Menü

Solarthermie: Solarwärme für Warmwasser und Heizung

Stand:
On

Solarthermie – Kosten und Nutzen

Haushalte mit einem erhöhten Warmwasserbedarf oder einem Schwimmbad können besonders von solarthermischen Anlagen profitieren. Ab einer benötigten jährlichen Warmwassermenge von etwa 50 Kubikmetern (dies entspricht in etwa einem 3-Personenhaushalt mit einem täglichen Warmwasserverbrauch von 150 Litern) ist es sinnvoll, über eine solarthermische Anlage nachzudenken, denn dann wird spürbar Brennstoff eingespart.

Ebenfalls sinnvoll ist der Einsatz von Sonnenenergie, wenn bereits ein großer Warmwasserspeicher (Pufferspeicher) vorhanden ist, etwa bei Holzpelletkesseln und wenn die Solaranlage auch sonst gut ins Heizsystem passt. Aber: Für kleine Haushalte mit geringem Warmwasserbedarf ist eine Solaranlage eher unwirtschaftlich.

Amortisation

Ob die Einsparung an Brennstoff die Kosten einer Solaranlage innerhalb ihrer Lebensdauer ausgleichen wird, hängt neben dem genutzten Ertrag der Anlage auch von den Investitionskosten und den künftigen Energiepreisen ab. Legt man eine moderate Steigerung von jährlich 3 % zugrunde, amortisiert sich eine Solaranlage zur Trinkwassererwärmung für einen 4-Personen-Haushalt im Rahmen ihrer Lebensdauer. Unter bestimmten Bedingungen können auch Zuschüsse für Solaranlagen in Anspruch genommen werden. So rechnet sich die Investition noch schneller.

Brennstoffersparnis bei Warmwasserbereitung

Um den jährlichen Warmwasserbedarf von vier Personen zu decken, ist eine Energiemenge von etwa 4.200 Kilowattstunden (zum Beispiel Erdgas) notwendig (inklusive Wärmeverlusten durch Speicher und Leitungswege). Eine Solaranlage kann 50 bis 60 % davon übernehmen. Bei einem Energiepreis von 6,7 Cent pro Kilowattstunde (ct/kWh] bei Gas bringt die Anlage eine Energiekostenersparnis von 140 Euro im Jahr. Bei einer angenommenen Energiepreissteigerung von jährlich 3 % summiert sich das über 20 Jahre auf 3.800 Euro.

Brennstoffersparnis bei Heizungsunterstützung

Der Energiebedarf für Heizung und Warmwasser liegt in einem Standardneubau mit 150 Quadratmetern Wohnfläche bei etwa 15.000 Kilowattstunden im Jahr [kWh/a]. Eine Solaranlage kann 25 % davon übernehmen. Bei einem Energiepreis von 6,7 Cent pro Kilowattstunde (Endkunden-Gaspreis) bringt die Anlage eine Kostenersparnis von 250 Euro im Jahr. Bei einer angenommenen Energiepreissteigerung von jährlich 3 % summiert sich das über 20 Jahre auf 6.560 Euro.

Thermische Solaranlagen: Energiesparer

Die Lebensdauer von Solaranlagen beträgt 20 bis 30 Jahre. Die Investition in eine Solaranlage für ein Einfamilienhaus kann bei günstigen Randbedingungen im Bereich einer attraktiven Rendite liegen. Ökologisch gesehen sind thermische Solaranlagen immer »Energiesparmaschinen«. Bereits in etwa drei Jahren sparen sie die Energie, die zu ihrer Herstellung eingesetzt wurde. Zudem tragen Sie direkt vor Ort zu einer CO2-Reduzierung bei und prägen Ihren ökologischen Fußabdruck.

Durch steigende Energiepreise kann sich die Amortisationszeit einer Solaranlage deutlich verkürzen. Im Vergleich zur sinkenden Einspeisevergütung bei Solarstrom (Photovoltaik) steigt der Wert der gewonnenen Solarwärme mit steigenden Energiepreisen. Solch ein Gewinn muss nicht versteuert werden und steht als Vorteil den derzeit noch hohen Kosten gegenüber.

Solarthermieanlagen können auch den Stromverbrauch senken. Waschmaschinen und Geschirrspüler mit Warmwasseranschluss können an das von der Sonne erwärmte Wasser angeschlossen werden. So verbrauchen die Geräte keinen bzw. weniger Strom zum Aufheizen.

Heizungslabel

Viele neue Heizungen tragen seit 2015 ein Energielabel, ähnlich denen bei Haushaltsgeräten. Heizungsanlagen werden darauf in eine der Effizienzklassen A++ bis G eingestuft und im grünen, gelben oder roten Bereich platziert. Eine Solarthermie-Anlage verbessert die Effizienzklasse. Wir beantworten alle Fragen zum Heizungslabel.

Tipps:

  • Falls Sie eine neue Heizungsanlage oder einen neuen Warmwasserspeicher benötigen, sollten Sie darüber nachdenken, ob Sie eine Solarthermieanlage in Ihr System integrieren möchten. Kessel, Solaranlage und Speicher können zu diesem Zeitpunkt optimal aufeinander abgestimmt werden.
  • Muss Ihr Dach neu eingedeckt werden, können Sie bis zu 20 % an Montagekosten für eine Solaranlage sparen, wenn Sie diese gleichzeitig montieren lassen.
  • Berechnen Sie Ihren Warmwasserbedarf genau und dimensionieren Sie Ihre Anlage nicht größer als nötig. Denn die Wirtschaftlichkeit einer Solaranlage hängt entscheidend davon ab, ob Wärmebedarf und Anlagengröße im richtigen Verhältnis stehen.

Voraussetzungen für einen optimalen Ertrag

Der Ertrag einer Solaranlage hängt von Fläche, Ausrichtung und Neigung der Kollektoren ab. Ein noch so großer Wärmeertrag bringt jedoch keine Ersparnis, wenn das Warmwasser nicht benötigt wird. Deshalb sollten Solaranlagen in erster Linie auf den tatsächlich anfallenden Warmwasserbedarf hin geplant werden.

Um warmes Wasser zu bereiten, kann die Neigung der Kollektoren flach sein – die Sonne strahlt in den Sommermonaten relativ steil auf das Dach. Für eine Solaranlage mit Heizungsunterstützung bieten allerdings eine Dachneigung von 45-55 Grad und eine Ausrichtung nach Süden (bis zu einer Abweichung von 15 Grad) sehr gute Voraussetzungen. So können die Kollektoren auch im Herbst und Frühjahr das schräg einfallende Sonnenlicht auffangen und mit der gewonnenen Wärme große Anteile der benötigten Leistung für die Heizung abdecken. Bei einem weniger geneigten Dach gleicht eine etwas größere Kollektorfläche Ertragsverluste aus.

Um die Heizung zu unterstützen, sind niedrige Heizwasser-Vorlauftemperaturen und Flächenheizsysteme wie Fußboden- oder Wandheizungen besonders geeignet – sie werden mit Vorlauftemperaturen von 32°C bis maximal 35°C betrieben. Aber auch großflächige Heizkörper mit einer Vorlauftemperatur von maximal 45°C passen noch gut zu einer Solaranlage. Eher ungünstig sind kleine Heizkörper, denn ihre Vorlauftemperatur beträgt oft mehr als 50°C.

Dass sich Schatten auf die Kollektoren legen können ‒ etwa durch Schornsteine, Gauben, SAT-Empfänger, Nachbargebäude und Bäume ‒, sollte vermieden werden.


Größe der Solaranlage

Warmwasserbereitung

In der Regel werden für einen Vier-Personen-Haushalt 5-6 Quadratmeter Kollektorfläche und Pufferspeicher mit einem Volumen von 300-400 Litern benötigt, um 50-60 % des jährlichen Energiebedarfs für die Warmwasserbereitung über die Solaranlage zu decken. Grundlage der Auslegung ist der voraussichtliche Bedarf an Warmwasser, der etwa 25-30 % des gesamten Wasserverbrauchs beträgt. Werden zusätzlich Wasch- und / oder Spülmaschine mit Warmwasser versorgt, müssen 30-50 Liter pro Gerät hinzuaddiert werden.

Heizungsunterstützung

Hier werden von den Herstellern häufig Systeme mit mindestens 10-15 Quadratmetern Kollektorfläche mit Pufferspeicher zwischen 700 und 1.200 Litern angeboten. Als Auslegungsziel für den solaren Deckungsgrad (also wie viel Energie im Jahr von der solarthermischen Anlage gedeckt wird) am Heizwärmebedarf gilt bei dieser Kollektorfläche:

Altbauten: 10-20 %

Energiesparhäuser: 25-40 %

 

Tabelle

Komponenten einer Solaranlage

Zentrale Einheit einer Solaranlage sind die Solarkollektoren. Unter ihrer Glasoberfläche nimmt eine dunkel beschichtete Metallplatine, der Absorber, Sonnenstrahlen auf und wandelt sie in Wärme um. Auf seiner Rückseite ist ein meist aus Kupfer bestehendes Röhrensystem angebracht. In diesen Leitungen zirkuliert Wasser mit Frostschutzmittel und transportiert die Wärme zu einem Warm-Wasserspeicher.

In Deutschland werden vorwiegend Flachkollektoren und Vakuumröhrenkollektoren installiert. Beide Kollektortypen arbeiten nach demselben Absorberprinzip; allerdings sind die Leitungen, die die Wärme transportieren, und die Absorberflächen in den Vakuumröhrenkollektoren durch das sie umgebende Vakuum besser isoliert. Dieser Kollektortyp ist aber auch teurer.

Über das Rohrleitungssystem wird die heiße Solarflüssigkeit bis zum Solarspeicher transportiert. Wichtig ist eine gute Dämmung der Leitungen, um Verluste zu vermeiden. Die Solarkreispumpe befindet sich in der Solarstation und treibt den Kreislauf an. Hocheffizienz-Pumpen sind hier sinnvoll, da so der erforderliche Stromverbrauch auf ein Minimum reduziert werden kann. Die Regelung steuert die Umwälzpumpe für die Solarflüssigkeit und optimiert so den Wärmeertrag.

Speichersysteme

Da der Wärmebedarf im Haushalt zeitlich meistens nicht mit dem Sonnenertrag übereinstimmt, muss die Wärme über mehrere Tage in einem Warmwasserspeicher aufbewahrt werden können. Über den Solarkreiswärmetauscher wird die von den Kollektoren gesammelte Wärme in den Speicher eingespeist. Neben reinen Trinkwasserspeichern oder Heizwasserpufferspeichern werden auch kombinierte Geräte angeboten, in denen das Trinkwasser durch das Heizungswasser auf verschiedene Weisen erwärmt wird.

Gute Speicher zeichnen sich unabhängig von ihrer Bauart unter anderem aus durch:

  • Geringe Wärmeverluste: Mehr als 3°C sollte der Speicher über Nacht nicht abkühlen. Dafür sind Dämmstärken von mindestens 10 Zentimetern um die Speicherwand und 15 Zentimetern an Ober- und Unterseite mit einer Wärmeleitfähigkeit des Dämmstoffs von unter 0,035 W/(mK) üblich. Rohranschlüsse müssen besonders gut gedämmt und im unteren kalten Bereich des Speichers angeschlossen sein.
  • Lange Lebensdauer: Hochwertige Speicher bestehen aus emailliertem oder kunststoffbeschichtetem Stahl. Zu beachten ist der jeweils unterschiedliche Korrosionsschutz. Bei hohem Chloridgehalt des Wassers sollten reine Edelstahlspeicher nicht eingesetzt werden.

Prüfen Sie vor dem Kauf eines Speichers die Maße der Türen zum Aufstellraum – manche Pufferspeicher passen nicht durch übliche Türöffnungen.


Staatliche Förderung

Bei durchschnittlichen Heizkosten von 2.000 Euro pro Jahr (30.000 kWh/a) für ein Einfamilienhaus lassen sich mit einer Solaranlage dauerhaft bis zu 20 % der Energiekosten einsparen, also rund 400 Euro.

Für den Einbau von Solarkollektoren gibt es im Marktanreizprogramm des Bundes zur Förderung erneuerbarer Energien 140 Euro pro Quadratmeter Kollektorfläche (mindestens 2.000 Euro), wenn die neue Anlage (bis 40 Quadratmeter) sowohl die Warmwasserbereitung als auch die Heizung unterstützt. Ebenfalls erhalten auch Eigentümer für Solaranlagen zur reinen Trinkwassererwärmung eine Förderung in Höhe von 50 Euro pro Quadratmeter Kollektorfläche (mindestens 500 Euro). Zu dieser sogenannten Basisförderung winkt obendrein ein Kesselaustausch- bzw. Kombinationsbonus von 500 Euro, wenn:

  • mit der Installation der Solaranlage zugleich auch der alte Heizkessel ausgetauscht und durch einen Brennwertkessel,
    Holzpelletkessel oder eine Wärmepumpe ersetzt wird;
  • die Solarwärme in ein Wärmenetz eingespeist wird.


Doch aufgepasst: Den Kombinationsbonus gibt es nur, wenn der Fachbetrieb nach dem Einbau der neuen Heizung einen hydraulischen Abgleich vornimmt. Dieser stellt sicher, dass die Anlage richtig eingestellt wird, was wiederum Energie und damit Kosten spart.

Solarsysteme, die einen besonders hohen Anteil des Wärmebedarfs decken können, werden mit der so genannten Innovationsförderung bezuschusst. Diese ist höher als die Basisförderung.

Wird mit dem Einbau von Solarkollektoren außerdem die Heizungsanlage optimiert (zum Beispiel Einbau von Niedertemperaturheizflächen, verbesserte Regelung), erhalten Modernisierer einen Zuschuss von 10 % der Kosten mithilfe der sogenannten Zusatzförderung.

Seit 2016 gibt es beim Heizungspaket nun noch einen weiteren Zusatzbonus nach dem Anreizprogramm Energieeffizienz (APEE).

Dabei werden ausschließlich Solaranlagen gefördert die:

  • die die Heizung unterstützen
  • in ein bestehendes Heizsystem auf Basis von fossilen Energien und ohne Brennwert- oder Brennstoffzellentechnik eingebaut werden.
     

Diese Förderung umfasst 20 % der Basisförderung der Solaranlage (s.o.) und pauschal 600 Euro für die geforderten Maßnahmen zur Optimierung der Heizungsanlage.

Im Zusammenhang mit dem Einbau einer neuen Kollektoranlage ist auch die zusätzliche Förderung flankierender Maßnahmen möglich (etwa ein Ersatz und erstmaliger Einbau von Pufferspeichern; sofern nicht gefordert oder extra gefördert).