Solarthermie

Was ist Solarthermie?

Unter Solarthermie versteht man Sonnenergie, welche durch Umwandlung nutzbar gemacht wird. Über einen Wärmetauscher wird die Energie der Sonnenstrahlen umgewandelt und zur Erwärmung von Brauchwasser verwendet, welches dem Haushalt zur Verfügung steht. Das erwärmte Wasser kommt beispielsweise zum Duschen, Baden, für den Abwasch oder in der Heizungsanlage zum Einsatz. Mit einer Solarthermieanlage auf dem Dach nutzen Sie also die kostenlosen Sonnenstrahlen, Heizen emissionsfrei sowie umweltfreundlich und sparen zudem effektiv Energiekosten.

Unterschied Solarthermie und Photovoltaik

Sowohl die Solarthermie, als auch die Photovoltaik nutzen die Sonnenwärme unter Verwendung modernster Technik als Energieträger. Dabei besteht der Unterschied beider Anlagen darin, dass Solarthermie zur Wärmeerzeugung und Photovoltaik zur Stromerzeugung verwendet wird. Auch in der Anlage selbst lassen sich Unterschiede erkennen: Während man bei Photovoltaik von Solarmodulen spricht, die zumeist eine blaue Farbe besitzen, sind die Solarkollektoren bei der Solarthermie eher schwarz oder sogar röhrenförmig. Umgangssprachlich spricht man aber bei beiden Systemen von Solaranlagen, die auf dem Dach eines Hauses installiert werden. Dabei nimmt die Photovoltaikanlage zumeist wesentlich mehr Dachfläche ein, da überschüssiger Strom an das öffentliche Stromnetz abgegeben und mit Einspeisevergütungen honoriert wird. Eine Solarthermieanlage hingegen ist exakt auf den Verbrauch des jeweiligen Hauses abgestimmt.

Funktionsweise von Solarthermieanlagen

Die Solarflüssigkeit ist der Wärmeträger in einer Solar-
thermieanlage

Basis einer Solarthermieanlage sind die Solarkollektoren auf dem Dach. Dabei unterscheidet man in Flachkollektoren und Röhrenkollektoren. Innerhalb der Solarkollektoren befindet sich eine Wärmeträgerflüssigkeit (Solarflüssigkeit), welche die Energie der Sonnenstrahlen aufnimmt und an einen Wärmespeicher im Haus weiterleitet. In Verbindung mit einer Feuerstätte ist dies meist ein Pufferspeicher mit integriertem Wärmetauscher. Das im Pufferspeicher befindliche Wasser wird über den Wärmetauscher erhitzt und steht als Heizungs- oder Brauchwasser zur Verfügung. Die abgekühlte Wärmeträgerflüssigkeit fließt anschließend zu den Solarkollektoren zurück und kann erneut den Heizkreislauf durchlaufen.

Weitere Informationen dazu finden Sie auch in unserem Blogartikel unter „Solarthermie – Das Heizpotenzial der Sonne, einfach erklärt“.

Röhrenkollektoren und Flachkollektoren

Als Solarkollektoren einer Solaranlage kommen sowohl Röhrenkollektoren, als auch Flachkollektoren zum Einsatz. Dabei sind beide Kollektoren ähnlich aufgebaut: Eine Solarflüssigkeit durchströmt die Röhren, welche von einem Absorber umgeben sind. Der Absorber ist das wichtigste Element des Kollektors, da er für die Aufnahme der Sonnenstrahlen verantwortlich ist.

Die beiden Kollektortypen unterscheiden sich vor allem bezüglich des Absorbers: Bei einem Röhrenkollektor ist jede einzelne Röhre von einem Absorber umschlossen. Bei einem Flachkollektor hingegen liegen die Röhren zwischen flachen Absorberplatten. Da die Kontaktfläche zwischen Röhre und Absorber beim Röhrenkollektor wesentlich größer ist, erzielt dieser auch einen höheren Wirkungsgrad. Zudem bieten die Rundabsorber eine bessere Fläche für seitlich einfallendes diffuses Licht, wodurch sie vor allem in der dunklen Jahreszeit bessere Wärmeleistungen erbringen.

In Deutschland am meisten verbreitet sind Flachkollektor-Solarthermieanlagen. Diese haben einen guten Wirkungsgrad und werden vor allem zur Warmwasserbereitung in privaten Haushalten eingesetzt. Zwar kann der Flachkollektor auch zur Heizungsunterstützung genutzt werden, allerdings ist in diesem Fall eine hinreichend große Kollektorfläche auf dem Dach nötig. Meist werden für die Heizungswärme Röhrenkollektoren verwendet, die einen höheren Wirkungsgrad besitzen, jedoch auch wesentlich höhere Gesamtkosten verursachen.

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Was muss ich beim Kauf einer Solarthermieanlage beachten?

Vor dem Kauf einer Solaranlage, muss der jeweilige Einsatzzweck berücksichtigt werden. Soll die Anlage nur zur Warmwasserbereitung oder auch zur Heizungsunterstützung genutzt werden? Daraus resultiert dann auch die Wahl des jeweiligen Kollektors sowie dessen Größe.

Solaranlagen für die Brauchwassererwärmung werden im Regelfall mit 3 bis 7 m² Größe geplant. Der wirtschaftliche Nutzen sollte jedoch unbedingt im Vorfeld geprüft werden. Voraussetzung ist ein Brauchwasserspeicher.

Solaranlagen zur reinen Heizungsunterstützung kommen meist in Industrie- und Gewerbeanlagen zum Einsatz. Dadurch fallen die Anlagen oft groß aus (ab ca. 20 m²). Voraussetzung ist ein Pufferspeicher mit Solarwärmetauscher.

Kombinierte Solaranlagen für die Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung haben eine Flächengröße beginnend zwischen 7 und 9 m². Dadurch besteht für diese Anlagen eine Fördermöglichkeit durch das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA). Die genaue Dimensionierung der Fläche ist vom Gebäude, den Nutzungsfaktoren und dem individuellen Wärmebedarf abhängig. Oftmals sind diese Solaranlagen ähnlich günstig wie Anlagen zur Warmwasserbereitung. Mehr über die BAFA-Förderungen lesen Sie in unserem BAFA-Ratgeber. Voraussetzung ist ein Pufferspeicher mit Brauchwasser oder ein Hygienespeicher, jeweils mit Solarwärmetauscher.

Auf einem Flachdachständer montierte Röhrenkollektoren

Ist mein Haus für eine Solarthermieanlage geeignet?

Prinzipiell kann eine Solaranlage auf nahezu jedem Haus installiert werden. Die Sonneneinstrahlung in Deutschland ist überall dafür geeignet, um Solarthermie wirtschaftlich zu betreiben. Idealerweise besitzt das Dach eine Südausrichtung sowie einen Neigungswinkel von etwa 30 Grad. Aber auch Abweichungen von 30 % nach Ost oder West sind möglich. Einzig ein Dach mit Nordausrichtung eignet sich nicht für die Solarthermie. Auf Flachdächern kann die Anlage auf einem Gestell im optimalen Neigungswinkel installiert werden.

Neben der Anbringung auf dem Dach, ist es auch möglich den Solarkollektor an der Hausfassade anzubringen oder als Freiflächenanlage im Garten aufzustellen. Wichtig ist in jedem Fall, dass die Statik des Gebäudes eine Installation des Kollektors erlaubt.

Welchen Nutzen bringt eine Solaranlage?

Wirtschaftliche Vorteile der Solarthermie:

Solarthermie reduziert Ihre Heizkosten für die Brauchwassererwärmung und Heizung. Eine übliche Brauchwasseranlage mit ca. 6 m² Fläche hat einen solaren Deckungsanteil von ca. 50-70 % der Brauchwassererwärmung. Bei einer Solaranlage für Warmwasser und Heizungsunterstützung beträgt die Gesamtdeckungsrate ca. 10-30 % für Heizung und Brauchwasser. Je nach Solarfläche und Gegebenheiten kann es hier zu Abweichungen kommen.

Ökologische Vorteile der Solarthermie:

Die Lebensdauer unserer Solaranlagen liegt bei 20 bis 30 Jahren. Manche Flachkollektoren halten auch 40 Jahre und länger. Die bei der Herstellung eingesetzte Energie ist bereits nach etwa drei Jahren eingespart. Solarthermieanlagen reduzieren den CO₂-Verbrauch lokal vor Ort und sorgen dank ihrer hohen Langlebigkeit dafür, dass auch die nächste Generation mit grüner Energie versorgt wird.

Komfort-Vorteile der Solarthermie:

Ein weiterer Vorteil ist der Gewinn an Komfort. Ihr Kaminofen oder die Ölheizung bleibt länger außer Betrieb, da die Wärme automatisch von der Solaranlage produziert wird. Ihr Heizaufwand wird somit geringer und zudem sparen Sie beim Brennstoff.

Die Planung der Solaranlage: Welche Faktoren müssen berücksichtigt werden?

Wir raten bei bei der Planung einer Solarthermie-Anlage dringend davon ab, die Größe nach Faustformeln auszulegen. Stattdessen empfehlen wir, die tatsächlichen Gegebenheiten und das Nutzungsverhalten zu analysieren. Das sind beispielsweise folgende Daten:

• Ausrichtung der Kollektoren (Südabweichung)
• Dachneigung
• Verschattung, z. B. durch Nachbarhäuser oder Bäume
• Leistungsdaten der gewünschten Kollektoren
• Heizkreis- und Brauchwassertemperaturen
• Anzahl der Bewohner im Haus (einschließlich künftiger Familienplanung)
• zu beheizende Fläche
• Leitungslänge von Dach bis Pufferspeicher
• Heizkosten bzw. Verbrauchsdaten (Einsparpotenzial)
• Sanierungszustand/Wärmebedarf des Gebäudes
• Standort bzw. zu erwartende Sonnenstunden
• bauliche Gegebenheiten (verfügbare Fläche auf dem Dach; welche Speichergröße passt in den Keller etc.)

Gern geben wir eine Empfehlung für die passende Kollektorfläche ab, bevor Sie die Solaranlage kaufen. Bitte erteilen Sie uns dazu Auskunft zu den o. g. Faktoren. Für genaue Werte wenden Sie sich am besten an Ihren Energieberater (unabhängige Berater stellt z. B. die Verbraucherzentrale). Bitte beachten Sie, dass bei sehr ungünstigen Gegebenheiten ggf. kein wirtschaftlicher Nutzen zustande kommt – beispielsweise bei einem Nord-Dach mit 10° Dachneigung und gegenwärtigen Heizkosten von 500 €. Deshalb ist eine gewissenhafte Kalkulation im Vorhinein das A und O.

Wie soll mein Dach ausgerichtet sein?

Im optimalen Fall zeigt das für die Solaranlage vorgesehene Dach nach Süden. Eine Abweichung von 30 Prozent nach Ost oder West verringert den Ertrag nur wenig. Auch auf einem Ost-West-Dach können mit Solarkollektoren auf beiden Seiten gute Erträge erzielt werden. Ein Dach mit Nordausrichtung eignet sich nicht für einen wirtschaftlichen Betrieb.

Welche Dachneigung ist optimal?

Die Dachneigung spielt ebenfalls eine große Rolle für den Ertrag der Solaranlage. Der perfekte Winkel ist wieder vom Verwendungszweck abhängig. Bei einer Solaranlage für Brauchwasser ist ein eher flacher Winkel sinnvoll (20-50°), da diese Anlagen vor allem im Sommer die Warmwasserversorgung sicherstellen sollen. Eine Solaranlage für Brauchwasser und Heizungsunterstützung soll hingegen auch in den Übergangszeiten und bestenfalls im Winter noch viel Wärme produzieren. Da in diesen Zeiten die Sonne tiefer steht, ist ein größerer Winkel von 45-70° zu empfehlen. Bei Anlagen ab 20 m² kann ein Winkel von bis zu 80° sinnvoll sein, um die Erträge im Winter und in der Übergangszeit zu optimieren und die Stagnationsgefahr im Sommer zu reduzieren. Auch größere Fassadenanlagen sind dafür gut geeignet.

Welche Komponenten benötige ich für meine neue Solaranlage?

Prinzipiell sind in unseren Komplettpaketen alle wichtigen Komponenten enthalten. Die Hauptbestandteile eine Solaranlage sind folgenden Teile (in der Reihenfolge vom Dach zum Keller):

1. Solarkollektoren als Röhrenkollektor oder Flachkollektor
2. Kollektorbefestigung, abhängig vom Untergrund
3. Verbindungsteile
4. Solarflüssigkeit
5. Solarleitung
6. Solarsteuerung mit mind. 2 Fühlern
7. Solarstation mit Hocheffizienzpumpe
8. Solarausdehnungsgefäß
9. Pufferspeicher, Brauchwasserspeicher oder Hygienespeicher je nach Anwendungsart

Fördermöglichkeiten für Solaranlagen

Das BAFA fördert schon seit vielen Jahren die regenerative Energieerzeugung. Solaranlagen zur Wärmeerzeugung erfuhren dabei in den letzten Jahren häufig eine Steigerung des Förderbetrages. So erhalten Sie aktuell folgende Förderungen (Stand 01.06.2018):

• Solaranlage für Warmwasser: mindestens 500 € oder 50 €/m²
• Solaranlage für Warmwasser und Heizungsunterstützung: mindestens 2.000 € oder 140 €/m²
• Solaranlagen ab 20 m² für Mehrfamilienhäuser ab 3 Wohneinheiten: 200 €/m²

Bei Fragen zu unseren Flachkollektoren, Röhrenkollektoren oder den Solarthermie-Komplett-Sets erreichen Sie uns telefonisch unter 0351 25930011 oder per E-Mail an info@kamdi24.de.