Wärmeversorgung mit Solarthermie – so funktioniert's

Sonnenenergie hat einige Vorteile: Sie ist gratis, frei zugänglich, klimaneutral und endlos vorhanden. Pro Jahr stehen in Deutschland durchschnittlich zirka 1.050 Kilowattstunden pro Quadratmeter zur Verfügung. Sonnenenergie kann zur Stromerzeugung (Photovoltaik), für die Raumwärme und für Warmwasser (Solarthermie) genutzt werden. Lange hatte die Technologie gegenüber Photovoltaik das Nachsehen, denn die Anschaffungskosten sind noch relativ hoch. Kombiniert mit einer Pelletheizung oder einer Wärmepumpe ist diese Technologie jetzt auf der Überholspur.

Dass sie vom Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) gefördert wird, schafft weitere Anreize. Für solare Nachrüstung bestehender Heizungen sowie den Heizungstausch gibt es zwischen 25 und 35 Prozent der Kosten zurück. Förderberechtigt sind Hauseigentümer, Contractoren, Unternehmen, gemeinnützige Organisationen oder Kommunen.

Förderübersicht: Bundesförderung für effiziente Gebäude – Einzelmaßnahmen (BEG EM)

Warmes Wasser aus Kollektoren: So funktioniert Solarthermie

Das Prinzip, Sonnenstrahlen zu bündeln, um Wasser zu erhitzen, kannte man bereits in der Antike. Heute kommt ausgereifte Technik zum Einsatz – entweder auf dem Dach oder an der Hauswand. Eine moderne Solarthermieanlage setzt sich aus folgenden Komponenten zusammen:

• Solarkollektoren
• Solarkreis (Rohrsystem) mit Wärmeträgerflüssigkeit
• Solarstation mit Pumpe (für die Zirkulation der Trägerflüssigkeit und des Warmwassers) und Solarregler
• Warmwasserspeicher mit Wärmeübertrager
• Heizung

Die Sonnenstrahlen werden in den Kollektoren aufgefangen, gebündelt und in einer Flüssigkeit zum Wasserspeicher transportiert. Über ein Rohrsystem wird kaltes Wasser zugeführt und im Speicher von der Solarflüssigkeit erhitzt. Ist dieser die Wärme entzogen, fließt sie abgekühlt zu den Kollektoren zurück und wird dort wieder erwärmt. Ein effektiver Wärmeaustausch, der hilft, Trinkwasser zu erwärmen und Heizungen zu unterstützen. Begünstigt wird Solarthermie, wenn sich die Kollektoren auf der Dachsüdseite befindet. Aber auch eine Ost-West-Ausrichtung ist möglich.

Einsparungen machen Anschaffungskosten wett

Unterschieden wird zwischen Flach- und Röhrenkollektoren. Flachkollektoren reichen, wenn nur warmes Wasser erzeugt werden soll. Sie benötigen weniger Fläche und einen kleineren Speicher als die leistungsstärkeren Röhrenkollektoren. Diese wiederum werden verbaut, wenn die Heizung unterstützt werden soll. Sie sind in der Anschaffung deutlich teurer als Flachkollektoren: Zehn Quadratmeter Fläche kosten zwischen 8.000 und 10.000 Euro – eine Anlage für Warmwasser mit fünf Quadratmetern Fläche liegt hingegen zwischen 4.000 und 5.000 Euro.

Doch die Einsparungen, die langfristig zu erwarten sind, machen die hohen Anschaffungskosen wett. Eine Anlage mit 1,5 Quadratmetern Flachkollektoren pro Person und ein Speicher (etwa 300 Liter) decken im Jahresdurchschnitt etwa 60 Prozent des Warmwasserbedarfs. In den Sommermonaten sind sogar 100 Prozent drin. Zu beachten bei dieser Anlage ist lediglich, dass sie mindestens über neun Quadratmeter Kollektorfläche und einem Speicher mit 40 Liter pro Quadratmeter Kollektorfläche aufweist. Werden Röhrenkollektoren verbaut, sind mindestens sieben Quadratmeter und 50 Liter Speicher pro Quadratmeter Fläche Voraussetzung.

Auf der Habenseite der Solarthermie steht auch der reduzierte CO2-Ausstoß. Man rechnet, dass 250 Gramm pro Kilowattstunde im Vergleich zu herkömmlichen Gasheizungen eingespart werden. Wenn die Anlage für Warmwasser und Raumheizung verwendet wird, verdoppelt sich die jährliche Reduzierung fossiler Energien. Auch die Lebensdauer von 20 bis 30 Jahren überzeugt. Von Nachteil ist: Überschüssige Solarthermie kann noch nicht weiter genutzt werden.

Der Mix macht’s: Technologien miteinander kombinieren

Vorteilhaft wirkt sich eine Kombination von Solarthermie mit einer Wärmepumpe oder Pelletheizung (EE-Hybridheizung) aus. Das kann direkt funktionieren: Das heißt, die erzeugte Wärme wird direkt in den Heizkreislauf eingespeist und beide sorgen für Raumwärme und warmes Wasser. Bei der indirekten Variante erzeugt Solarthermie Wärme, welche die Effizienz der Wärmepumpe steigert. Wie alles funktionieren kann, zeigen folgende Möglichkeiten:

• Scheint die Sonne, produziert die Solarthermieanlage Wärme. In einem Pufferspeicher gesichert, kann sie auch von einer Wärmepumpe genutzt werden. Reicht die Anlage für den Energiebedarf, bleibt die Wärmepumpe aus. Reicht die Sonnenenergie nicht, kommt die Wärmepumpe wieder zum Einsatz. Sie braucht dabei jedoch weniger Strom, weil der Pufferspeicher bereits warmes Wasser bereitstellt.
• Eine Erdwärmepumpe und Solarwärme können zusammen das Erdreich rund um die Erdsonde erwärmen. Die Wärme bleibt hier gespeichert. Bei kälteren Außentemperaturen kann die Wärmepumpe über die Erdsonde darauf zurückgreifen. Durch das höhere Temperaturniveau spart die Wärmepumpe viel Strom.
• Eine Wärmepumpe nutzt nur das warme Wasser im Pufferspeicher, das aus der Solarthermie stammt. So spart die Pumpe ebenfalls Strom, auch zur kälteren Jahreszeit.
• Bei Solarthermie und Pelletheizung werden zwei Heizungen kombiniert. Ist die solare Wärmeenergie unzureichend, schaltet sich automatisch die Pelletheizung hinzu.

Jedoch sollte man beachten, dass alle diese EE-Hybridsystem ein gut gedämmtes Gebäude voraussetzen. Ansonsten erweisen sich die Kombinationen schnell als unwirtschaftlich.

Die Investitionskosten für eine Wärmepumpe mit Solarthermieanlage liegen zwischen 40.000 und 60.000 Euro. Bis zu 35 Prozent der Kosten übernimmt der Staat im Rahmen der Einzelmaßnahmen über das BAFA. Wichtig: Die Fördermittel müssen vor der Sanierung beantragt werden. Zuschüsse gibt es auch in der Planungsphase einer Solarthermieanlage, wenn ein zertifizierter Energieberater einbezogen wird. Das BAFA übernimmt dann 50 Prozent der förderfähigen Kosten.

Übersicht der Bundesförderung für effiziente Gebäude des BAFA

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