Erneuerbare Energien sind das Schlagwort unserer Zeit. Während fossile Brennstoffe das Klima belasten, arbeiten erneuerbare Energien klimaneutral und sind nahezu überall verfügbar.
Gerade die Nutzung der Sonne als regenerative Energiequelle bringt viele Vorteile mit sich. Mit ihr können wir Strom erzeugen oder Wärme für Warmwasser gewinnen. Solarthermieanlagen basieren auf einem simplen Prinzip und sind der Schlüssel, wenn wir klimabewusst mit Sonnenstrahlen heizen und unsere Energiekosten senken möchten.
Was ist Solarthermie?
Bei der Solarthermie wird aus der überall verfügbaren Sonnenenergie Wärme gewonnen. Die entsprechenden Kollektoren auf dem Dach fangen Sonnenstrahlen ein und wandeln diese in Wärme um. Die entstandene Wärmeenergie kann zum Heizen oder zur Warmwasserbereitung genutzt werden. Solarthermieanlagen bestehen aus mehreren Komponenten: benötigt werden spezielle Kollektoren, ein Absorber, Solarflüssigkeit, eine Pumpe, sowie schlussendlich ein Speicher.
Mithilfe dieser Technik wird die Energie aus der Sonneneinstrahlung genutzt, um warmes Wasser zu gewinnen. Bedeutender Vorteil der Nutzung von Sonnenenergie ist, dass diese praktisch unbegrenzt zur Verfügung steht. Moderne Anlagen arbeiten selbst in den dunkleren Wintermonaten so effizient, dass die Installation einer Solarthermieanlage sich lohnt.
Wie funktioniert Solarthermie?
In vereinfachter Form ist Solarthermie zur Erwärmung von Wasser schon lange bekannt und im Einsatz. Besonders in südlichen Gefilden sah man bis in die 80er-Jahre oft schwarz angestrichene Wasserspeicher auf den Dächern, die das Duschwasser aufwärmten. Die heutigen Solarthermieanlagen dienen noch immer der Erwärmung unseres Trinkwassers, sind aber weitaus komplexer als noch vor Jahrzehnten.
Treffen die Strahlen der Sonne auf die Sonnenkollektoren der Solarthermieanlage, wandelt der Absorber die Energie der Sonne in Wärme um. Diese wird über die Solarflüssigkeit durch das System gepumpt. Der Weg ist dabei meistens vom Dach des Gebäudes in den Keller zu Heizungsanlage und Wasserspeicher.
Ein Wärmetauscher nutzt die aufgeheizte Solarflüssigkeit, um anschließend das Wasser im Wasserspeicher des Hauses zu erwärmen. Von dort wird es in die Leitungen des Hauses eingespeist oder unterstützt in Herbst und Winter die Heizung.
Die inzwischen wieder abgekühlte Solarflüssigkeit wird erneut zu den Kollektoren der Solarthermieanlage gepumpt, um dort neue Wärmeenergie aufzunehmen.
Durch den Einsatz eines Solarwärmesystems wird Energie gespart, die ansonsten aus fossilen Brennstoffen entstanden wäre. Somit wirkt sich Solarthermie positiv auf den Klimaschutz aus und hilft, die Energiekosten zu senken.
Was erzeugt eine Solarthermieanlage?
Grundsätzlich erzeugen Solarthermieanlagen Wärme aus Sonnenlicht. Diese Wärme kann zur Warmwasserbereitung genutzt werden, oder zur Heizungsunterstützung.
Warmes Trinkwasser wird ganzjährig konstant benötigt. Im Fall der Warmwasserbereitung wird das Trinkwasser im Speicher des Hauses durch das Solarthermiesystem erhitzt und kann anschließend über die Leitungen abgenommen werden. Das Duschwasser wird somit nicht von der Heizungsanlage aufgewärmt, sondern durch die natürliche Sonnenenergie. Auf diese Weise werden Energiekosten eingespart und die Heizung kann in den Sommermonaten pausieren.
Die solare Heizungsunterstützung kommt hauptsächlich in den kalten Monaten zum Tragen. Dann gibt die Solarflüssigkeit ihre Temperatur nicht direkt an das Trinkwasser ab, sondern versorgt den installierten Heizwasser-Pufferspeicher. Aus diesem Pufferspeicher wird Wärme sowohl in das Heizungssystem gespeist als auch an das Trinkwasser abgegeben.
Reicht an grauen Wintertagen die Sonnenenergie nicht aus, um den Pufferspeicher genügend zu erwärmen, springt der Heizkessel ein und gibt seinerseits Wärme an den Pufferspeicher ab. So sind Heizungswärme und warmes Wasser auch bei schlechtem Wetter garantiert.
Wann ist Solarthermie sinnvoll?
Ob eine Solarthermieanlage sinnvoll ist, sollte individuell durchdacht werden. Generell kann ein solches Solarsystem auf nahezu jedem Dach installiert werden. Bei perfekter Ausrichtung und der optimalen Größe lassen sich jährlich mehrere hundert Euro an Energiekosten einsparen.
Auch hinsichtlich des ökologischen Fußabdrucks wirken sich Solarthermieanlagen positiv aus. Der CO2-Ausstoß einer Immobilie reduziert sich bei einem gut abgestimmten System um etwa die Hälfte, wodurch Solarthermiesysteme einen günstigen Effekt auf den Klimaschutz haben.
Was sind die Kriterien für den Einsatz von Solarthermieanlagen?
Damit die Anlage zur Erzeugung von Solarwärme größtmöglichen Auswirkungen hat, gibt es einige Punkte zu beachten.
Zunächst muss der regionale Solarertrag berücksichtigt werden. Dieser variiert je nach Wohnort und ist im Süden Deutschlands sowie an der Ostsee am höchsten.
Weiterhin spielt die Dachneigung eine Rolle. Für die Warmwasserbereitung sollten die Kollektoren auf einer Dachneigung von 30 bis 50 Grad angebracht werden, während beim Zweck der Heizungsunterstützung eine Neigung von 45 bis 70 Grad optimal ist. Geringe Abweichungen von diesen Werten lassen sich jedoch durch eine Erhöhung der Kollektorenfläche ausgleichen.
Bei der Qualität der Anlage spielen Wirkungsgrad der Kollektoren und Isolierung des Speichers eine erhebliche Rolle. Sind diese nicht ausreichend, verpufft der positive Effekt der Solarthermieanlage ungenutzt.
Von Bedeutung ist auch die Dimensionierung der Solarthermieanlage, wenn der optimale Solarertrag erzielt werden soll. Dient die Solarwärme einzig der Warmwasserbereitung, sollten etwa ein bis 1,5 Quadratmeter Kollektorfläche pro Person eingesetzt werden, sowie ein Warmwasserspeicher, der 80 Liter pro Person fasst.
Besonders der Wasserspeicher hat einen großen Einfluss auf den Solarertrag. Ein zu klein gewählter Speicher kann im Sommer gegebenenfalls nicht alle anfallende Sonnenenergie speichern, sodass die überschüssige Energie ungenutzt bleibt und nicht zum Solarertrag beiträgt. Ist der Speicher zu groß, kann sich dies nachteilig auswirken, wenn bei Wetterphasen mit geringer Sonne die gewonnene Energie nicht ausreicht, um das Wasservolumen zu erwärmen. Im schlimmsten Fall müssen dann weitere Energiequellen hinzugezogen werden, um das gespeicherte Wasser auf einer konstanten Temperatur zu halten.
Im Fall der Heizungsunterstützung durch Solarwärme ist die Kalkulation komplexer. Während eine größere Kollektorenfläche den Solarertrag während der Wintersaison erhöht und die Heizungsanlage optimal unterstützt, kann es im Sommer zu einer Überproduktion an Wärme kommen, die nicht genutzt werden kann.
Ist Solarthermie wirklich umweltfreundlich?
Vor der Planung einer solarthermischen Anlage stellt sich die Frage, ob dieses System der Wärmegewinnung wirklich umweltfreundlich ist und langfristig zum Klimaschutz beiträgt. Vorab ist zu betrachten, dass die Herstellung einer Solaranlage mit allen notwendigen Komponenten sehr energieaufwändig ist und seinerseits Ressourcen verbraucht. Allerdings ist dieser Energieverbrauch bereits nach einigen Jahren der Anlagennutzung durch die gewonnene Wärmeenergie ausgeglichen.
Insgesamt können Solarthermieanlagen in Sachen Klimaschutz überzeugen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Heizungssystemen arbeitet eine Solarthermieanlage vollständig emissionsfrei. Der Verbrauch fossiler Brennstoffe wie Gas und Öl sinkt. Auch die Infrastruktur für den Transport fossiler Brennstoffe wird nicht benötigt, was sich positiv auf den persönlichen ökologischen Fußabdruck auswirkt.
Wie viel kostet eine Solarthermieanlage?
Der Preis für eine Solarthermieanlage ist so individuell wie das zugrundeliegende Gebäude und die geplante Anlagennutzung. Die Kosten unterscheiden sich, je nachdem welche Leistung erbracht werden soll, welche Technik zum Einsatz kommt und wie groß die Fläche der Solarkollektoren auf dem Dach kalkuliert ist.
Bei der Überlegung, ob die Anlage zur Bereitung von Warmwasser oder zur Heizungsunterstützung eingesetzt werden soll, muss mit einem Preis zwischen 3.000 und 12.000 Euro gerechnet werden.
Die Installation von Flachkollektoren auf dem Dach verursacht durchschnittliche Kosten pro qm in Höhe von etwa 300 Euro, während effizientere Vakuumröhrenkollektoren mit etwa 600 Euro Kosten pro qm zu Buche schlagen. Hinzu kommen die weiteren notwendigen Solarthermiekomponenten wie Pumpe, Leitungen, Speicher, Solarflüssigkeit und Kleinteile, zuzüglich der fachgerechten Montage des Systems.
Zieht man die mögliche staatliche Förderung ab, amortisieren Solarthermieanlagen sich nach etwa 15 bis 20 Jahren. Die genau Dauer hängt hier unter anderem von der bisherigen üblichen Heizkostenrechnung ab, die sich durch die Nutzung von Solarwärme deutlich reduziert. Allgemein lässt sich sagen, dass die Kosten für Energie um 150 bis 250 Euro pro Jahr sinken können, wenn die Solarthermie zum Erzeugen von Warmwasser eingesetzt wird.
Gibt es eine Förderung für Solarthermieanlagen?
Für die Montage von Solarthermiesystemen stehen unterschiedliche Programme zur Förderung zur Verfügung. Zuschüsse werden gewährt von Kommunen und Ländern, aber auch von privaten Versorgern. Das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) und die KfW Bank unterstützen ebenfalls den Ausbau von Solarthermieanlagen mit günstigen Krediten zur Förderung.
Im besten Fall lassen sich etwa die Hälfte der Kosten über Zuschüsse finanzieren. Die Förderprogramme sind jedoch nicht ganz bedingungslos, sondern schreiben den Einsatz der neuesten technischen Standards vor. Dafür sind viele Förderungen miteinander kombinierbar, sodass sich hier großes Einsparpotenzial ergibt.
Bezuschusst werden sämtliche Schritte rund um die Solarthermieinstallation: von der Planung einer Anlage über die Installation für Warmwasserbereitung oder Heizungsunterstützung hin zur Erweiterung oder Optimierung bestehender Solarwärmeanlagen.
Kann man eine Solarthermieanlage nachrüsten?
Beim Neubau eines Hauses über Solarsysteme nachzudenken, ist heute üblich. Doch was passiert, wenn eine Bestandsimmobilie ökologisch aufgewertet werden soll, lässt sich eine Solarthermieanlage dann nachrüsten?
Eine moderne Anlage für Solarthermie lässt sich problemlos nachrüsten und hat den gleichen Effekt, wie ein beim Hausbau installiertes System. Die Energiekosten sinken und die alte Heizung im Keller wird geschont. Das spart Kosten für Wartung und Reparaturen, die im Laufe der Zeit anfallen.
Auch die Fördermittel werden in gleicher Höhe gezahlt, egal ob eine Solarthermieanlage beim Neubau eingeplant oder später nachgerüstet wird.
Optimaler Zeitpunkt für die Planung einer Solarwärmeanlage sind Winter oder Frühjahr, sodass die Montagearbeiten in den warmen Sommermonaten stattfinden können, wenn die Heizungsanlage nicht benötigt wird. Bei der Überlegung der Zeithorizonte sollte immer auch bedacht werden, dass viele Spezialisten für Solarthermie stark nachgefragt oder Anlagenteile aufgrund hoher Nachfrage vielleicht kurzfristig nicht lieferbar sind.
Was ist der Unterschied zwischen Solarthermie und Photovoltaik?
Sowohl mit solarthermischen Anlagen als auch mit Photovoltaik lassen sich Sonnenstrahlen in Energie umwandeln. Doch beide Systeme basieren auf unterschiedlicher Technik und auch die Art der Energie nach Umwandlung ist eine andere.
Bei einer Photovoltaikanlage treffen die Strahlen der Sonne auf einen Träger mit Siliziumzellen. Die Elektronen der Siliziumzellen geraten durch die Sonnenenergie in Bewegung und produzieren Gleichstrom. Ein zwischengeschalteter Wechselrichter wandelt den Wechselstrom in Gleichstrom, welcher dann für elektrische Geräte verwendet werden kann.
In einem Solarthermiesystem erwärmt die Sonneneinstrahlung eine Wärmeträgerflüssigkeit in den Kollektoren. Diese gibt die Wärme im Wärmetauscher ab und erhitzt Wasser, das anschließend durch die Hausleitungen abgenommen werden oder in das Heizungssystem eingespeist werden kann.
Bei der Photovoltaik wird somit Strom gewonnen, die solarthermischen Systeme hingegen wandeln Sonnenenergie in Wärme um.
Solarthermie zur effizienten Wärmegewinnung
Solarthermieanlagen sind ein effizientes System zur Energiegewinnung und wirken sich positiv auf Energiekosten und Klimaschutz aus. Die anfallenden Kosten lassen sich durch unterschiedliche Förderung reduzieren, welche auch bei nachträglichem Einbau des Systems gewährt wird.
Während die Kosten von Umrüstung und Einbau nach 15 bis 20 Jahren amortisiert sind, verringert sich der ökologische Fußabdruck sofort. Im Wandel von fossilen Brennstoffen auf erneuerbare Energien sind Solarthermieanlagen eine gute Ergänzung herkömmlicher Heizungssysteme.
