Solarthermie: Die Wärme der Sonne für Heizung und Warmwasser nutzen

Mithilfe der Solarthermie können Hauseigentümer die Energie der Sonne nutzen, um zu Heizen und Brauchwasser zu erwärmen. Wann sich Solarthermie lohnt und was es zu beachten gilt.

Wie funktioniert Solarthermie?

Die Sonnenstrahlen treffen auf Kollektoren, in denen sich – je nach Kollektorart – pures Wasser oder ein Gemisch aus Wasser und einem Kältemittel befindet. Diese Flüssigkeit wird durch die Sonnenstrahlen erhitzt. Sie wird entweder unmittelbar genutzt oder überträgt die Energie an das Wasser in einem Pufferspeicher.

Verschiedene Kollektorarten

  • Flachkollektoren sind in Deutschland weit verbreitet. Der Absorber ist flach, darunter zirkuliert in Rohren das Kältemittel. Nach unten schützt eine Dämmschicht vor Wärmeverlusten.
  • Vakuumröhrenkollektoren sind teurer als Flachkollektoren. Jedes einzelne Rohr ist von einem Absorber ummantelt und der wiederum von einem Glasrohr. Zwischen den beiden Rohren herrscht Vakuum, was eine nahezu perfekte Wärmedämmung ermöglicht. Röhrenkollektoren sind sehr effizient und werden vor allem dann eingesetzt, wenn nicht genug Platz für einen Flachkollektor vorhanden ist oder der Einstrahlwinkel der Sonne beispielsweise auf einem Dach in West-Ost-Ausrichtung nicht günstig ist.
  • Bei einem Luftkollektor wird nicht Wasser oder ein Kältemittel erwärmt, sondern Luft. Diese kann direkt ins Haus geblasen oder aber wie bei anderen Kollektoren an einen Pufferspeicher weitergegeben werden. Die Luft, die dabei abkühlt, kann wiederum zum Kühlen von Räumen genutzt werden. Auf diese Weise dient ein und derselbe Luftkollektor als Klimaanlage und zur Warmwassererzeugung.
  • Hybridkollektoren vereinen Photovoltaik und Solarthermie, produzieren also Wärme und Strom gleichzeitig. Ein Einsatz kommt vor allem dort in Frage, wo zwar die richtige Ausrichtung zur Sonne gegeben ist aber nur sehr wenig Platz vorhanden ist. Ansonsten sind Hybridkollektoren zu teuer.
  • Beim Thermosiphon befindet sich ein Wasserspeicher auf dem Dach. Das Brauchwasser wird im Kollektor durch die Sonneneinstrahlung erwärmt und steigt dadurch nach oben in den Speicher. Wird warmes Wasser beispielsweise beim Duschen verbraucht, entsteht ein Unterdruck, der kaltes Wasser von unten nachfließen lässt. Eine solche Anlage kann aber nur eingesetzt werden, wo im Winter keine Frostgefahr besteht.

Der Pufferspeicher

Fast alle Solarthermieanlagen brauchen einen Warmwasserspeicher, weil das erhitzte Wasser nicht immer sofort verbraucht werden kann. Je nachdem, welche Rolle die Sonnenenergie bei der Warmwasseraufbereitung spielt, ob es also zusätzlich beispielsweise eine Gasheizung gibt, wird ein größerer Speicher benötigt. Soll auch im Winter gänzlich oder überwiegend mit Sonnenenergie geheizt werden, ist ein Pufferspeicher mit mehreren tausend Litern Fassungsvermögen notwendig.

Voraussetzungen für Solarthermie

Die Voraussetzungen, um Solarthermie nutzen zu können, sind recht einfach zu erfüllen. Optimal ist eine Dachneigung von 30 bis 50 Grad. Außerdem sollte das Dach nach Süden ausgerichtet sein, wobei Abweichungen von 45 Grad nach Westen oder Osten toleriert werden können. Das Dach sollte den ganzen Tag in der Sonne liegen und nicht beschattet werden. Bei weniger optimalen Voraussetzungen können beispielsweise Röhrenkollektoren eingesetzt werden.

Eine Baugenehmigung ist üblicherweise nicht erforderlich, dennoch sollten Hausbesitzer ihre Absicht mit dem regional zuständigen Bauamt absprechen. Beim Neubau wird ohnehin das gesamte Gebäude genehmigt, bei der Nachrüstung des Altbaus wird das Vorhaben möglicherweise geprüft, beispielsweise hinsichtlich des Brandschutzes, braucht aber ebenfalls keine Baugenehmigung. Sollte die Anlage auf einem Ständersystem auf dem Flachdach installiert werden, muss das zuständige Bauamt möglicherweise eine Erlaubnis geben.

Wie groß sollte eine Solarthermieanlage sein?

  • Wird die Anlage ausschließlich für Warmwasser eingesetzt, werden pro Person 1,5 m2 Flachkollektorfläche benötigt.
  • Soll zusätzlich die Heizung betrieben werden, sind es pro Person 3 m2 Kollektorfläche.

In den meisten Fällen sind Solarthermieanlagen Teil eines Heizungssystems. Dann ist die Größe weniger entscheidend, wichtiger ist, dass die Elemente des Systems gut aufeinander abgestimmt sind.

Wie viel kostet eine Solarthermieanlage?

In Deutschland werden in erster Linie Flachkollektoren eingesetzt, weil diese am kosteneffizientesten betrieben werden können. Alle anderen Kollektoren sind teurer und werden üblicherweise nur dann verbaut, wenn besondere Voraussetzungen vorliegen.

Flachkollektoren gibt’s bereits für etwa 200 Euro pro Quadratmeter. Ein Vier-Personen-Haushalt, der mithilfe von Solarthermie das Brauchwasser erwärmen will, also die Heizung nicht ersetzt, sondern ergänzt, braucht eine Fläche von ungefähr fünf Quadratmetern. Für die Kollektoren werden dafür mindestens 1.000 Euro fällig. Je nach Hersteller und Qualität ist auch das doppelte möglich.

Den Pufferspeicher mit einer Fassung von 300 Litern gibt’s ab etwa 600 Euro. Auch hier gibt es natürlich deutlich teurere Modelle.

Für die Rohre, die Pumpe und die Montage wird eine niedrige vierstellige Summe fällig.

Insgesamt kann man bei einer solchen Anlage mit Kosten von mindestens 4.000 Euro rechnen. Je nach Herstellerpreisen und Installationsaufwand sind aber auch 6.000 Euro und mehr möglich. 

Wird eine Solarthermie-Anlage gefördert?

Für Solarthermieanlagen gibt es eine Förderung: Im Rahmen der Bundesförderung für Effiziente Gebäude (BEG) des Bundesamtes für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (Bafa) gibt es 30 Prozent der Investitionskosten zurück.

Kann ich Solarthermie auch im Winter nutzen?

Sonnenenergie ist das ganze Jahr über verfügbar – aber nicht immer in gleichem Umfang. Die Sonnenenergie im Winter reicht nicht aus, um die benötigte Heizenergie bei Minustemperaturen aufzubringen. Bei guten Voraussetzungen und richtiger Planung kann eine solarthermische Anlage aber zumindest das Brauchwasser beispielsweise für die Dusche erwärmen.

Kann man Solarthermie mit anderen Heiztechniken kombinieren?

Solarthermie kann mit anderen Techniken kombiniert werden:

  • Photovoltaik: Dann sorgt die Sonne für Wärme und Strom gleichzeitigt. Das lohnt sich aber nicht immer, weil für beide Systeme ein Ersatz für die kalte Jahreszeit installiert und betrieben werden muss.
  • Wärmepumpe: Die Solarthermieanlage so viel Wärme, wie eben möglich ist, den Rest übernimmt die Wärmepumpe.
  • Wasserführender Ofen: Im Sommer erzeugt die Sonne das warme Wasser. Wenn es kälter wird und die Tage kürzer sind, schürt man den Ofen an und erwärmt so das Wasser, das auch in einem Pufferspeicher zwischengespeichert werden kann.

Solarthermie: auch solare Kühlung möglich

Mit Sonnenenergie kann man nicht nur heizen, sondern tatsächlich auch kühlen. Solche Anlagen nutzen das gleiche Prinzip wie Klimaanlagen. Diese erhitzen elektrisch angetrieben ein gasförmiges Kühlmittel, was aber auch die Sonne übernehmen kann. Das heiße Gas kondensiert unter Hochdruck und gibt dabei Wärme ab. Über ein Ventil gelangt es in eine Spirale mit sehr niedrigem Druck, wodurch es schneller verdampft.

Die für diesen Kreislauf notwendige Wärme wird der Umgebung entzogen, die kühle Luft in den Raum gepustet. Solche Klimageräte kommen bislang nur in Hotels und anderen großen Gebäuden in warmen Ländern zum Einsatz. Ansonsten rentiert sich der technische Aufwand nicht.

Matthias Dittmann 12.05.2022

Ihre Meinung zählt

(4)
4.8 von 5 Sternen
5 Sterne
 
3
4 Sterne
 
1
3 Sterne
 
0
2 Sterne
 
0
1 Stern
 
0
Ihre Bewertung:

Neuen Kommentar schreiben

1 Kommentar

Pete am 06.08.2019 16:00

Mir wurde von den Vakuumröhren abgeraten. Warum? Gehen häufiger kaputt, insbesondere bei Hagel etc. Etwas größere Panele und ich bin zufrieden, langfristig.

auf Kommentar antworten

Alle Artikel zum Thema Solarthermie