkwassererwärmung, wie sie für Einfamilienhäuser üblich ist, kannst du von Montagekosten um die 1.500 Euro ausgehen. Für eine Anlage zur Heizungsunterstützung kannst du etwa das Doppelte veranschlagen.

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Indachmontage

Hier fügen sich die Kollektoren in die Dachfläche ein und werden direkt an den Dachbalken befestigt. Bevor der Fachbetrieb die Kollektoren anbringen kann, muss bei der Nachrüstung die entsprechende Dachfläche abgedeckt werden beziehungsweise beim Neubau frei bleiben. Anschließend verschraubt der Fachmann Befestigungsbretter horizontal mit dem Dachsparren und befestigt darauf die Kollektoren.

Indachkollektoren sind meist an die gängigen Dachziegel angepasst und werden gern als Kompletteinheiten geliefert. Sie lassen sich dann mithilfe eines Krans wie Dachfenster einbauen. Der Kollektorrahmen kann aus Holz oder Aluminium bestehen, wobei Aluminium der Vorzug zu geben ist, denn es ist stabiler und wetterbeständiger. Weil die Indachkollektoren die Abdichtung des Daches übernehmen, werden spezielle Abdeckbleche am Rand des Kollektorfeldes und an den Nahtstellen zwischen den Kollektoren verbaut. Die Montage ist in der Regel innerhalb von 3 Tagen erledigt.

Die Montagekosten für eine Anlage zur Trinkwassererwärmung bewegen sich um die 2.000 Euro, bei der Heizungsunterstützung kannst du von ungefähr 4.000 Euro ausgehen.

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Flachdachmontage

Auf einem Flachdach können die Solarkollektoren wie bei der Photovoltaik aufgeständert werden. Dazu wird ein Aluminiumgestell auf dem Dach befestigt, an das dann die Kollektoren mit einfachen Klemmverbindungen montiert werden. Um starken Windböen entgegenzuwirken, kann der Fachmann die Aufständerung fest mit dem Dach verschrauben. Allerdings muss er dazu die Dacheindeckung durchdringen. Eine sorgfältige Abdichtung ist daher hier besonders wichtig, damit keine Schäden durch Feuchtigkeit entstehen. Die Aufständerung kann auch auf der Dachfolie verklebt werden.

Damit die Montagerahmen die Schutzisolierung des Flachdaches nicht beschädigen, werden Styroporplatten untergelegt. Zur Beschwerung für einen sicheren Stand kommen meist Betonsteine zum Einsatz.

Um eine gegenseitige Verschattung zu vermeiden, müssen die Kollektoren einen ausreichenden Abstand zueinander haben. Zudem ist so gewährleistet, dass sie für Inspektions- und Wartungsarbeiten zugänglich sind. Vorteil der Aufständerung ist, dass die Kollektoren optimal ausgerichtet werden können. Die Montage geht schnell vonstatten und ist meist innerhalb eines Tages erledigt.

Die zusätzlichen Kosten für die Aufständerung bewegen sich je nach Aufwand zwischen 300 und 1.000 Euro. Insgesamt betragen die Montagekosten somit zwischen 3.300 und 5.400 Euro (Warmwasserbereitung) und 9.000 bis 13.000 Euro (mit Heizungsunterstützung).

Einsatzbereiche: Nur Heizung oder auch Warmwasser?

Wer Heizung und Warmwasser solar erzeugt , schützt das Klima und heizt nachhaltig und umweltschonend. Allein diese Tatsache spricht für die solare Wärmerzeugung. Aber auch aus wirtschaftlicher Sicht spricht alles für die Sonne, denn keiner weiß, wohin die Reise bei den Energiepreisen geht.

Zudem geben Energieversorger sinkende Einkaufspreise nur teilweise an die Endkunden weiter. So sind die Preise für Gas (rund 27 Prozent ) und Heizöl (über 20 Prozent) im März 2020 im Vergleich zum Vorjahr drastisch gesunken. Die Verbraucher aber spüren davon so gut wie nichts. Einige müssen sogar mehr bezahlen. Wenngleich der Gaspreis im Bundesdurchschnitt von 6,37 Cent pro Kilowattstunde im Jahr 2010 auf 6,19 Cent im Jahr 2019 gesunken ist, ist eine Preissteigerung wahrscheinlich, da 2021 die CO2-Steuer für fossile Brennstoffe in Kraft tritt. Und es ist davon auszugehen, dass die Energieversorger die Mehrkosten an die Verbraucher weitergeben werden. Außerdem gibt es je nach Bundesland bei den Gaspreisen in Deutschland Kostenunterschiede von rund 40 Prozent . Hinzu kommt, dass fossile Energien endlich sind. Keiner weiß daher, wie sich die Preise in 20 oder 30 Jahren entwickeln werden.

Die Lebensdauer eine Solarthermieanlage beträgt 20 bis 30 Jahre. Das bedeutet für dich, dass du genauso lange mit kostenloser Sonnenwärme versorgt wirst. All dies spricht für die Anschaffung einer Solarthermieanlage. Stellt sich nur die Frage, welche Variante es sein soll: nur Trinkwassererwärmung oder auch Heizungsunterstützung?

Solare Trinkwassererwärmung: Das solltest du wissen

Dies ist zweifelsfrei die kostengünstigste Variante, die zudem den wenigsten Platz auf dem Dach beansprucht. Ab einem täglichen Warmwasserverbrauch von 150 Liter lohnt es sich, eine Solarwärmeanlage zur Brauchwarmwasserbereitung in Erwägung zu ziehen, denn hier wird der Brennstoffverbrauch bereits spürbar gesenkt. Liegt dein Warmwasserbedarf darunter, rechnet sich die Anschaffung eigentlich nicht. Steht im Keller beispielsweise – in Verbindung mit einer Wärmepumpe oder einem Pelletkessel – bereits ein großer Pufferspeicher, bietet es sich ebenfalls an, eine Solarthermieanlage auf dem Dach zu installieren. Denn dann fallen die Kosten für den Speicher weg, weil beide Systeme ihn nutzen können.

Flachkollektoren sind günstiger, benötigen aber mehr Fläche als Röhrenkollektoren. Zur Erinnerung : Ein 4-Personen-Haushalt benötigt eine Kollektorfläche von 5 bis 6 Quadratmeter und einen Trinkwasserspeicher mit einem Fassungsvermögen von 300 bis 400 Liter. Dann übernimmt die Sonne 50 bis 60 Prozent der jährlichen Energiekosten für die Trinkwassererwärmung.

Damit du lange die Vorteile kostenloser Solarenergie genießen kannst, empfiehlt es sich, auf Qualität zu setzen. Das betrifft alle Komponenten. Solar Keymark beispielsweise ist ein Gütesiegel, das der Europäische Normenverband CEN für Solarkollektoren und Solarthermieanlagen erarbeitet hat. Dem Kunden soll damit eine vertrauenswürdige Information an die Hand gegeben werden, um Produkte vergleichen zu können. Seit dem Jahr 2010 ist diese Zertifizierung Voraussetzung, um eine Förderung für die Solarthermie zu bekommen.

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Um die erforderliche Kollektorfläche überschlägig zu berechnen, kannst du dir folgende Faustregel merken: pro Person 1,5 Quadratmeter bei Flachkollektoren und 1 Quadratmeter bei Röhrenkollektoren. Eine exakte Berechnung kann diese Faustregel natürlich nicht ersetzen.

Alle namhaften Hersteller haben Komplettpakete im Programm. Dadurch ergeben sich Preisvorteile im Vergleich zum Einzelkauf.

Solare Heizungsunterstützung: Das solltest du wissen

Soll deine Solarthermieanlage auch die Heizung unterstützen, musst du berücksichtigen, dass dann wenigstens die doppelte Kollektorfläche erforderlich ist.

Wie bereits erwähnt, bieten Hersteller oft aufeinander abgestimmte Anlagen mit einer Kollektorfläche von 10 bis 15 Quadratmeter und einem Pufferspeicher mit einem Fassungsvermögen von 700 und 1.200 Liter an. In Altbauten beträgt dann der solare Deckungsgrad etwa 10 bis 20 Prozent und in Energiesparhäusern sogar 25 bis 40 Prozent.

Das Dach deines Hauses muss neu gedeckt werden? Das ist der beste Zeitpunkt, um diese Arbeiten mit der Installation einer Solarthermieanlage zu verbinden. Denn das reduziert die Montagekosten um etwa 20 Prozent.

Damit die Heizungsunterstützung besonders effizient ist, sind Fußboden- oder Wandheizungen ideal, weil sie mit niedrigen Vorlauftemperaturen (32 bis 35 Grad Celsius) auskommen. Flache und großflächige Niedertemperatur-Heizkörper (maximale Vorlauftemperatur 45 Grad Celsius), die oft im Zusammenhang mit Brennwertkesseln und Wärmepumpen betrieben werden, sind ebenfalls gut geeignet. Allerdings sind diese ein gutes Stück teurer als normale Heizkörper. Kleine Heizkörper, mit Vorlauftemperaturen von 50 Grad Celsius und darüber, passen eigentlich nicht so gut. Selbstverständlich kannst du auch die vorhandenen Heizkörper weiterverwenden. Allerdings musst du dann mit Effizienzeinbußen rechnen.

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Die solare Heizungsunterstützung beinhaltet immer auch die Trinkwassererwärmung. Allerdings befindet sich dann im Solarspeicher kein Trinkwasser, sondern Heizungswasser. Aus diesem Grund ist folglich ein Pufferspeicher oder Kombispeicher erforderlich. Es handelt sich dabei quasi um eine Kombination aus solarthermischer Trinkwassererwärmung und solarthermischer Heizungsunterstützung.

Kombination mit anderer Heizungstechnik

Solarthermieanlagen können mit allen Heizsystemen kombiniert werden. Dies ist insofern von Bedeutung, weil in unseren Breitengraden immer eine Heizungsunterstützung notwendig ist, da die Solarwärmeanlage in der kalten Jahreszeit oder an kalten Tagen in der Übergangszeit nicht ausreicht. Der konventionelle Heizkessel sorgt dann für ausreichend Heizwärme. Im Sommer hingegen bleibt der Kessel kalt, denn die Trinkwassererwärmung übernimmt die Solarthermieanlage. Öl- und Gasheizungen werden so effizienter und sauberer, denn es wird deutlich weniger fossiler Brennstoff verbrannt und dadurch natürlich auch der CO2-Ausstoß entsprechend reduziert.

Die Anbindung an eine Öl- oder Gasheizung ist relativ unkompliziert. Neue Gasheizungen sind meist sogar bereits werkseitig für die Integration einer Solarthermieanlage ausgerüstet. Bei gleichzeitiger Modernisierung der alten Gas- oder Ölheizung sind Energieeinsparungen bis zu 50 Prozent möglich.

Aber auch das Zusammenspiel von Wärmepumpe oder Pelletheizung bietet Vorteile. Sie ergänzen sich gut und können beispielsweise gemeinsam einen Pufferspeicher nutzen, falls dieser groß genug ist und über 2 Wärmetauscher verfügt.

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Pelletheizung und Solarthermie

Der große Vorteil hier ist, dass du zu 100 Prozent CO2-neutral Wärme erzeugst. Nachhaltiger und umweltschonender kannst du eigentlich nicht heizen. Die technische Anbindung ist die gleiche wie bei einer Öl- oder Gasheizung. Der Speicher sollte mit 2 Wärmetauschern ausgestattet sein: einer für die Solarthermie und einer für die Pelletheizung. Beachte auch, dass du für die Pellets einen eigenen Lagerraum benötigst.

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Wärmepumpe und Solarthermie

Vorteil dieser Kombination ist, dass die Wärme für Heizung und Warmwasser komplett aus erneuerbaren Energien gewonnen wird. Wärmepumpe und Solarthermie sind ein gutes Gespann. Unterstützt beispielsweise die Solarwärme die Wärmepumpe aus dem gemeinsam genutzten Pufferspeicher, springt die Wärmepumpe nur dann an, wenn das direkte Wärmeangebot der Sonne nicht ausreicht.

Nutzt die Wärmepumpe die Wärmequelle Erdreich, kannst du im Sommer auch überschüssige Solarwärme direkt in das Erdreich leiten und so monatelang für die kalte Jahreszeit speichern. Dank der Temperaturerhöhung des Erdreichs durch die eingeleitete Solarwärme kann die Wärmepumpe mit einer besseren Jahresarbeitszahl (JAZ) arbeiten, was ihre Effizienz spürbar erhöht.

Selbst die Erhöhung der Wärmequellentemperatur für die Wärmepumpe mittels Sonnenkollektoren ist praktikabel. Liegt die Temperatur in den Solarkollektoren nur wenige Grad Celsius über der der Außenluft, reicht das bereits aus, um dadurch die JAZ der Wärmepumpe zu erhöhen.

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Mit einer Wärmepumpe kannst du im Sommer auch kühlen. Dazu wird einfach der Kältekreis umgekehrt. Das klappt, weil die Wärmepumpe letztlich technisch wie ein Kühlschrank funktioniert. Die Wärmepumpe ist das einzige Heizsystem, das auch kühlen kann.

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Dimensionierung: Wie groß soll die Solarthermieanlage sein?

Wie viel Wärme deine Anlage liefern soll und welche Kollektorfläche du dazu benötigst, hängt von deinem Wärmebedarf ab. Diesen kannst du ganz leicht anhand der Heizkostenabrechnungen der vergangenen Jahre ablesen. Wobei die erforderliche Kollektorfläche auch vom Kollektortyp und dem Einsatzzweck – nur Trinkwassererwärmung oder auch Heizungsunterstützung – abhängt.

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Wärmebedarf

Maßgeblich ist hier die Anzahl der Personen, die das Haus bewohnen. Wobei junge Familien beim Neubau auch eventuellen Zuwachs berücksichtigen sollten. Den Warmwasserverbrauch bestimmter Geräte wie Waschmaschine oder Geschirrspüler solltest du mit 30 bis 50 Liter pro Gerät gegebenenfalls ebenso in deine Berechnung einbeziehen. Wie erwähnt, kannst du überschlägig für eine vierköpfige Familie bei ausschließlicher Trinkwassererwärmung von einer Kollektorfläche von circa 5 bis 6 Quadratmeter und einem Solarspeicher mit etwa 300 bis 400 Liter Inhalt ausgehen.

Möchtest du, dass die Solarthermie auch die Heizung unterstützt, sollte die Kollektorfläche die genannten 10 bis 15 Quadratmeter und das Speichervolumen zwischen 700 und 1.200 Liter betragen. Der tatsächliche Heizwärmebedarf ist hier allerdings nicht ausreichend. Wichtig ist vor allem auch der solare Deckungsgrad.

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Laut BDEW Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e.V. lag in Deutschland der Trinkwasserverbrauch pro Person im Jahr 2018 bei 127 Liter. Die ersten 3 Plätze nahmen dabei die Körperreinigung und -pflege sowie die Toilettenspülung und das Wäschewaschen ein. Zum Trinken und für die Lebensmittelzubereitung wurden am wenigsten Wasser verwendet.

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Deckungsgrad, Wirkungsgrad, Nutzungsgrad: Was steht für was?

Der solare Deckungsgrad dient als Richtwert und gibt an, wie viel Prozent der Anteil der solaren Nutzwärme am Gesamtenergiebedarf betragen soll. Je höher der solare Deckungsgrad, umso weniger fossile Energie muss eingesetzt werden. Es ist daher verständlich, dass ein möglichst hoher Deckungsgrad das Ziel ist. Eine möglichst große Kollektorfläche ist aber leider nicht die Lösung. Denn gerade im Sommer kommt es zu solaren Überschüssen und je größer die Kollektorfläche, desto größer sind diese. Zudem beeinflussen viele Faktoren den tatsächlichen solaren Deckungsgrad:

  • energetischer Zustand und Ausrichtung des Gebäudes
  • Neigung der Dachfläche
  • Auslegungstemperaturen der Heizkörper
  • Größe und Qualität der Kollektoren
  • Sonneneinstrahlung (Dauer und Intensität)
  • Art und Größe des verwendeten Solarspeichers

Der solare Deckungsgrad bei der solaren Heizungsunterstützung hängt unter anderem von der energetischen Qualität des Gebäudes (Dämmung, Luftdichtheit etc.) ab. Bedingt durch die vielen Einflussfaktoren ist es daher schwierig, einen überschlägigen Wert für die solare Heizungsunterstützung zu benennen. Allerdings wird der solare Deckungsgrad bei der für Einfamilienhäuser gebräuchlichen Installation oft mit etwa 15 bis 25 Prozent angegeben. Bei kleineren Solarthermieanlagen zur Trinkwassererwärmung – wie sie auf Einfamilienhäusern üblich sind – wird meist eine sowohl kostenoptimierte als auch bedarfsoptimierte Lösung angestrebt. Daraus ergibt sich ein solarer Deckungsgrad von 40 bis 60 Prozent.

Der Wirkungsgrad einer Solarthermieanlage beschreibt das Verhältnis der vom Kollektor aufgenommenen Energie zur tatsächlich nutzbaren Energie. Der Wirkungsgrad von Solarwärmeanlagen liegt bei circa 50 Prozent . Etwa die Hälfte der absorbierten Strahlungsenergie der Sonne wird also in nutzbare Wärme umgewandelt. Der hier beschriebene Wirkungsgrad darf nicht mit dem Wirkungsgrad von Kollektoren verwechselt werden. Dieser beträgt je nach Bauart und Qualität zwischen 60 und 90 Prozent .

Der solare Nutzungsgrad gibt Auskunft darüber, wie effizient die Solarthermieanlage arbeitet. Er beschreibt das Verhältnis von eingestrahlter Solarenergie zu nutzbarer Solarwärme. Dies ist aber keine Momentaufnahme, sondern die Betrachtung über einen Zeitraum von 12 Monaten. Dadurch können auch Störungen und Stillstandszeiten berücksichtigt werden, die den Jahresnutzungsgrad negativ beeinflussen. Die Jahresnutzungsgrade von Solarthermieanlagen zur Warmwasserbereitung mittels Flachkollektoren betragen 20 bis 40 Prozent und mittels Röhrenkollektoren 30 bis 60 Prozent. Für Anlagen mit zusätzlicher Heizungsunterstützung bewegen sich die Jahresnutzungsgrade bei Verwendung von Flachkollektoren zwischen 10 bis 40 Prozent und bei Röhrenkollektoren zwischen 15 bis 50 Prozent.

Kosten einer Solarthermieanlage

Hauptkostenfaktoren sind die Kollektoren und der Solarspeicher. Wie teuer die Solarthermieanlage für dich ausfällt, hängt auch vom Einsatzbereich der geplanten Anlage ab: nur Trinkwassererwärmung oder mit Heizungsunterstützung. Solarthermische Anlagen sind vergleichsweise teuer. Dafür ist die Heizenergie kostenlos.

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Beispiel nur solare Trinkwassererwärmung Einfamilienhaus mit 4 Personen

Der Preis für eine Solaranlage zur Warmwassergewinnung beläuft sich im Jahr 2020 auf rund 4.000 bis 6.000 Euro (inklusive Montage):

  • 6 Quadratmeter Kollektorfläche (Flachkollektoren): 1.600 Euro
  • Solarspeicher (300 Liter Fassungsvermögen): 1.200 Euro
  • Installation/Montage: 1.600 Euro
  • Gesamt: circa 4.400 Euro
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Beispiel mit solarer Heizungsunterstützung Einfamilienhaus mit 4 Personen

Für eine Solarthermieanlage zur Warmwassergewinnung und Heizungsunterstützung bewegen sich aktuell die Anschaffungs- und Installationskosten bei 8.000 bis 10.000 Euro:

  • 16 Quadratmeter Flachkollektoren: 5.000 Euro
  • Speicher (900-Liter-Kombispeicher): 2.500 Euro
  • Installation/Montage: 2.000 Euro
  • Gesamt: circa 9.500 Euro

Bei beiden Beispielen wurden die finanziellen Zuschüsse durch staatliche Förderungen nicht berücksichtigt.

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Betriebskosten

Für eine Solarwärmeanlage fallen lediglich die Kosten für die elektrische Steuerung und die Pumpen an. Diese sind mit circa 20 bis 30 Euro jedoch recht moderat.

Inspektions- und Wartungskosten

Oft werden Inspektion und Wartung gleichbedeutend gemeint. Allerdings ist die Wartung umfangreicher als die jährliche Inspektion. Wir empfehlen dir, einen Inspektions- und Wartungsvertrag abzuschließen. Dieser kostet circa 100 Euro pro Jahr. Dafür kannst du dir aber sicher sein, dass deine Solarthermieanlage zuverlässig Warmwasser bereitet und die Heizung unterstützt – und das 20 bis 30 Jahre lang. Viele Hersteller geben bis zu 20 Jahre Garantie auf die Solarthermieanlagen. Die Wahrscheinlichkeit, dass zusätzliche Reparaturkosten entstehen, ist daher eher gering.

Die Inspektion beinhaltet unter anderem die Prüfung

  • der Solarflüssigkeit,
  • des Anlagen- und Volumenstroms,
  • aller Ventile,
  • der Funktion der Solarpumpe,
  • des Solarreglers,
  • der Fühler und Thermometer,
  • der Befestigung und der Kollektoren sowie
  • der Armaturen, Anschlüsse und Verbindungen.

Außerdem erfolgt eine Entlüftung des Solarkreislaufs. Selbstverständlich kontrolliert der Experte auch den Solarspeicher.

Zu den Wartungsarbeiten gehört eine ausführlichere Prüfung. Diese beinhaltet die Verankerung des Untergestells im Dach sowie die Befestigung der Solarkollektoren auf der Unterkonstruktion, die Reinigung der Glasabdeckungen der Kollektoren, aller Leitungen und Rohrverbindungen. Soweit notwendig, tauscht der Fachmann auch die Solarflüssigkeit aus.

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Der Bundesindustrieverband Deutschland Haus-, Energie- und Umwelttechnik e.V. (BDH) hat eine entsprechende Empfehlung herausgegeben. Demnach ist es ratsam, wenn ein Fachbetrieb bereits in den ersten Wochen nach Inbetriebnahme und danach jährlich eine Inspektion durchführt. Eine umfangreichere Wartung solltest du alle 3 bis 5 Jahre vornehmen lassen. Diese beinhaltet dann auch alle Maßnahmen, die bei einer Inspektion durchgeführt werden.

Wirtschaftlichkeit und Amortisation von Solarthermieanlagen

Die Wirtschaftlichkeit von Solarthermieanlagen bestimmen im Wesentlichen die Investitionskosten (Anschaffung, Montage und Installation) und die Energieeinsparung beziehungsweise die Energiepreise von zum Beispiel Erdgas, Heizöl oder Pellets: Je höher die Energiepreise, umso wirtschaftlicher ist die Anlage.

Aber auch die Dimensionierung und die Anlageneffizienz sowie die Wohnfläche, der energetische Zustand des Gebäudes, die Anzahl und das Verhalten der Bewohner beeinflussen die Wirtschaftlichkeit. Du siehst, dass zu viele Faktoren eine Rolle spielen, um eine pauschale Antwort geben zu können. Damit deine Solarthermieanlage wirtschaftlich arbeitet, ist eine optimale Planung und Anpassung der Gegebenheiten und Einzelkomponenten erforderlich.

Ein durchschnittlicher 4-Personen-Haushalt spart bei der solaren Trinkwassererwärmung je nach Verbraucherverhalten und Höhe der Energiekosten für Öl oder Gas zwischen 150 bis 250 Euro im Jahr. Die Anlage würde sich in diesem Beispiel nach 15 Jahren amortisieren. Bei der Heizungsunterstützung kann sich eine Ersparnis um die 400 Euro ergeben. Daraus ergibt sich eine Amortisationszeit von etwa 20 Jahren. Etwaige Fördergelder sind hierbei nicht berücksichtigt. Ökologisch rechnen sich Solarthermieanlagen immer; ob aber auch ökonomisch, ist von Fall zu Fall verschieden.

Förderung der Solarthermie

Mit Inkrafttreten des Klimaschutzpakets Anfang 2020 hat sich auch die Förderung für solarthermische Anlagen geändert.

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Förderung über das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA)

Das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) fördert Hausbesitzer über das Programm „Heizen mit Erneuerbaren Energien“ mit Zuschüssen in Höhe von 30 Prozent für eine neue Solarthermieanlage. Dies gilt für Anlagen zur Warmwasserbereitung und Anlagen zur zusätzlichen Heizungsunterstützung. Allerdings müssen einige Kriterien erfüllt sein: So müssen in etwa die Kollektoren das Gütesiegel Solar Keymark vorweisen. Die Kollektorfläche für Solarwärmeanlagen zur Trinkwassererwärmung muss wenigstens 3 Quadratmeter und das Fassungsvermögen des Solarspeichers mindestens 200 Liter betragen.

Solarthermieanlagen zur Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung benötigen bei Flachkollektoren eine Mindestfläche von 9 Quadratmeter und bei Vakuumröhrenkollektoren von 7 Quadratmeter. Der Pufferspeicher muss bei Flachkollektoren ein Volumen von mindestens 40 Liter pro Quadratmeter und bei Vakuumröhrenkollektoren von 50 Liter pro Quadratmeter aufweisen. Hinzu kommt, dass die Solarkollektoren in der BAFA-Liste für förderfähige Kollektoren und Solaranlagen aufgelistet sein müssen.

Die Fördersätze steigen auf 35 Prozent, wenn du eine Solarthermieanlage installieren lässt, die mit einer Biomasseheizung oder einer Wärmepumpe kombiniert wird. Wird eine Ölheizung ersetzt und zum neuen Wärmeerzeuger zusätzlich eine Solarthermieanlage installiert, gibt es sogar 45 Prozent.

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Förderung für Hybrid-Gasheizungen bei der Sanierung

Wenn du deine alte Heizungsanlage direkt gegen eine Gas-Hybridheizung austauschst, erhältst du einen Zuschuss in Höhe von 30 Prozent der förderfähigen Kosten. Gas-Hybridheizungen sind Gas-Brennwertthermen, die mit erneuerbaren Energien – Solar, Biomasse oder Wärmepumpe – gekoppelt sind. Die erneuerbaren Techniken müssen dann die Heizlast des Gebäudes mindestens zu 25 Prozent decken. Ferner ist die Installation einer hybridfähigen Steuerungs- und Regeltechnik erforderlich. Außerdem ist zwingend ein hydraulischer Abgleich der Heizungsanlage durchzuführen. Zudem wird eine jahreszeitbedingte Raumheizungseffizienz (ETA S) von mindestens 92 Prozent gefordert.

Wird eine Gas-Brennwerttherme bei einem Heizungsaustausch für den Einsatz erneuerbarer Energietechniken vorbereitet („Renewable Ready“), erhältst du eine BAFA-Förderung in Höhe von 20 Prozent, wenn die Zusatzheizung (zum Beispiel solare Heizungsunterstützung) spätestens nach 2 Jahren installiert wird.

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Fördergeld auch für Beratung, Wärmedämmung und neue Heizkörper

Förderfähige Investitionskosten sind aber nicht nur die Anschaffungskosten, sondern unter anderem auch Kosten, die zur Umsetzung gehören wie

  • energetische Optimierungen der Wärmeverteilung (zum Beispiel Wärmedämmung von Rohrleitungen) und Wärmeübergabe (zum Beispiel Ersatz alter Standardheizkörper durch Niedertemperatur-Heizkörper) sowie
  • Kosten für Planungs-, Beratungs- und Baubegleitungsleistungen, für die ein unmittelbarer Zusammenhang mit der Anlage, die förderfähig ist, existiert.

Bei Wohngebäuden beträgt die Grenze für die anrechenbaren förderfähigen Investitionskosten 50.000 Euro (brutto) pro Wohneinheit.

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BAFA-Förderungen für den Neubau

Wenn du neu baust, kannst du zwar auch einen Förderungszuschuss in Höhe von 30 Prozent erhalten, allerdings sind die Voraussetzungen wesentlich anspruchsvoller. So liegt die Mindestkollektorfläche bei 20 Quadratmeter. Einfamilienhäuser sind somit außen vor. Das Mindestvolumen des Pufferspeichers beträgt bei Flachkollektoren 40 Liter pro Quadratmeter und 50 Liter pro Quadratmeter bei Vakuumröhrenkollektoren. Förderfähig sind Wohngebäude mit mindestens 3 Wohneinheiten, Nichtwohngebäude mit einer beheizbaren Nutzfläche von mindestens 500 Quadratmeter sowie Kombinationen aus Wohn- und Nichtwohngebäude.

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Deinen Förderantrag musst du einreichen, bevor du einen Fachhandwerker beauftragt hast. Ein Onlineformular findest du auf der Website des BAFA. Erst wenn du den Bewilligungsbescheid vorliegen hast, kannst du mit der Montage und Installation deiner Solarthermieanlage beginnen.
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Förderung über die Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW)

Das KfW-Programm 167 „Energieeffizient Sanieren – Ergänzungskredit“ bietet zudem die Möglichkeit, einen zinsgünstigen Kredit von bis zu 50.000 Euro pro Wohneinheit in Anspruch zu nehmen.

Mit dem KfW-Programm 153 „Energieeffizient Bauen“ wird der Bau oder Kauf von neuen Häusern und Eigentumswohnungen über günstige Kredite gefördert. Allerdings müssen die Häuser den KfW-Effizienzhaus-Standard 55, 40 oder 40 Plus erfüllen. Fördergelder gibt es ebenfalls, wenn eine Wohnung an ein bestehendes Gebäude angebaut wird. Wenn beim Ausbau bislang unbeheizter Gebäude (zum Beispiel Dachgeschoss oder Scheune) eine neue Wohnung entsteht, wird dies ebenfalls gefördert.

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Die KfW-Kredite werden zusätzlich als Ergänzung zum BAFA-Zuschuss aus dem Programm „Heizen mit Erneuerbaren Energien“ gewährt.
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KfW-Effizienzhaus-Standards 55, 40 und 40 Plus

Die Werte 55, 40 und 40 Plus legen die verschiedenen KfW-Effizienzhaus-Standards fest. Je niedriger der Standard-Wert ist, umso geringer ist der Energiebedarf des Gebäudes. Und je kleiner der Energiebedarf ist, desto mehr Förderung gibt es.

Beispiel: Das KfW-Effizienzhaus 100 dient hierbei als Referenz. Es erfüllt die Vorgaben der Energieeinsparverordnung (EnEV). Verglichen mit dem Referenzgebäude braucht das Effizienzhaus 55 nur 55 Prozent der Primärenergie. Hinzu kommt, dass der Transmissions-Wärmeverlust nur 70 Prozent beträgt. Daraus ergibt sich, dass der bauliche Wärmeschutz um 30 Prozent besser ist als der des Referenzhauses 100.

Bei dem KfW-Effizienzhaus 40 Plus erfüllt das Standard-Effizienzhaus 40 durch spezielle Haustechnik ein zusätzliches „Plus“, wobei dieses „Plus-Paket“ vor allem die eigene Stromerzeugung und deren Selbstnutzung beinhaltet. In der Regel produziert eine Photovoltaikanlage den Strom. Zudem ist die Solaranlage mit einem stationären Batteriespeicher und einer Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung ausgestattet. Wenn du diesen Standard erfüllst, bekommst du die höchste Neubauförderung.

Wenn du Fördermittel der KfW beantragen willst, musst du dies gemeinsam mit einem spezialisierten Energieberater machen. Allerdings erhältst du im Rahmen des KfW-Prorgramms 431 „Energieeffizient Bauen und Sanieren – Zuschuss Baubegleitung“ bis zu 4.000 Euro Zuschuss extra für seine Baubegleitung.

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Es gibt jedoch nicht nur Förderprogramme vom Bund. Über den FördermittelCheck von co2online kannst du dir alle Zuschüsse und Kredite von Bund, Ländern, Kommunen und Versorgern für dein Projekt anzeigen lassen und ausdrucken.

Exkurs 2: Ist Kühlen mit Solarthermie sinnvoll?

Grundsätzlich ist das Kühlen der Räume mittels Solarthermie eine gute Sache. Schließlich produziert die Solarthermieanlage genau dann Überschusswärme, wenn im Sommer Kühlung gewünscht ist. Die solare Kühltechnik nutzt Energie aus der Umwelt, um Gebäude zu temperieren. Die geschlossenen Systeme arbeiten wie eine Wärmepumpe: Sie entziehen über die Heizflächen oder Fußboden- oder Wandheizung dem Raum Wärme. Offene Anlagen zur solaren Kühlung machen dies über die Lüftung. Die solare Kühlung hilft so, den Stromverbrauch und CO2-Emissionen zu reduzieren. Zusätzlich erhöht sich der Nutzungsgrad der Solarthermieanlage, indem Überschusswärme sinnvoll genutzt wird.

Für Einfamilienhäuser ist die Technik heute leider noch zu kostspielig. In Bürogebäuden beispielsweise wird sie bereits erfolgreich eingesetzt. Gerade für Verwaltungs-, Industrie- und Gewerbegebäude, die einen hohen Bedarf an Kühlung und Kälte haben, ist dieser Einsatzbereich der Solarthermie eine kostengünstige und saubere Lösung. Als Alternative zu mit Strom betriebenen Klimaanlagen ist das solare Kühlen eine nachhaltige und klimaschonende Anwendung. Aus diesem Grund fördert das BAFA Solarthermieanlagen zur Klimatisierung und Kühlung ebenfalls.

Exkurs 3: Solarthermieanlagen selbst bauen: Geht das?

Inzwischen kannst du sogar Bausätze kaufen, die alle Komponenten enthalten, damit ein versierter Heimwerker sich seine eigene Solarwärmeanlage bauen kann. Im Internet findest du zudem unzählige Bauanleitungen. Grundsätzlich kann sich der Heimwerker Sonnenkollektoren aber auch komplett selbst bauen. Die Sonnenkollektoren Marke Eigenbau sind sicher hinsichtlich Leistung und Optik nicht mit industriell gefertigten Solarkollektoren vergleichbar. Je nach Bauweise genügen sie aber vollkommen, um dich täglich mit ausreichend Warmwasser für die Körperpflege, zum Kochen oder zum Aufwärmen des Wassers im Swimmingpool zu versorgen.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, eine Solarthermieanlage in Eigenregie zu bauen. Die nachfolgende ist eine sehr kostengünstige Variante.

Grundsätzlich benötigst du sehr dünne Schläuche oder Kupferrohre, durch die Wasser fließen kann. Je länger und dünner diese sind, umso größer ist die Oberfläche, die du herstellen kannst und desto mehr Wärmeenergie kann vom durchfließenden Wasser aufgenommen werden. Um diese Wasserleitung herum stellst du einen Raum her. Von der Sonneneinstrahlung wird dieser aufgeheizt und sorgt dafür, dass sich das durchströmende Wasser erwärmt.

Das benötigst du dazu:

  • 1 Schalbrett: 150 Zentimeter x 60 Zentimeter x 2 Zentimeter
  • 2 Kanthölzer: je 150 Zentimeter x 5 Zentimeter x 5 Zentimeter
  • 2 Kanthölzer: je 50 Zentimeter x 5 Zentimeter x 5 Zentimeter
  • 1 Styroporplatte, etwa 2 Zentimeter stark
  • 1 Gartenschlauch
  • einige kurze Kupferrohrstücke oder lange Schrauben
  • 1 Sack Sand
  • reichlich schwarze Teichfolie
  • 1 Glas- oder Plexiglasscheibe
  • 2 Dachlatten: je 150 Zentimeter x 5 Zentimeter x 3 Zentimeter
  • 2 Dachlatten: je 50 Zentimeter x 5 Zentimeter x 3 Zentimeter
  • Holzschrauben

In 10 Schritten zur eigenen Solarwärmeanlage

Zuerst schneidest du die Kanthölzer so zu, dass du mit ihnen auf dem Schalbrett einen Rahmen legen kannst. Anschließend verschraubst du die 5 Zentimeter starken Kanthölzer auf dem Schalbrett. Achte darauf, dass diese bündig mit den Kanten abschließen. Berücksichtige, dass du für den Schlauch 2 Löcher im Rahmen benötigst. Lege daher bereits vorab fest, wo der Schlauch in den Kollektor eintreten und wo er wieder herausgeführt werden soll.

Um zu verhindern, dass über die Rückseite deines Kollektors Wärmeverluste entstehen, legst du die Styroporplatte in den Innenraum des Rahmens.

Auf der Styroporplatte markierst du jetzt den Verlauf des Gartenschlauchs. Überall dort, wo er Schlaufen bildet, steckst du in das Styropor entweder lange Schrauben oder kurze Kupferrohre. Auf diese Weise befestigst du den Schlauch. Zudem sorgst du dafür, dass kein Knick entsteht, der den Wasserdurchfluss verhindert. Die Abstände zwischen den einzelnen Schlaufen sollten etwa 10 Zentimeter betragen. Sind die Abstände zu groß, strömt das Wasser zu schnell durch den Solarkollektor und kann nicht ausreichend Wärme aufnehmen. Sind sie hingegen zu klein, steht das Wasser zu lange im Kollektor.

Als Nächstes kannst du den Schlauch auf der Styroporplatte und um die Schrauben beziehungsweise Rohrstücke herum verlegen. Durch die beiden Löcher im Rahmen führst du anschließend die Schlauchenden.

Mit dem Sand füllst du jetzt den Innenrahmen auf. Der Sand sollte bis zur Oberkante der Kanthölzer reichen. Auf diese Weise sind die Räume zwischen den Schlaufen vollkommen mit Sand ausgefüllt. Auch der Schlauch selbst ist mit Sand abgedeckt. Warum Sand? Die Sandkörner bilden eine sehr große Oberfläche, über die sie die Wärme aufnehmen und auch wieder abgeben können.

Nun nimmst du die Teichfolie und schneidest sie so zu, dass sie die Fläche deines Solarkollektors vollständig ausfüllt. Achte darauf, dass die Teichfolie nicht nur den Sand abdeckt, sondern auch auf dem Holzrahmen aufliegt.

Jetzt kannst du die Glas- beziehungsweise Plexiglasscheibe auf die Folie legen. Wobei die Scheibe an allen Seiten etwa 2,5 Zentimeter kleiner als der Sonnenkollektor sein sollte. So deckt sie zwar den Sand ab, aber liegt nicht auf dem Rahmen auf, damit du später die Kanthölzer mit den Dachlatten verschrauben kannst.

Anschließend nimmst du die zugeschnittenen Dachlatten und legst sie als Rahmen auf deinen Kollektor. Jetzt verschraubst du diese noch mit den Kanthölzern. Platte und Teichfolie fixierst du so mit den Dachlatten, dass nichts verrutschen kann. Jetzt heißt es, deine selbst gebaute Solarthermie nur noch anzuschließen.

Dazu versiehst du die Enden deines Gartenschlauchs mit den gängigen Anschlüssen und Schlauchverbindungen.

Jetzt kannst du deine Solarwärmeanlage dort montieren, wo sie die meiste Sonneneinstrahlung aufnehmen kann, und beispielsweise mit einem Boiler verbinden. Solltest du dich für das Dach entscheiden, muss dein Kollektor entsprechend befestigt und gesichert werden.

Exkurs 4: Solarthermie als Kraftwerk nutzen

Solarthermie-Kraftwerke arbeiten mit fokussierenden Reflektorflächen, mit denen sie die einfallende Solarstrahlung auf einer kleinen Fläche (Absorber) bündeln. Zur Ertragsoptimierung werden die Reflektoren der Sonne nachgeführt. Es gibt unterschiedliche Varianten von solarthermischen Kraftwerken. So sammeln Solarfarmkraftwerke die Wärme in unzähligen Absorbern ein, die über eine große Fläche verteilt sind. Solarturmkraftwerke und Paraboloid-Kraftwerke hingegen bündeln die Sonnenstrahlung mittels Punktkonzentratoren.

Grundsätzlich ist aber das Prinzip aller Solarkraftwerke stets gleich: Es wird Sonnenlicht gebündelt, dann Dampf oder eine Flüssigkeit auf bis zu 1.000 Grad Celsius erhitzt, um anschließend damit Turbinen anzutreiben, die über Generatoren elektrische Energie produzieren. Um Solarkraftwerke wirtschaftlich betreiben zu können, sind Wüsten und Regionen mit bis zu 8.800 Sonnenstunden pro Jahr ideal. Ausreichend Fläche steht dort meist auch zur Verfügung.

Bereits 1985 wurde in Kalifornien das erste kommerzielle solarthermische Kraftwerk in Betrieb genommen. Auch in Nevada, Arizona und Florida stehen Solarthermie-Kraftwerke. Seit 2007 versorgt in Andalusien das Solarkraftwerk Planta Solar das spanische Stromnetz.

Seit 2011 ist das Hightech-Sonnenkraftwerk Gemasolar in Fuentes de Andalucia in Betrieb. Auf einer Fläche von 185 Hektar fokussieren 2.650 Spiegel mit einer Fläche von jeweils 120 Quadratmeter die Sonneneinstrahlung auf einen Absorber, der in einem 140 Meter hohen Turm untergebracht ist. Dabei entsteht Strom für 27.500 Haushalte. Salz mit einer Temperatur von über 500 Grad Celsius dient als Wärmeträger und Wärmespeicher. Dadurch ist auch nachts oder bei bedecktem Himmel die Stromerzeugung gesichert. Die Anlage hat eine Leistung von 19,9 Megawatt und erzeugt jährlich etwa 110 Gigawattstunden Strom. In Südspanien wurden inzwischen 50 weitere Anlagen gebaut.

In der kalifornischen Mojave-Wüste wurde 2014 die damals größte solarthermische Anlage weltweit, das Sonnenwärmekraftwerk Ivanpah, mit einer Leistung von 392 Megawatt in Betrieb genommen, das 140.000 Haushalte mit Strom versorgt.

Im Golfemirat Dubai soll ab 2021 ein 262 Meter hoher Solarturm, der mit tausenden computergesteuerten Planspiegeln ausgestattet ist, tagsüber Wärme erzeugen und diese nachts in Strom umwandeln.

Am Beispiel der Solarkraftwerke, die inzwischen ein bedeutender Teil nachhaltiger und sauberer Stromerzeugung geworden sind, zeigt sich, welche Potenziale in der Sonnenenergie stecken.

Zukunft der Solarthermie

Trotz relativ groß ausgelegter Markteinführung in den 1990er-Jahren tat sich die Solarthermie lange schwer, die immensen Möglichkeiten zu nutzen und den großen Durchbruch zu schaffen. Hinsichtlich Image und Förderung stand sie über Jahrzehnte im Schatten der solaren Stromerzeugung. Obwohl der Wärmemarkt über die wesentlich größeren Potenziale verfügt, die Energiewende in Deutschland zu schaffen, fokussierten sich Politik und Industrie bis 2019 vor allem auf die Photovoltaik.

Eine Verpflichtungsregelung im Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz (EEWärmeG) für die Sanierung im Bestand wäre hilfreich gewesen. Stattdessen gab es diese nur für den Neubau. Laut Statistischem Bundesamt wurden zwischen Ende 2018 und Ende 2019 in Deutschland 277.400 Wohnungen neu gebaut. Dem stehen über 42 Millionen Wohnungen in Wohn- und Nichtwohngebäuden gegenüber. Doch langsam kommt Bewegung in den Markt für Solarthermie. Die neue Förderung der Bundesregierung hat sicherlich daran ihren Anteil. Laut Bundesverband Solarwirtschaft e.V. greifen die verbesserten Förderkonditionen bereits. So wurden im ersten Halbjahr 2020 über 200 Prozent mehr Förderanträge für Solarwärmeanlagen gestellt als im Vorjahr: 26.991 Anträge gegenüber 8.700 Anträgen. Dies belegen die vom BAFA veröffentlichten Zahlen. Die Kollektorhersteller verzeichneten im ersten Halbjahr ein Plus von rund 11 Prozent.

Klimaschutz hat inzwischen in der politischen Agenda einen hohen Stellenwert. Die großen Einsparpotenziale der Solarthermie bei den Heizkosten und beim CO2-Ausstoß im Bestand können helfen, die Umwelt- und Klimaziele noch halbwegs zu erreichen.
Eine Solarthermieanlage kannst du auf nahezu jedem Dach installieren lassen. Und egal ob Gas-, Pellet-, Öl- oder Wärmepumpenheizung: Die Solarthermie lässt sich problemlos mit jedem Wärmerzeuger kombinieren. Im Altbau hilft so eine Anlage, die Umweltbelastung durch die bestehenden Heizkessel zu reduzieren. Im Neubau sorgt sie für mehr saubere und erneuerbare Energie für die Trinkwassererwärmung und die Heizungsunterstützung.

Wie bereits mehrfach erwähnt, lassen sich mithilfe einer Solarthermieanlage rund zwei Drittel der für die Trinkwassererwärmung benötigten Energie und ein Drittel der für die kombinierte Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung erforderlichen Energie einsparen. Selbst in den Wintermonaten kann die Solarthermie ihren Teil zur Senkung des Energieverbrauchs leisten. Solarwärmeanlagen sind zugegebenermaßen relativ teuer in der Anschaffung und nicht immer wirtschaftlich im Betrieb. Mit der neuen Förderung der Bundesregierung aber wird die Anschaffung wesentlich attraktiver. Außerdem triffst du mit einer Solarthermieanlage immer eine Entscheidung pro Umwelt und für nachhaltiges Heizen und Warmwasserbereiten.

Abschließend freuen wir uns, dass dich das Thema Solarthermie interessiert und dir offensichtlich auch wichtig ist. Dass der Klimawandel unsere Erde fest im Griff hat, ist überall auf der Welt zu beobachten. Umso wichtiger ist es, dass jeder Einzelne seinen Beitrag leistet, dafür zu sorgen, dass unser Planet auch in Zukunft lebenswert bleibt. Mit der Solarthermie bist du auf einem guten Weg. Falls Freunde, Verwandte oder Bekannte von dir sich ebenfalls eine neue Heizung anschaffen wollen, dann teile doch einfach diesen Guide online mit ihnen. Schließlich ist die Entscheidung für die Energie der Sonne als Heizsystem auch eine Entscheidung für die Umwelt.

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Giuliano Fuchs
Dein Energiewende Guide

Erst mal ein bisschen was zu mir: Ich bin 37 Jahre alt, komme aus Hessen und lebe im Frankfurter Umland genauer gesagt im wunderschönen Taunus. Als einer der Experten Guides auf net4energy schreibe und veröffentliche ich Blogbeiträge rund um ein Thema, dass mir persönlich besonders am Herzen liegt - das Erzeugen von erneuerbaren Energien. Ich bin davon überzeugt das, die Nutzung von nachhaltigen Energiequellen, wie z.b. Photovoltaik und Solarthermie ein integraler Bestandteil der nationalen und vor allem persönlichen Energiewende ist. Um immer up to date zu bleiben und andere auch über net4energy hinaus zu unterstützen, bin ich aktiv in unterschiedlichen User Gruppen und Foren die sich z.b. mit neuen Technologien wie Stromspeichern und Solaranlagen im Allgemeinen beschäftigen.

Schau dir gerne alle meine Beiträge zum Energie erzeugen in unserem Magazin an.