Solarthermie

Solarthermie: Setzen Sie auf die Kraft der Sonne!

Den größten Anteil am privaten Energiebedarf hat die Wärme. Folglich kann hier auch am effektivsten Kosten reduziert werden.

Die globale Erwärmung rührt fast ausschließlich von der Verbrennung fossiler Energieträger her. Die verantwortungsvollste Art zu heizen ist also die direkte Nutzung der Sonneneinstrahlung.

Warum sollten wir weiter fossil gespeicherte Sonnenenergie nutzen, wenn man sie auch direkt nutzen kann? Darum müssen wir einen möglichst großen Teil der Sonnenenergie direkt nutzen und den Restbedarf mit weiteren regenerativen Energien decken. Abhängigkeit von der Sonne ist gut, Abhängigkeit von Energielieferungen nicht. Heizen Sie mit einem guten Gewissen – oder noch besser: lassen Sie sich von der Sonne einheizen! Denn die stellt keine Rechnung aber liefert garantiert!

Der Umstieg auf alternative Techniken wird uns aufgrund vieler Förderangebote heute so leicht wie nur möglich gemacht. Die Kosten für fossile Wärmeerzeugung steigen jährlich, während die für Solarwärme aufgrund der Abschreibungen sinken.

Die Technik: So funktioniert Solarthermie

Die Wärmestrahlung / Infrarot Strahlung der Sonne, wird von einem Absorber, z.B. Kupferplatte mit einer speziellen Beschichtung, aufgenommen und an ein Medium, z.B. Wasser mit Frostschutzmittel, weitergegeben. Das in Rohren zu einem Wärmetauscher geführte Medium gibt dort die Wärmeenergie an einen Solarspeicher ab. Dies kann ein Trinkwasserspeicher sein oder besser noch ein Pufferspeicher des Heizsystems.

In der möglichst großen Wassermenge des Speichers wird somit die Energiemenge des sonnigen Tages nutzbar für die Nacht oder bei steigendem Speichervolumen sogar für Tage und Monate. Bei kleineren Solaranlagen übernimmt die jeweils fehlende Energiemenge ein zusätzlicher Wärmeerzeuger jeglicher Art (Ölkessel, Gaskessel, elektrische Heizung, etc.).

Die Anschaffung einer Solaranlage zur Warmwasserbereitung unterstützt der Staat mit Direktzuschüssen. Allerdings werden keine kleinen Anlagen gefördert, die nicht zur Deckung des Heizbedarfes beitragen. Gefördert wird auch der gleichzeitige Austausch des Heizkessels oder die Kombination der Solaranlage mit Biomasse Wärmepumpe oder Wärmedämm-Maßnahmen.    

In Kombination mit den regenerativen Energien wie Holz, Pellets oder Erdwärme können erhöhte Förderraten in Anspruch genommen werden. Bei besonders effizienten Gebäuden wie Passivhaus / Effizienzhaus können Zuschüsse aus verschiedenen Programmen kombiniert werden.

Für den Einbau einer Solaranlage in Kombination mit einer Pelletsheizung und geeignetem Wärmespeicher für ein Einfamilienhaus könnte die Förderung z.B. bis zu 30% betragen.

Wie effizient sind Solaranlagen?

Die Wärmemenge für den Warmwasserbedarf eines Haushaltes kann bis zu 70% der mit einer thermischen Solaranlage erzeugt werden. Bei der Raumheizung kann je nach Wärmedämm-Standard des Gebäudes und Auslegung der Solaranlage immerhin etwa 40 % der jährlichen Heizenergie abgedeckt werden. Einzige Voraussetzung: ein Dach oder eine Fassade, die nach Süden zeigen (Abweichungen nach Osten und Westen sind möglich). Den verbleibenden Energiebedarf liefert die Heizung im Keller.

Besonders mit Holzheizungen (Pellets, Hackschnitzel, Scheitholz) lässt sich eine Solaranlage gut kombinieren. Der benötigte Pufferspeicher wird von beiden genutzt und so die Effizienz des gesamten Heizsystems verbessert.

Daneben ist es auch möglich eine Vollversorgung über Solarwärme zu erreichen. Wirtschaftlich interessant ist das allerdings hauptsächlich in Gebäuden nach EnEV Standard oder besser.

Auf diese Weise können ganze Siedlungen oder große Gebäude versorgt werden, da mit zunehmender Größe der Speicher die Anlagenkosten soweit sinken bis ein Wärmepreis von max. 12 Cent pro kWh erreicht wird. Zum Vergleich: Die Ölfeuerung liegt bei ca. 14 Cent (Stand 2011) oder bei ca. 16 Cent (Stand: 2023). Das heist, diese Invstition macht sich, bei einer zu erwartenden Preissteigerung für fossile Brennstoffe in den nächsten 20 Jahren, sehr wohl bezahlt. Ganz abgesehen vom ökologischen Aspekt.

Für solche Anlagen gilt auch ein höherer Fördersatz pro m² Kollektor. Im Altbau gilt es immer zuerst Wärmeverluste zu vermeiden und dann den Gegebenheiten und Mitteln entsprechend, die Wärmeerzeugung auf erneuerbare Energien sowie effiziente Systeme umzustellen.

Die oft gegen Solarsysteme angeführte Rücklaufzeit des Primärenergieeinsatzes liegt bei thermischen Kollektoren, je nach Kollektortyp, zwischen 0,8 und 1,3 Jahre. Sie ist damit sehr gering und zudem gibt es für alle Geräte zur Verbrennung fossiler Brennstoffe überhaupt keine Rücklaufzeit, was die CO² Bilanz betrifft

Wie bezahlt sich eine thermische Solaranlage?

Die Kosten für eine thermische Solaranlage zur Heizungsunterstützung für ein Ein- bis Zweifamilienhaus betragen 12.000 bis 20.000 €. Diese Kosten beinhalten auch Anlagenteile wie den Wärmespeicher, welche zur Nachrüstung für jede Heizung angeraten und bei bestimmten Heizungen (Pellets, Holzkessel, Wärmepumpe) zwingend erforderlich sind.

Förderungsmöglichkeiten durch die „BAFA“, die „KFW“ sowie die Bundesländer sollten dabei immer aktuell erfragt werden, denn sie decken oft einen beachtlichen Teil der Kosten ab.

Berechnet man den Preis für eine Kilowattstunde Wärme, welche sie mit einer Standard Solaranlage erzeugen können, kommt man auf ca. 20 Cent. Genauso viel kostet die kWh aus einer neuen Ölheizung, da bei beiden Anlagen die Abschreibung der Investition auf den Energiepreis aufgeschlagen werden muss. Der Vorteil für Solarwärme liegt nun in der Steigerung der Öl- / Gaspreise, während der Preis für Sonnenenergie bei Null bleibt.

Leider kann im Normalfall eine Solaranlage nicht ohne eine zusätzliche Wärmequelle betrieben werden. Doch bei einer bestehenden „Altheizung“ kann die Anschaffung einer zusätzlichen Solaranlage Sinn machen, da der bestehende Kessel innerhalb eines solchen Systems aufgewertet wird.

Aus unserer Sicht sollte allerdings die Frage der Klimaschädlichkeit an erster Stelle stehen! Hier scheiden natürlich alle fossilen Brennstoffe sowie bedingt auch Strom als Energiequellen aus.

Für Bestandsanlagen wird verständlicher Weise eine zusätzliche Investition gescheut, jedoch nur aus mangelnder Information.

Um das zu verdeutlichen, nehmen wir als Beispiel ein durchschnittliches Zweifamilienhaus mit Ölheizung (Alter ca. 20 Jahre): Allein der Einbau eines effizienten Systems zur Wärmespeicherung (Pufferspeicher) reduziert den Ölverbrauch um ca. 20 %. Zusätzlich sinkt auch die Umweltbelastung mit giftigen Abgasen um ca. 40 %. Bei z.B. 3.000 Litern Ölverbrauch sind das 600 Liter weniger. Das entspricht im Zehnjahresmittel 360 €. Die Kosten hierfür betragen ca. 8000€.

Werden nun zusätzlich Sonnenkollektoren auf dem Dach installiert können zusätzlich 25 % Öl eingespart werden. neuer Verbrauch ca. 1.800 Liter. Es entstehen Kosten von ca. 6.000 € , das ergibt 14000 € abzüglich 30%  Förderung durch die BAFA und 35% bei gleichzeitiger Modernisierung der Kesselanlage.

Wird ein alter Heizkessel durch einen modernen Biomasse-Kessel oder eime Wärmepumpe ausgetauscht, sind weitere 15% Einsparungen möglich. Das entspräche einem Äquivalent von 1.530 Liter. Nur jetzt ist der Brennstoff auch noch annähernd CO²-neutral. Dadurch könnten von Ihnen allein 29400 l Heizöl und die entsprechenden Abgase vermieden werden.

Die Einsparungen durch diese Maßnahmen lägen in den nächsten 20 Jahren bei nicht steigenden Energiepreisen und dem Niedrigstand von 2020 bereits bei über 11.000 €, jedoch bei Preisen wie 2019 schon bei min. 20.000 €.

Weiter haben Sie die Möglichkeit, jede weitere Energiequelle ohne Probleme und vor allem effizient in ein solches System einzubinden. Außerdem wird der Ausstoß von CO² und vielen anderen Schadstoffen vermieden.

Dazu kommt das steigende Interesse an einer legionellenfreien Brauchwassererwärmung. Diese Technik macht eigentlich einen modernen Wärmespeicher notwendig. Eine Solaranlage nur für Warmwasserbereitung ist nur im Ausnahmefall sinnvoll, z.B. wenn keine Zentralheizung vorhanden ist.     

FAQ: Fragen zum Thema Solarthermie

Was bringt eine Solaranlage für die Umwelt?

Beispiel: Eine Solaranlage mit 6 m² Kollektorfläche und 300 Liter Solarspeicher erzeugt in 25 Jahren 60.000 kWh Energie für die Warmwasserbereitung. Dadurch wird der Umwelt 1 Tonne CO2-Emissionen pro Jahr erspart. Mit 15 m² Kollektorfläche und 1.000 Liter Solarspeicher werden 120.000 kWh Energie für Warmwasser und Raumheizung erzeugt. Die Umwelt profitiert von 2 Tonnen weniger pro Jahr an CO2-Emissionen, das entspricht den Emissionen von einem Jahr Autofahren (Mittelklassewagen, 12.000 km). Mit einer Solaranlage zur Heizungsunterstützung (ca. 16 m²) vermeiden sie entsprechend die dreifache Menge an Kohlendioxyd.

Rücklaufzeit des Primärenergieeinsatzes zur Herstellung von Kollektoren: 0,8 – 1,3 Jahre (je nach Kollektortyp)

Arbeitet die Solaranlage auch bei Bewölkung?

Im Vergleich zu einem sonnigen Tag steht der Solaranlage an einem bewölkten Tag im Sommer immer noch bis zu 80 Prozent der Strahlung zur Verfügung, da sie auch die diffuse Strahlung (von den Wolken reflektiert) nutzt. An einem bewölkten Wintertag sind es immerhin noch 25 Prozent der Strahlung eines Sonnentages. Bei niedrigen Außentemperaturen jedoch kommt es zunehmend auf die Abkühlung des Kollektors zur Außenluft an. Hier sind Röhrenkollektoren vorteilhaft.

Jede ganzjährig unbeschattete Dachfläche, die nicht mehr als 45° von Süden abweicht, ist prinzipiell für Solaranlagen gut geeignet. Auch südseitige Fassaden eignen sich sehr gut als Fläche für Solaranlagen.

Können die Rohrleitungen auch nachträglich ohne viel Aufwand verlegt werden?

Vom Kollektorfeld bis zum Heizraum werden zwei speziell wärmegedämmte Rohrleitungen verlegt. Bei nachträglichem Einbau werden diese entweder in einem freien Kamin oder Lüftungsschacht oder in einem eigenen “Regen-Fallrohr” an der Außenwand oder in einer Verkleidung verlegt.

Ist der Kollektor gegen Beschädigung geschützt (Hagel, Blitz, etc.)?

Alle marktgängigen Kollektoren sind mit einem hochbelastbaren Solarglas ausgestattet, das auch schwerem Hagel standhält. Auf Messen werden des Öfteren Stepptanznummern auf liegenden – nicht präparierten! – Kollektoren vorgeführt, um die Belastbarkeit des Solarglases zu zeigen.

Gegen Blitzschlag sollten die Kollektoren bei vorhandener Blitzschutzanlage in diese eingeschlossen werden.

Halten die Kollektoren auch bei Schneelast im Winter?

Wenn die Kollektoren einem Qualitätstest nach der Europanorm EN 12975-2 unterzogen wurden (setzt sich am Markt zunehmend durch), sind sie auf mindestens 1.000 Pa Druck geprüft. Das entspricht ca. 10 bis 25 cm feuchtem Neuschnee am Kollektor. Die meisten Kollektoren halten ein Vielfaches davon aus, erst bei meterhohem Schneebelag kann es zu Glasbruch kommen.

Muss eine Solaranlage separat versichert werden?

Melden Sie die Solaranlage umgehend bei Ihrer Hausratsversicherung an, damit diese in den Versicherungsschutz (indirekter Blitzschlag, betrifft vor allem die elektrische Steuerung und Glasbruch) aufgenommen wird (meist keine Prämienerhöhung). Die Solaranlage sollte auch in der reinen Brandversicherung sowie der Haftplicht eingeschlossen sein, wo sie in der Regel keine erhöhten Beiträge verursacht.

Förderung für Solarthermieanlagen

zur Erwärmung von Brauchwasser und Heizwasser oder Prozesswärme

  • bafa.de Unterrubrik Energie, speziell für Heizung und Solar Lüftung
  • kfw.de  Kredite und Zuschüsse, speziell für größere Projekte
  • energieatlas.bayern.de Kredite und Zuschüsse für effizientes Bauen

Zahlen und Begriffe

Kosten: pro m² Kollektorfläche 150– 700 €, je nach Bauart und Herkunft

Kollektortypen: Flachkollektor, Röhrenkollektor, (Schwimmbadkollektor)

Anlagen zur Brauchwasserbereitung sind in der Regel 4 bis 7 m² groß. Es ist möglich bis zu 60% des Warmwassers durch Solar zu erwärmen.

Von einer Solaranlage mit Heizungsunterstützung spricht man ab 9 m² bei Flachkollektoren bzw. 7 m² bei Röhrenkollektoren. Der Deckungsgrad des gesamten Heizbedarfs beträgt bis zu 30% für Standardanlagen. Durch Förderungen ist diese Variante wesentlich attraktiver. Vor allem in Kombination mit einem Kesseltausch können so effiziente und günstige Heizanlagen gebaut werden.

Sogenannte große Solarkollektoranlagen (20 – 40 m²) bieten derzeit die besten Amortisationszeiten. Die Bedingungen für eine Förderung solcher Anlagen sind mindestens drei Wohneinheiten oder min. 500 m² beheizte Nutzfläche. Desweiteren muss ein individuell geplantes Anlagenschema erstellt sowie eine Computersimulation durchgeführt werden.

  • Pufferspeicher (Wärmespeicher oder Kältespeicher)
  • Latentwärmespeicher (anderes Speichermedium als Wasser)
  • Thermosyphone Anlagen (nur in Frostfreien Klimazonen verbreitet)
  • Wärmetauscher (Bauteil zum Austausch von Wärmeenergie zwischen zwei Medien) 
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