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Heizsysteme im Überblick: Solarthermie für Warmwasser und Heizungsunterstützung

Hier erfahren Sie alles, was Sie über Kosten, Funktionsweise, Aufbau, Wirtschaftlichkeit, Vorteile und Nachteile von Solaranlagen wissen müssen – und was der Unterschied zwischen Solarthermie und Photovoltaik ist.

Inhaltsverzeichnis

  1. Die Sonne nutzen: Mit Solarthermie und Photovoltaik
  2. Was sind die Vor- und Nachteile der Solarthermie?
  3. Solarthermie für die Warmwasserbereitung
  4. Solarthermie für die Heizung
  5. Kosten und Amortisierung von Solarthermieanlagen
  6. Dimensionierung Solarthermie-Kollektoren und -Speicher
Solarthermie Systeme und Technik: WOLF Showroom

Die Sonne nutzen: Mit Solarthermie und Photovoltaik

Wer sein Haus mit umweltfreundlicher Energie und Wärme versorgen will, denkt zunächst an unsere Sonne. Dabei gibt es zwei grundsätzlich unterschiedliche Arten, die Sonnenstrahlen effektiv für Heizung, Warmwasser und Strom zu nutzen: die Solarthermie und die Photovoltaik.

Der Unterschied: Laut Definition von Photovoltaik wird Sonnenlicht in Strom umgewandelt. Dieser wird entweder sofort genutzt, ins Stromnetz eingespeist oder in Akkus vor Ort gespeichert. Bei der Solarthermie nehmen die Kollektoren auf dem Dach hingegen die Wärme der Sonne auf und speichern sie in einem Wärmespeicher (meist ein Warmwasserspeicher) im Haus.

Wie funktioniert Solarthermie?

Solarthermie bedeutet, dass Sonnenenergie in thermische Energie umgewandelt wird. Die Solaranlage basiert auf einem geschlossenen Kreislauf, der mit Solarflüssigkeit gefüllt ist. In den Solarkollektoren wird diese durch die Sonne erwärmt und in einen gut isolierten Warmwassertank transportiert, den Wärmespeicher. Hier übergibt die Solarflüssigkeit mithilfe eines Wärmetauschers die Wärme an das Heizwasser oder Warmwasser, wo es so lange gespeichert wird, bis Sie es im Haushalt benötigen.

Aufbau einer Solarthermieanlage Grafik
Die von den Solarkollektoren eingefangene Sonnenenergie wandelt die Solarthermieanlage in Wärme um. Ein Pufferspeicher kann sie für den späteren Bedarf bevorraten.

Wie funktioniert Photovoltaik?

Bei der Photovoltaik (auch: Fotovoltaik oder kurz PV) wird das Sonnenlicht nicht wie bei der Solarthermie in Wärme, sondern in Strom umgewandelt. Dies geschieht in der Regel in Solarzellen. Diese erzeugen Gleichstrom, der vor der Nutzung in Wechselstrom umgewandelt werden muss. Insgesamt ist die Photovoltaik eine komplexere Technologie und bei Weitem nicht so effizient wie die Solarthermie.

Photovoltaik spielt im Gegensatz zur Solarthermie in der Regel keine Rolle beim Heizen. Abgesehen von einer Ausnahme: als Stromlieferant für eine Wärmepumpe.

Solarthermie und Photovoltaik im Vergleich: Wirkungsgrad ist entscheidend

Der für Sie als Verbraucher entscheidende Unterschied zwischen den beiden Technologien liegt im Wirkungsgrad – also dem Verhältnis zwischen zugeführter und nutzbarer Energie. Die zentrale Frage bei der Solarenergie lautet „Wie viel Energie aus Sonnenstrahlen wird effektiv in nutzbare Wärme beziehungsweise Strom umgewandelt?“.

Den Vergleich gewinnt hier eindeutig die Solarthermie mit Wirkungsgraden von rund 50% gegenüber PV-Anlagen mit rund 20%. Solarthermie-Kollektoren haben zum Teil sogar Wirkungsgrade von bis zu 90%. Allerdings treten durch den Transport der Solarflüssigkeit und die Übergabe an den Wärmespeicher immer Verluste auf. Deshalb sind die oben genannten 50% eine realistischere Größe bezüglich des Wirkungsgrads.

Was sind die Vor- und Nachteile der Solarthermie?

Da beim Heizen hauptsächlich Solarthermieanlagen relevant sind, wollen wir Ihnen hier vor allem die Vor- und Nachteile der Solarthermie aufzeigen.

Pro

  • Die Solarthermieanlage unterstützt und entlastet Ihren Hauptwärmeerzeuger, sodass dieser seltener anspringen muss. Im Sommer vielleicht sogar fast gar nicht mehr.

  • Sie verbrauchen weniger Heizöl oder Gas. Somit entlasten Sie die Umwelt und sind unabhängiger von steigenden Preisen.

  • Die Solarthermieanlage stößt kaum CO2 aus und ist damit eine der ökologischsten Heizungslösungen.

  • Sie erhalten kostenlose Wärmeenergie bei nur minimalem Stromverbrauch für die Pumpe.

  • Sobald sich die Anlage amortisiert hat, erhalten Sie also quasi kostenlose Wärme.

  • Sie können je nach Bedarf, Ausgangssituation Ihres Hauses, Budget etc. flexibel wählen, ob die Solaranlage bei der Warmwasserbereitung oder zusätzlich auch beim Heizen unterstützen soll.

  • Falls Sie Solarthermie zum Beispiel ausschließlich für die Warmwasserbereitung nutzen, können Sie bis zu 50% Ihres Bedarfs durch eine Solaranlage decken.

Contra

  • Nicht jedes Gebäude ist aufgrund seiner Ausrichtung für eine Solarthermieanlage geeignet.

  • Ein Installateur muss die Anlage regelmäßig warten.

  • Im Haus benötigen Sie Platz für den Solarspeicher. Der speichert die Wärme, wenn die Sonne keine Energie liefert, also zum Beispiel über Nacht oder bei schlechtem Wetter.

  • Bauliche Maßnahmen für zusätzliche Leitungen zwischen Dach und Speicher sind in der Regel nötig.

  • Es fallen hohe Investitionskosten im Vergleich zu anderen Heizungsarten an. Solarthermie bietet im täglichen Betrieb jedoch ein umso größeres Sparpotenzial.

Solarthermie für die Warmwasserbereitung

Haben Sie eine südlich ausgerichtete Dachfläche mit einer Neigung um die 50 Grad oder Platz auf Ihrem Grundstück mit unverstelltem Blick nach Süden? Dann könnten Sie in Zukunft bis zu 50% Ihrer Energie für die Warmwasserbereitung von Ihrer Solarthermieanlage erhalten.

Dies ist nicht nur die preiswerteste Solarthermie-Lösung, sie nimmt auch verhältnismäßig wenig Platz auf dem Dach ein und erzielt schon mit kleiner Kollektorfläche gute Erträge. Das heißt konkret, dass Ihre Anlage im Sommer Ihren Warmwasserbedarf fast komplett deckt.

Solarthermie für die Heizung

Eine Solarthermieanlage kann auch die Kosten für die Beheizung Ihrer Wohnräume deutlich senken. Dies geschieht in Kombination mit einem anderen Wärmeerzeuger, wie einer Gasheizung, Ölheizung oder einer Wärmepumpe. Die Solarkollektoren reichen nämlich in der Regel im Winter nicht, um Ihr Haus zu beheizen. Sie können aber auf jeden Fall – über das komplette Jahr gesehen – den Brennstoffverbrauch und den CO2-Ausstoß deutlich senken.

Auch hier benötigen Sie einen sonnigen, nach Süden ausgerichteten Standort. Für diesen Typ von Solarthermie-Heizung brauchen Sie aber mehr Kollektorfläche: im Schnitt 7 bis 15 m2. Bei der ausschließlichen Warmwasserunterstützung können Sie schon mit 3 bis 5 m2 auskommen.

Heizungsbauer finden

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Natürlich hängt die benötigte Fläche von vielen Faktoren ab, wie dem Standort des Hauses oder ob Sie einen Flach- oder Röhrenkollektor wählen – aber dazu im Detail mehr im Kapitel zur Dimensionierung. In jedem Fall spart eine Anlage für Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung selbstverständlich noch mehr Heizkosten ein.

Kosten und Amortisierung von Solarthermieanlagen

Die Kosten für eine Solarthermieanlage liegen zwischen knapp 5.000 und 20.000 Euro. Das ist eine sehr weite Spanne, die vor allem davon abhängt, wie Sie diese Technik nutzen wollen. Brauchen Sie die Solarenergie nur für Ihr Warmwasser? Oder wollen Sie eine Solarheizung als Komplettanlage? Diese Entscheidung beeinflusst maßgeblich, wie viel Kollektorfläche Sie benötigen. Das hat wiederum Auswirkungen auf die Kosten.

Außerdem sind Flachkollektoren günstiger, die teureren Röhrenkollektoren aber kleiner und effizienter. Schließlich ist ein weiterer nicht unerheblicher Kostenfaktor, wie gut Ihr Haus gedämmt ist (bei schlechter Dämmung brauchen Sie mehr Kollektorfläche für denselben Ertrag), und wie viele Rohre und Leitungen verlegt und Pumpen angeschafft werden müssen.

In den folgenden Beispielen haben wir drei Szenarien für Sie ausgerechnet, die Ihnen etwas Orientierung geben sollen. Grundlage ist jeweils ein Einfamilienhaus mit vier Personen.

Solarthermie für Warmwasser mit Flachkollektoren

Kostenfaktor
Kosten
Kollektor 6 m2
2.000 - 3.500 Euro
300 Liter Speicher
1.400 Euro
Installation inkl. Rohre, Pumpe und Montage
2.000 Euro
Geschätzte Gesamtkosten
5.400 - 6.900 Euro

Solarheizung und Warmwasser mit Flachkollektoren

Kostenfaktor
Kosten
Kollektor 16 m2
4.800 - 5.000 Euro
1.000 Liter Speicher
3.500 Euro
Installation inkl. Rohre, Pumpe und Montage
2.000 Euro
Geschätzte Gesamtkosten
10.300 - 10.500 Euro

Solarthermie für Warmwasser mit Röhrenkollektoren

Kostenfaktor
Kosten
Kollektor 8 m2
5.000 Euro
1.000 Liter Speicher
3.500 Euro
Installation inkl. Rohre, Pumpe und Montage
2.000 Euro
Geschätzte Gesamtkosten
10.500 Euro

Dimensionierung Solarthermie-Kollektoren und -Speicher

Der Solarertrag hängt nicht nur vom Wirkungsgrad Ihrer Anlage ab, sondern auch von der jährlichen Sonneneinstrahlung in Ihrer Region. Auch sollten Sie Aufstellungsort (sonnig, nach Süden) und Neigung (um die 50 Grad) einhalten für eine optimale Sonnenlicht-Ausbeute. Diese sollte bei zirka 450 bis 600 kWh pro Quadratmeter Kollektorfläche liegen.

Sind die Aufstellungsbedingungen nicht ideal, brauchen Sie eine größere Kollektorfläche um denselben Ertrag zu erzielen. Sie haben nicht genug Platz zur Verfügung? Dann lohnt es sich über einen Röhrenkollektor nachzudenken. Dieser ist zwar teurer als ein Flachkollektor, erzielt aber auf einer kleineren Fläche einen höheren Ertrag.

Faustformel

  • Wie die Solarheizung dimensioniert ist, hängt neben diesen Faktoren maßgeblich von Ihrer Haushaltsgröße ab.

  • Im Schnitt können Sie mit 1 bis 1,5 m2 Flachkollektorfläche pro Person und Haushalt nur für die Warmwasserunterstützung rechnen.

  • Bei einer Heizungsunterstützung haben Sie deutlich mehr Platzbedarf, etwa 2,5 m2 pro Person.

Zur Dimensionierung der Anlage gehört auch der Warmwasserspeicher. Fragen Sie hierzu auf jeden Fall Ihren Installateur, denn der Wärmespeicher sollte weder zu klein noch zu groß sein.  Ein zu kleiner Speicher kann beispielsweise an sonnigen Tagen nicht den gewünschten Ertrag einfahren und lässt Sonnenenergie ungenutzt. Bei einem zu großen Tank erreichen Sie hingegen den gewünschten Ertrag nur selten.

Als Berechnungsgrundlage braucht eine Person im Schnitt 40 Liter 60°C warmen Wassers am Tag. Als Grundregel hat sich bewährt von 50 Liter Speichervolumen pro Quadratmeter Flachkollektorfläche beziehungsweise 70 Liter pro Quadratmeter für Röhrenkollektoren auszugehen.

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