Solarthermie

Solarthermie – Technik, Kosten und Fördermittel

Unter Solarthermie versteht man die Umwandlung der Sonnenenergie in nutzbare thermische Energie, also Wärme. Die Solarthermie zählt zu den erneuerbaren Energien. Je stärker die Sonneneinstrahlung und je höher die Anzahl der nutzbaren Sonnenstunden, desto effizienter arbeitet eine Solarthermie-Anlage, um die Wärmeenergie zu nutzen.
In unseren Breitengraden ist die Nutzung der Solarthermie in Kombination mit anderen modernen Heizsystemen, wie einer Wärmepumpe oder einer Brennwertheizung, empfehlenswert.

1. Funktionsweise einer Solarthermie-Anlage

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Die Solarthermie nutzt die Sonnenenergie zur Erwärmung von Warmwasser (Trinkwasser) oder Heizwasser.
Eine Solarthermie-Anlage besteht dabei im Wesentlichen aus folgenden Komponenten:

  • Kollektoren
  • Umwälzpumpe mit Solarregler
  • Wärmetauscher
  • Speicher (Puffer- oder Kombispeicher)

Das in den Kollektoren aufgeheizte Medium besteht im Normalfall aus einem Wasser/Frostschutzmittel-Gemisch. Sollte die Temperatur an den Kollektoren um einige Grad wärmer als im Speichermedium sein, aktivieren die an einen Temperatursensor angeschlossenen Solarregler die Umwälzpumpe. Hierdurch wird die aufgeheizte Flüssigkeit zum Speicher transportiert. Anschließend überträgt ein Wärmetauscher die Wärme an das Heizwasser im Speicher.

Solarspeicher – eine kurze Übersicht

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Abends und nachts, wenn die Sonne nicht scheint, wird üblicherweise am meisten Warmwasser benötigt. Sei es zum Duschen, Baden oder zum Heizen. Deswegen muss die tagsüber aufgenommene Wärme  effektiv gespeichert werden. Dies erfolgt bei Erwärmung von Trinkwasser zum Baden und Duschen durch den Warmwasserspeicher.

Soll die bestehende Heizungsanlage durch Solarthermie unterstützt werden, erfolgt die Speicherung in einem sogenannten Pufferspeicher. Ebenfalls direkt an diesem Speicher ist die Standard-Heizungsanlage (z.B. Gasheizung oder Wärmepumpe) angeschlossen.

Außerdem bietet sich bei der Erwärmung und Nutzung beider Wasserkreisläufe durch Solarthermie zusätzlich ein platzsparender Kombispeicher an. Dabei können durch ein Doppelkammersystem beide Wasserkreisläufe gleichzeitig und getrennt voneinander auf engstem Raum erwärmt werden.

Bivalentes Heizen – Kombination mit anderen Heizsystemen

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In unseren Breitengraden ist es notwendig, dass in den allermeisten Fällen ein zusätzliches Heizsystem zur Solarthermie-Heizung eingesetzt wird. Somit erwärmen beide Heizsysteme den Wärmeträger im Kombispeicher.
Stand der Technik sind aktuell hocheffiziente Kombinationen mit einer Brennwertheizung (Gas, Öl oder Pellets) oder einer Wärmepumpe.

2. Sonnenkollektoren – Wirkungsweise und Arten

Heizgerät, Photovoltaik, Solar, SystemIn Deutschland sind in privater Nutzung von Solarthermie fast ausschließlich zwei Typen von Sonnenkollektoren zu finden. Nämlich der Vakuumröhrenkollektor und der Flachkollektor.

Vakuumröhrenkollektoren bestehen aus einer Reihe von Glasröhren. Sie beinhalten jeweils eine innere und eine äußere Glasröhre. Außerdem sind die Glasröhren durch ein Vakuum getrennt, welches der Isolierung des Wärmemediums (Wasser und Frostschutzmittel) gegenüber der Außenumgebung dient. Dann erfolgt die Aufnahme der Sonnenenergie durch den Absorber. Dieser besteht üblicherweise aus mehreren Lagen Metall- und Metalloxidfilmen, die auf der Innenseite der Glasröhren aufgetragen werden.
Anschließend führt ein U-Rohr, in dem sich die erwärmte Flüssigkeit befindet, die aufgenommene Wärme direkt ab. Oder es erfolgt eine indirekte Übertragung durch den Einsatz eines Wärmerohrs (heat-pipe) auf die Trägerflüssigkeit.

Vakuumröhrenkollektoren besitzen gegenüber Flachkollektoren einen höheren Wirkungsgrad.

Flachkollektoren sind die in Deutschland am meisten eingesetzten Kollektoren für die Solarthermie. Obwohl der etwas niedrigere Wirkungsgrad auf den ersten Blick dem Vakuumröhrenkollektor nachteilig erscheint, fallen dessen Vorteile mehr ins Gewicht.

  • Diese Art der Kollektoren kann auch direkt in die Dachkonstruktion verbaut werden.
  • Sogenannte Dacheinbau-Flachkollektoren besitzen eine Abdeckung aus einem besonderen Solarglas. Nachdem die Sonnenstrahlen anfangs durch die Abdeckung in das Innere des Kollektors gelangt sind, erfolgt die Aufnahme der Wärme durch den Absorber.
    Dieser besteht, wie bei den Röhrenkollektoren, aus mehreren dünnen Schichten Metall und Metalloxid (meist Titan und Aluminium).
    Die Wärmedämmung an der Rückwand des Flachkollektors erfolgt meist durch Mineralwolle oder Schaumglas.

3. Umweltbilanz – eine Kurzanalyse

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Ebenfalls wichtig für die Beurteilung solarthermischer Anlagen ist die sogenannte energetische Amortisationszeit. Dies ist anders ausgedrückt nämlich die Zeit, die die Anlage in Betrieb sein muss, um die Energie einzusparen, die für Produktion, Betrieb und Wartung aufgewendet werden musste.

Typische Zeiträume für die energetische Amortisation liegen bei Anlagen zur Erwärmung des Trinkwassers zwischen 1–2 Jahren. Bei Anlagen, die die bestehende Heizung zusätzlich unterstützen, liegen diese Zeiten bei ca. 2–4 Jahren.

Da die typische Lebensdauer einer Solarthermie-Anlage deutlich über 20 Jahren liegt, kann eine erhebliche Energiemenge eingespart werden.

Ein zusätzlicher Faktor, den man neben der energetischen Amortisationszeit berücksichtigen muss, ist die gesamte eingesparte Energiemenge für eine bestimmte Lebensdauer. Denn diese Größe bewertet hocheffiziente Anlagen richtig, die mit höherem energetischen Aufwand hergestellt wurden. Somit besitzen sie eine längere Amortisationszeit. Dabei ist die gesamte eingesparte Energie bei solchen Anlagen deutlich höher als bei weniger effizienten Anlagen mit geringerer Amortisationszeit.

Solarthermieanlagen produzieren über ihren gesamten Nutzungszeitraum hinweg kein CO2.

4. Solarthermie – Kosten und Wirtschaftlichkeit

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Die Investitionskosten für eine Solarthermieanlage zur Trinkwassererwärmung mit 5 Quadratmetern Flachkollektor-Fläche beträgt ca. 5000 . Hierzu tragen die Kollektoren mit etwa 1250 €, der Warmwasserspeicher mit ca. 1500 € und die Umwälzpumpe mit Solarregler mit ca. 1000 € bei. Hinzu kommen Verrohrung und Montagekosten.

Möchte man die Solarthermieanlage beispielsweise zur Erwärmung des Heizwassers ausgelegen, verdoppeln sich schnell die Investitionskosten. Üblicherweise benötigt man für diesen Fall mehr Kollektorenfläche und einen größeren Kombispeicher. Dieser schlägt mit weiteren ca. 3000 € zu Buche.
Dennoch sind die laufenden Betriebskosten einer Solarthermieanlage gering. Es sollte allerdings der Stromverbrauch der Solarkreispumpe berücksichtigt werden. Außerdem muss ein regelmäßiger Check durch den Fachbetrieb mit eingerechnet werden.
Solarthermieanlagen amortisieren sich nach etwa 10–15 Jahren.

5. Förderung Solarthermie – diese Möglichkeiten haben Sie

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Es existieren verschiedene Fördermöglichkeiten des Bundesamts für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) und der Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW). Diese können auch miteinander kombiniert werden.

Das BAFA unterscheidet bei der Förderung, ob die Solarthermie-Anlage zur Warmwasserbereitung genutzt wird oder ob sie zur Heizungsunterstützung eingesetzt wird. Zusätzlich wird bei der Heizungsunterstützung der Austausch einer Niedertemperaturheizung gegen eine moderne Brennwertheizung gefördert.


AnlageBasisförderungMindestförderung
Heizungsunterstützung (min. Flach 9 qm, Röhre 7 qm, max. 40 qm)140 €/qm2000 €
Warmwasser (min. 3 qm, max. 40 qm)50 €/qm500 €
Komb. Heizung und Warmwasser (min. Flach 9 qm, Röhre 7 qm, max. 40 qm)140 €/qm2000 €
Brennwertheizung500 €

Die KfW bietet in ihrem Produkt 430 bis zu 30000 € Zuschuss pro Wohnung für die „Sanierung zum KfW-Effizienzhaus oder einzelne Maßnahmen“. Für die Solarthermie zuschussfähig ist hier das Maßnahmenpaket „Austausch ineffizienter Heizungsanlagen durch effiziente Anlagen in Verbindung mit einer optimierten Einstellung“ und als Einzelmaßnahme die „Erneuerung oder Optimierung der Heizungsanlage“.

6. Vorteile/Nachteile von Solarthermie

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In nachfolgender Tabelle sind für Sie die wesentlichen Vor- und Nachteile aufgelistet:

VorteileNachteile
Nutzung der kostenlosen und unbegrenzt vorhandenen Sonnenenergie für Warmwasser und HeizungsunterstützungZweite, komplette Heizungsanlage notwendig. Dadurch fallen zusätzliche Investitionen an
Keine Produktion des Treibhausgases CO2
Relativ geringe Investitionskosten
Gute Fördermöglichkeiten

7. Fachpartner finden

Sie planen die Installation von Sonnenkollektoren oder Solarspeicher? Oder benötigen einen Rat vor Ort?
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