Solarthermie
Sonnenenergie für Heizung und Warmwasser

Was ist Solarthermie?

Solarthermie bezeichnet eine Technologie, bei der Sonnenenergie genutzt wird, um Wärme zu erzeugen. Es handelt sich dabei um eine Form der erneuerbaren Energiegewinnung, die die Strahlungsenergie der Sonne in nutzbare thermische Energie umwandelt. Sie wird mit röhrenförmigen Sonnenkollektoren auf dem Dach platziert und mit der Heizungsanlage verbunden. Die gewonnene Wärme kann für verschiedene Zwecke genutzt werden, wie zum Beispiel zur Warmwasserbereitung oder als Unterstützung für die Raumheizung.

Wie funktioniert Solarthermie?

Die Solarthermie nutzt Sonnenkollektoren, um die Strahlung der Sonne einzufangen und in nutzbare Wärme umzuwandeln. Es gibt verschiedene Arten von Kollektoren, darunter Flachkollektoren, Vakuumröhrenkollektoren und Konzentratorsysteme. Diese Kollektoren enthalten eine spezielle Wärmeträgerflüssigkeit, die durch die Sonneneinstrahlung erhitzt wird. Die so gewonnene Wärme wird in einem Solarspeicher gespeichert und kann für die Warmwasserbereitung oder als Unterstützung für die Raumheizung verwendet werden.

Ein Vorteil der Solarthermie ist ihre Anpassungsfähigkeit an verschiedene Bedürfnisse. In der warmen Jahreszeit kann sie genug Energie liefern, um den Warmwasserbedarf eines Haushalts nahezu vollständig zu decken. Im Winter oder bei erhöhtem Wärmebedarf kann sie als Ergänzung zu konventionellen Heizsystemen dienen.

• Schritt 1: Die Kollektoren absorbieren sie Wärme der Sonnenenergie
• Schritt 2: Das Frostschutz-Wasser-Gemisch wird auf bis zu 95° erhitzt und in den Solarspeicher, einer Batterie, überführt
• Schritt 3: Sobald die Flüssigkeit abgekühlt ist, wird sie wieder den Kollektoren zugeführt.

Zu einem vollständigen System gehören neben den Kollektoren und dem Speicher ein Pumpensystem, welches für den Wasserkreislauf sorgt. Zu der Solarthermieanlage wird eine Heizungsanlage benötigt, da die Sonnenwärme in den Wintermonaten den Bedarf nicht zu 100% decken kann.

Varianten der Solarthermieanlagen

Es gibt zwei Möglichkeiten Solarthermieanlagen zu nutzen

• zur Erwärmung des Trinkwassers
• zur Unterstützung für das bestehende Heizungssystem

Es besteht ebenfalls die Möglichkeit, beide Funktionsweisen zu übernehmen, dies sollte jedoch vorab bei der Planung berücksichtigt werden. Der maßgebliche Unterschied zwischen den Systemen sind die nutzenden Kollektoren, denn sie sind das zentrale Element einer Solarthermieanlage.

Solarkollektoren für Warmwasser

Kollektoren, welche ausschließlich für Warmwasser genutzt werden, sind flacher und benötigen einen leistungsschwächeren Speicher. Sie bestehen aus einem flachen Kasten mit Rohren, welche die zu erhitzende Flüssigkeit in sich tragen. Der Kasten besteht an der Oberfläche aus einem Blech, welches schnell erhitzt. Daher ist dieser Modulaufbau günstiger. Sie erreichen einen Deckungsgrad von ca. 60%.

Solarkollektoren für Heizung und Warmwasser - Vakuumröhrenkollektoren

Solarthermieanlagen für Heizung und Warmwasser benötigen einen wesentlich größeren Speicher und bestehen aus größeren Röhrenkollektoren, wodurch die Investitionskosten höher sind. Sie bestehen aus Glasröhren, die miteinander verschmolzen sind. Zwischen den Röhren befindet sich ein Vakuum, wodurch sie isoliert sind, was ihre Effektivität steigert. Die Kosten sind höher, allerdings wird im Gegenzug weniger Fläche pro Person benötigt. Sie erreichen einen Deckungsgrad von ca. 30%.

Wo und wie sollte die Solarthermieanlage installiert werden?

Der Standort einer Solarthermieanlage ist maßgeblich für die Effektivität. Ob ein Haus bzw. Grundstück optimal geeignet ist, hilft ebenfalls bei der Entscheidungsfindung. Wie effektiv eine Solarthermieanlage arbeiten kann hängt von mehreren Faktoren ab:

• Winkel
• Luftfeuchtigkeit
• Luftverschmutzung
• Wolken
• Schatten

Es gibt mehrere Faktoren, Standorte einzugrenzen:

Faktor 1: Regionale Unterschiede der Sonneneinstrahlung in Deutschland Regionen mit einer höheren Direktstrahlung der Sonne sind besser geeignet als Regionen mit einer höheren diffusen Sonneneinstrahlung. Bei einer diffusen Einstrahlung werden Sonnenstrahlen durch Luftpartikel, Luftfeuchtigkeit und Wolken in verschiedene Richtungen geleitet. Ist dies der Fall, wird die Effektivität einer Solarthermieanlage auf ein Fünftel reduziert. Besonders geeignet sind Bundesländer wie Bayern und Baden-Württemberg. Der deutsche Wetterdienst veröffentlicht regelmäßig Karten, die die durchschnittliche globale Strahlung angeben.

Faktor 2: Ausrichtung der Kollektoren Wie zu erahnen ist die effektivste Ausrichtung der Kollektoren Süden. Sind die Kollektoren nach Osten oder Westen installiert, gibt es Einbußen von 20%. Eine Anlage Richtung Norden zu bauen ist nicht zu empfehlen.
Der Winkel, also die Neigung des Daches, ist ebenfalls wichtig. Optimal kann eine Anlage die Sonnenstrahlen bei einem Einstrahlungswinkel von 90° absorbieren. 20 bis 50° eignen sich vor allem in den Sommermonaten, wenn die Sonne hoch steht. Im Herbst und Frühling, wenn die Sonne noch niedrig steht, ist ein Winkel von 45 bis 70° am effektivsten. Für Flachdächer oder Dächer mit einem geringeren Winkel als 20% können Aufbaugestelle genutzt werden,

Faktor 3: Schatten durch Bäume oder Gebäude Schatten mindert die Effektivität einer Solarthermieanlagen. Vor der Installation sollte überprüft werden, ob Gebäude, große Bäume oder Masten Schatten werfen. Dabei sollte nicht vergessen werden, dass sich Schatten im Jahresverlauf verändern, da die Sonne unterschiedlich hoch steht.

Welche Vor-und Nachteile gibt es bei der Solarthermie?

Die Solarthermie hat verschiedene Vor- und Nachteile, die bei der Entscheidung für ihre Nutzung berücksichtigt werden sollten:

Vorteile der Solarthermie:

• Umweltfreundlichkeit: Solarthermie nutzt eine erneuerbare Energiequelle - die Sonne - und erzeugt keine schädlichen Emissionen oder Treibhausgase. Dadurch trägt sie aktiv zum Klimaschutz und zur Reduzierung der CO2-Emissionen bei.
• Kostenersparnis: Obwohl die Anfangsinvestition für die Installation einer Solarthermieanlage höher sein kann, führt die langfristige Nutzung zu Einsparungen bei den Energiekosten. Die Sonnenenergie ist kostenlos und kann dazu beitragen, die Abhängigkeit von teuren fossilen Brennstoffen zu reduzieren.
• Staatliche Förderungen: In vielen Ländern werden Solarthermieanlagen durch staatliche Förderprogramme unterstützt. Diese finanziellen Anreize machen die Investition für Hausbesitzer attraktiver und beschleunigen den Umstieg auf erneuerbare Energien.
• Vielseitige Anwendungsbereiche: Solarthermie kann für die Warmwasserbereitung in Haushalten, zur Heizungsunterstützung oder in industriellen Prozessen genutzt werden. Dadurch ist sie an verschiedene Bedürfnisse anpassbar.

Nachteile der Solarthermie:

• Wetterabhängigkeit: Die Effizienz der Solarthermie hängt stark von der Sonneneinstrahlung ab. An bewölkten Tagen oder in der Nacht kann die Energieerzeugung beeinträchtigt sein. Hier bieten sich jedoch Speichersysteme an, um die Überschusswärme zu speichern und zu nutzen.
• Platzbedarf: Die Installation von Solarthermieanlagen erfordert ausreichend Platz, der nicht immer uneingeschränkt zur Verfügung steht. Intelligente Architekturkonzepte können jedoch dazu beitragen, Solaranlagen platzsparend zu integrieren.
• Hohe Anfangsinvestition: Die Initialkosten für den Kauf und die Installation einer Solarthermieanlage können hoch sein, was einige Interessenten abschrecken könnte. Allerdings sind die Kosten in den letzten Jahren gesunken, und die langfristigen Einsparungen können die Investition rentabel machen.
• Ästhetische Einschränkungen: Manche Menschen empfinden Solarthermieanlagen als optisch störend, besonders wenn sie auf Hausdächern installiert werden. Allerdings werden immer mehr ästhetisch ansprechende Lösungen entwickelt, um diese Bedenken zu berücksichtigen.

Solarthermie oder Photovoltaik?

Wenn das Dach nur für einen Anlagentypen ausreicht, sollte im Einzelfall überprüft werden, welche Anlage sich mehr lohnt. Grundlegend bieten die Anlagen folgende Vorteile

Photovoltaik:

• Einfachere Technik
• Überschüssige Energie kann ins Netz eingespeist werden
• keine gedämmten Rohre für Heizflüssigkeit erforderlich
• kürzere Amortisationszeit

Solarthermie:

• Speicherung der Wärme möglich
• Höherer Wirkungsgrad auf gleicher Dachfläche
• der Kostenvorteil steigt, bei steigenden Energiekosten

Wer die Möglichkeit hat, kann beide Anlagen kombinieren und somit sowohl Strom als auch Warmwasser und Heizwasser über erneuerbare Energien beziehen.

Was kostet eine Solarthermieanlage?

Die Kosten für die Solarthermieanlage sind abhängig von der Wahl der Kollektoren. Ein Flachkollektor kostet pro m2 ca. 300€, ein Vakuumröhrenkollektor ca. 600 €. Hinzu kommen Kosten für den Speicher, das Pumpensystem, Leitungen und Montage.

Wie groß die Kollektorfläche sein muss kann mit folgender Formel berechnet werden:

• Für Warmwasser wird ein 1,5 m² Flachkollektor oder ein 1m² Vakuumröhrenkollektor benötigt.
• Für die Heizung werden 3 m² Flachkollektor oder 2 m² Vakuumröhrenkollektor benötigt.

Für ein Einfamilienhaus fallen im Durchschnitt für eine Solarthermieanlage nur für Warmwasser ca. 5.000 Euro an. Für eine Anlage für Warmwasser und Heizung ca. 10.000€.

Welche Förderungen gibt es bei Solarthermie?

In Deutschland gibt es verschiedene Förderungen und finanzielle Anreize für den Einbau von Solarthermieanlagen. Die Bundesregierung und viele Bundesländer unterstützen den Ausbau erneuerbarer Energien und die Nutzung von Solarenergie durch unterschiedliche Förderprogramme. Hier sind einige der wichtigsten Förderungen für Solarthermie:

• Marktanreizprogramm (MAP): Das Marktanreizprogramm des Bundesamts für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) fördert die Installation von Solarthermieanlagen zur Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung. Die Förderung erfolgt in Form von Zuschüssen, deren Höhe von der Größe und Leistung der Anlage abhängt. Das MAP gilt für Privatpersonen, Unternehmen und Kommunen.
• Kreditförderung: Die KfW-Bankengruppe bietet zinsgünstige Kredite für den Einbau von Solarthermieanlagen im Rahmen ihres Programms "Energieeffizient Bauen und Sanieren" (KfW-Programm 167). Hausbesitzer können so ihre Solarthermieanlage mit einem günstigen Kredit finanzieren und von den Einsparungen bei den Energiekosten profitieren.
• Förderprogramme der Länder: Viele Bundesländer haben eigene Förderprogramme zur Unterstützung erneuerbarer Energien. Diese Programme können zusätzliche finanzielle Anreize für den Einbau von Solarthermieanlagen bieten. Die Fördermöglichkeiten und Bedingungen können je nach Bundesland variieren.
• Steuerliche Vorteile: In Deutschland können die Kosten für den Einbau einer Solarthermieanlage als "Handwerkerleistungen" steuerlich geltend gemacht werden. Die Kosten können bis zu einem bestimmten Betrag von der Steuer abgesetzt werden.
• EEG-Umlagebefreiung: In bestimmten Fällen können Betreiber von Solarthermieanlagen von der EEG-Umlage (Erneuerbare-Energien-Gesetz-Umlage) befreit werden, wenn sie den erzeugten Strom selbst verbrauchen und nicht ins öffentliche Netz einspeisen.

Die genauen Förderbedingungen und Antragsverfahren können sich ändern, daher ist es ratsam, sich auf den Websites der zuständigen Behörden und Förderinstitutionen über die aktuellen Programme und Voraussetzungen zu informieren. Ein Fachbetrieb kann ebenfalls bei der Beantragung der Förderungen unterstützen und die individuellen Möglichkeiten für eine Solarthermieförderung aufzeigen.

Fazit - Lohnt sich Photovoltaik?

Ob sich eine Anlage lohnt hängt von mehreren Faktoren ab:

• Ausrichtung der Anlage
• Fördermöglichkeiten
• Art der Anlage
• Energiepreise

Schlussendlich kann einem die Amortisationszeit angeben, ob sich die Installation lohnt. Neben den Anschaffungskosten sind auch die aktuellen Energiekosten zu berücksichtigen. Da diese aktuell und vermutlich auch in Zukunft steigen, wird die Amortisationszeit einer Solarthermieanlage sinken.

Ob sich eine Solarthermieanlage lohnt, hat viele Einflussfaktoren. Diese sollten von einem Fachmann genauestens unter die Lupe genommen und berechnet werden.