Unsere Welt braucht nachhaltige und umweltfreundliche Energielösungen. Dabei empfiehlt es sich, den Energieverbrauch im eigenen Haushalt einmal in großer Dimension und auf lange Sicht zu betrachten. Darum werfen wir heute einen Blick auf die Solarthermie. Sie nutzt die Sonnenenergie, um warmes Wasser zu erzeugen. Damit bietet sie eine grüne Alternative zu herkömmlichen Energiequellen und leistet einen wichtigen Beitrag zum Umweltschutz. Gleichzeitig spart das System natürlich Heizkosten ein.
Durch die Umwandlung von Sonnenlicht in Wärmeenergie kann die Solarthermie eine zentrale Rolle in der Versorgung von Haushalten mit warmem Wasser und dem Betrieb der Heizung spielen. Trotzdem wird über die Solarthermie im Vergleich zu Photovoltaik wenig gesprochen. Auch der Blick aus dem Fenster lässt uns viel mehr PV-Systeme erhaschen als Solarthermieanlagen. Aber warum ist das eigentlich so? Wir bringen alle wichtigen Details zur Solarthermie ans Sonnenlicht.
Alles Solar: Wo ist der Unterschied zwischen Photovoltaik und Solarthermie?
Häufig hören wir von Solaranlagen als Synonym für Photovoltaik. Doch eigentlich ist das gar nicht richtig – zumindest nicht nur. Denn auch die Solarthermie fällt unter die Solaranlagen. Logisch, schließlich nutzen beide Technologien die Kraft der Sonne, um Energie herzustellen – nur sind das eben zwei verschiedene Energien.
Photovoltaik verwandelt Sonnenstrahlen in Strom. Solarthermie in thermische Energie, also Wärme. Während wir mit einer PV-Anlage unsere Stromkosten senken – und vielleicht noch die Tankrechnung, weil wir ein E-Auto via Photovoltaik laden – geht es mit der Solarthermie den Heizkosten an den Kragen. Klingt beides gut? Finden wir auch und schauen uns darum heute die Solarthermieanlagen einmal genauer an.
Wie funktioniert Solarthermie?
Solarthermische Anlagen wandeln Sonnenlicht in Wärme um. Sie nutzen dazu sogenannte Solarthermie-Kollektoren (auch Sonnenkollektoren genannt). Diese Kollektoren bestehen in der Regel aus einem Absorber, der Sonnenstrahlen aufnimmt, einem Wärmeträgermedium, das die gewonnene Wärme transportiert, und einer Isolationsschicht, um die Wärmeverluste zu minimieren.
Die Kollektoren der Solarthermie werden auf dem Dach montiert und absorbieren dort die Wärme der Sonnenstrahlen. Mit dieser thermischen Energie erwärmen sie dann ein Wärmeträgermedium (meist Wasser mit Frostschutzmittel oder spezielle Wärmeträgeröle). Das Wärmeträgermedium wiederum transportiert die Wärme anschließend zu einem Speicher oder direkt zum Verbraucher. Mit der Temperatur wird dann beispielsweise Brauchwasser erwärmt oder die Heizung unterstützt.
Flach oder Vakuum? Die beiden Kollektoren der Solarthermie
Die Kollektoren von Solarthermieanlagen lassen sich grundsätzlich in zwei Kategorien einteilen: Flachkollektoren und Vakuumröhrenkollektoren. Beide absorbieren die Sonneneinstrahlung mit ihrer dunklen Oberfläche – aber in ihrem Aufbau unterscheiden sich die beiden Solar-Kollektoren.
Flachkollektoren sind die simplere Art der Solarthermie-Kollektoren. Sie bestehen aus einer flachen Glasplatte, die über einem dunkel gefärbten Absorber liegt. Der Absorber ist mit Kanälen durchzogen, in denen das Wärmeträgermedium fließt. Flachkollektoren sind etwas einfacher zu installieren und relativ kostengünstig. Dafür haben sie jedoch eine geringere Effizienz, besonders bei kühlerem Wetter.
Die Alternative bilden Vakuumröhrenkollektoren. Sie bestehen aus mehreren Glasröhren, die nebeneinander angeordnet sind. Innerhalb dieser Röhren befindet sich jeweils eine kleinere, mit dem Absorber beschichtete Röhre. Im Raum zwischen den beiden Röhren befindet sich ein Vakuum, das Wärmeverluste minimieren soll. Ein ähnliches Prinzip kennen wir beispielsweise von Thermoskannen. Die Vakuumröhrenkollektoren sind durch ihre Isolierung effizienter als Flachkollektoren, insbesondere bei niedrigen Außentemperaturen und diffuser Sonneneinstrahlung. Dafür sind sie in der Herstellung und damit natürlich auch in der Anschaffung teurer.
Die vielfältigen Einsatzbereiche der Solarthermie
Die Solarthermie zeigt sich flexibel und liefert Wärme für das Trink- und Duschwasser oder auch zur Unterstützung der Heizung. Im Sommer kann sie das Wasser des Pools erwärmen – oder mit der entsprechenden Technik auch zum Kühlen von Räumen genutzt werden. Bei der Investition in Solarthermie sollten sich Hausbesitzer also immer die Frage stellen: Brauche ich die Wärme der Solarthermie nur für Trinkwasser oder auch zur Heizungsunterstützung? Doch was empfiehlt sich hier für eine möglichst effiziente Nutzung der Sonnenenergie?
Wann und wie lohnt sich Solarthermie?
Wenn wir über die Integration von Solarthermie in unserem beispielhaften Einfamilienhaus nachdenken, wollen wir natürlich die lohnendste Lösung finden, um den Heizkosten aufs Dach zu steigen. Dabei sollten wir unsere Anforderungen und Wünsche an die Solarthermie immer mit den Gegebenheiten vor Ort zusammenbringen. Doch vorher noch schnell eine Info zur Motivation: Eine Anlage für Solarthermie mit einer Größe von 10 Quadratmetern kann im Jahr rund 3.000 bis 4.000 kWh Erdgas sparen*.
Solarthermie zur Trinkwassererwärmung
Wollen wir die Solarthermie nur zur Trinkwassererwärmung nutzen, brauchen wir dazu eine verhältnismäßig kleine Kollektorfläche. Schon mit wenigen Quadratmetern können wir unser Trinkwasser im Normalfall mit Hilfe einer solarthermischen Anlage erwärmen. Vor allem im Sommer dürften wir die Sonnenenergie so nutzen, dass wir unseren Bedarf an Warmwasser komplett decken können. Während sonniger Winterperioden sollte die Solarthermie in der Lage sein, unser Trinkwasser wenigstens vorzuwärmen.
Da wir das warme Nass vom Dach natürlich nicht immer direkt verbrauchen können (oder wollen), kommt ein Speicher zum Einsatz. Warmwasserspeicher sind in der Regel gut isolierte Behälter, die das durch die Anlage erwärmte Wasser aufnehmen, bis es benötigt wird. Sie variieren in Größe und Konstruktion, abhängig von den Anforderungen des Haushalts. Das Warmwasser für unsere Dusche haben wir damit schon mal abgehakt, aber wie sieht es mit der Heizung aus?
Solaranlagen für Warmwasser und zur Heizungsunterstützung
Denken wir unsere Solarthermieanlagen etwas größer bzw. haben wir ausreichend Platz auf dem Dach, wollen wir die umweltfreundliche Wärmeerzeugung auch zum Heizen nutzen. Dafür muss nicht nur die Kollektorfläche größer sein, wir brauchen auch einen größeren Speicher. Das verursacht natürlich entsprechend höhere Anschaffungskosten, als wenn ein bescheidener Trinkwasserspeicher ausreichend für uns ist. Das Gute an der Verbindung zwischen Solarthermie und Heizwärme ist dabei, dass sich die solarthermisch betriebene Anlage mit jeder Art von Heizung koppeln lässt. Häufig bieten die Anlagen auch eine Integration in das Smart Home bzw. in Home Energy Management Systeme.
Solarthermie mit Wärmepumpe
In Kombination mit einer Wärmepumpe entfaltet die Solarthermie ein großes Potenzial. Denn wenn beispielsweise das Wasser, das die Heizung auf Temperatur bringen muss, bereits durch die Solarthermie vorgeheizt wurde, benötigt die Wärmepumpe weniger Energie und das gesamte System läuft effizienter. Alternativ zur Solarthermie lässt sich die Wärmepumpe auch mit Photovoltaik kombinieren. Dann wird der Strom, den die Wärmepumpe für die Heizung benötigt, einfach auf dem eigenen Dach produziert. Auch damit findet grüne Energie Einsatz und sowohl Strom als auch Heizung laufen sehr kosteneffizient mit der Kraft aus Solar.
Wie viel Platz und Budget braucht die Solarthermie?
Viel oder wenig Platz ist natürlich immer Ansichtssache. Darum helfen wir der nötigen Dimensionierung für Solarthermie ein wenig auf die Sprünge. Und wie immer spielen natürlich auch die Kosten eine Rolle.
Platzbedarf der Solarthermie
Möchten wir die Solarenergie nur für Warmwasser nutzen, sollten die Sonnenkollektoren eine Größe von 3 bis 6 Quadratmetern einnehmen dürfen*. Hier empfiehlt sich dann ein Trinkwasserspeicher von 250 bis 350 Litern*. Wollen wir die Solarthermie mit unserer Heizungsanlage koppeln und sowohl Warmwasser als auch Heizung speisen, sollte das solare Platzangebot auf dem Dach 9 bis 20 Quadratmeter aufweisen und der Speicher rund 500 bis 1.500 Liter beherbergen.*
Kosten für die Wärme aus Sonnenenergie
Nach Einschätzung der Verbraucherzentrale sollten wir für einen nachträglichen Einbau einer Anlage für Solarthermie in einen Altbau rund 6.000 bis 10.000 Euro einplanen, wenn wir sie nur zur Warmwasserbereitung nutzen wollen. Soll zusätzlich auch warmes Heizungswasser herausspringen, braucht es ein Budget von 9.000 bis 17.000 Euro.*
*Quelle: Verbraucherzentrale
Sonne gut, alles gut: Der optimale Standort einer Solarthermieanlage
Wie wir schon gelernt haben, ist eine Anlage für Solarthermie eine Solaranlage – und genau wie in der Photovoltaik spielt der passende Standort daher eine große Rolle. Denn schließlich wollen wir unsere Kollektoren (ob in der Solarthermie oder Photovoltaik) stets bestens beschienen wissen. Doch worauf gilt es dabei zu achten?
Lage, Lage, Lage – und Neigung
Die Funktionsweise von Solaranlagen macht eine Sache unverzichtbar: Sonne. Daher gilt bei Anlagen der Solarthermie ebenso wie in der Photovoltaik: unverschattete Dächer mit Südausrichtung sind optimal. Mäßige Abweichungen nach Ost und West bringen dabei ebenfalls noch sehr gute Erträge. Lediglich der Blick gen Norden lässt unsere Solar-Träume schattig aussehen.
Natürlich gilt es außerdem darauf zu achten, dass die Solaranlage auf dem Dach nicht durch Bäume, andere Gebäude, Schornsteine etc. verschattet wird, damit wir durch ihre Installation mächtig Energiekosten sparen. Hier punktet die Solarthermie übrigens gegenüber der Photovoltaik, denn Solarthermieanlagen lassen sich (wenn die Gegebenheiten passen) beispielsweise auch an einer Hauswand anbringen. Das ist bei Photovoltaik meist keine praktikable Idee.
In Bezug auf die Neigung empfiehlt sich bei Anlagen der Solarthermie ein Dach mit einer Neigung von 30 bis 60 Grad. Generell gilt: Für die Trinkwassererwärmung darf der Winkel niedriger sein, als es für die Kopplung mit der Heizung günstiger wäre.
Diese Vorteile bietet Solarthermie
Umweltfreundlich
Solarthermie reduziert den Bedarf an fossilen Brennstoffen und damit auch die CO2-Emissionen.
Effizient
Auf den Quadratmeter gesehen, ist die Effizienz höher als bei Photovoltaik. Bei der Speicherung hingegen ist das nicht unbedingt der Fall.
Vielseitig
Solarthermische Systeme können für die Warmwasserbereitung, Raumheizung und sogar zur Kühlung genutzt werden.
Kombinierbar
Solarthermie lässt sich meist problemlos mit anderen Heizungen kombinieren – beispielsweise mit einer Wärmepumpe.
Förderfähig
Es gibt attraktive Förderungen, mit denen Hausbesitzer bei der Investition sparen können.
Langlebig
Wie auch in der Photovoltaik sind die Kollektoren der Solarthermie langlebig. Hier ist ebenfalls mit 20 bis 30 Jahren zu rechnen.
Was sind die Nachteile von Solarthermie?
Anschaffungskosten
Solarthermieanlagen verlangen nach einer recht hohen Anfangsinvestition. Wer zum Beispiel auf effizientere Vakuumröhrenkollektoren setzt, muss auch mit höheren Kosten rechnen.
Speicherbarkeit
Es lässt sich immer nur ein begrenzter Vorrat an Wärme speichern. Insbesondere im Winter führt das meist dazu, dass die Energien aus der Solarthermie nicht ausreichen. Insgesamt ist die Effizienz direkt abhängig von der Verfügbarkeit und Intensität des Sonnenlichts.
Umbauten
Für die Installation und Montage der Kollektoren, Leitungen und Speicher müssen oft Umbauten vorgenommen werden, die je nach Gebäude mehr oder weniger umfangreich sein können. Die Photovoltaik-Technologie macht es uns da leichter.
Welche Förderung gibt es für eine Solarthermieanlage?
Damit wir mit der Investition in unsere Solaranlage nicht nur Heizkosten, sondern auch Geld bei der Anschaffung sparen können, wollen wir uns einmal die Möglichkeiten der Förderung ansehen. Schließlich ist die Energiewende doch auch ein wichtiges Ziel der Bundesregierung.
Bei der Suche nach einer Förderung für unsere Solaranlage werden wir bei der KfW fündig. Sie fördert eine Solarthermie-Anlage im Zuge einer umfassenden Sanierung. Werden dadurch mindestens die Anforderungen an ein Effizienzhaus 85 oder Effizienzhaus Denkmal erfüllt, gibt es den Wohngebäude-Kredit (261). Wer sein Haus oder seine Wohnung energieeffizient sanieren möchte, kann dabei bis zu 150.000 Euro Kredit je Wohneinheit für ein Effizienzhaus beantragen (für Sanierung und Kauf). Zudem gibt es einen Tilgungszuschuss zwischen 5 % und 45 % und eine zusätzliche Förderung für die Baubegleitung. Da lässt sich mit der Förderung der KfW schon einmal ordentlich sparen.** Alle Details zur Förderung gibt es direkt bei der KfW.
**Quelle: KfW
Weiterhin gibt es eine Förderung im Rahmen der BEG (Bundesförderung für effiziente Gebäude). Hier sollten Hausbesitzer unbedingt daran denken, den Antrag schon vor der Bestellung der Solaranlage zu stellen. Das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) stellt hier eine Liste der förderfähigen Anlagen zur Verfügung.
PV-Anlage vom Profi
Energieversum konzipiert und realisiert Ihre Anlage für Photovoltaik. Wir planen und montieren die Solaranlage, die optimal zu Ihren Bedürfnissen passt. Mit der Stromerzeugung aus Ihrem eigenen PV-Kraftwerk sparen Sie Energiekosten und setzen mit der Investition in Sonnenenergie ein wichtiges Zeichen für den Umweltschutz. Dabei lässt sich nicht nur die hauseigene E-Mobilität integrieren, die Heizung kann über eine Wärmepumpe ebenfalls mit in das Energie-Gesamtsystem einbezogen werden.
