Erneuerbar heizen (3): So geht’s mit Solarthermie!

Die Sonne schickt keine Rechnung! Das klingt nicht nur wie der beste Werbeslogan – es ist auch der beste: Als erneuerbare Energiequelle liefert uns die Sonne ihre Solarenergie (Lichtenergie) gratis. Wir “sammeln” sie ein, um sie entweder mit einer Photovoltaikanlage in Strom oder mit einer Solarthermieanlage in Wärme umzuwandeln. Auf eurem Dach installiert, liefert eine Solarthermieanlage euch Wärme, mit der ihr euer Wasser erwärmen und eure Räume beheizen könnt. Umweltfreundlicher geht Wärmeerzeugung nicht! Im vorliegenden dritten Teil unserer Serie “Erneuerbar heizen: So geht’s mit …” machen wir euch mit der Solarthermie als erneuerbare, saubere, kostenlose Energie und als umweltfreundlichste Technologie zur Wärmeerzeugung bekannt.

Das Beste an der Solarthermie: Die Technik ist ausgereift, langlebig und funktioniert in Deutschland besser, als viele denken. Von uns erfahrt ihr hier, wie Solarthermie funktioniert, was ihr braucht, um mit Solarthermie zu heizen – und ob Solarthermie zu eurem Haus passt.

 

Was ist Solarthermie?

Der Begriff “Solarthermie” bedeutet “Sonnenwärme”. Wenn von Solarthermie die Rede ist, kann beides gemeint sein:

• die Energieform
• oder die Technologie, mit der Sonnenlicht in Sonnenwärme umgewandelt wird.

Die Solarthermieanlage ist die technische Anlage, mit der das Sonnenlicht gesammelt und in nutzbare Wärme umgewandelt wird.

Solarenergie ist nicht gleich Solarenergie

Die Strahlungsenergie (Lichtenergie), die uns die Sonne sendet, nennt man auch Solarenergie. Zugleich ist der Begriff auch der Oberbegriff für die beiden Energieformen, in die wir die Lichtstrahlen umwandeln: Solarstrom und Solarwärme.

Die Solarthermie ist dabei nicht zu verwechseln mit der Photovoltaik. Während die Technologie Photovoltaik Sonnenlicht in Strom umwandelt, wandelt eine Solarthermieanlage es in Wärme um.

Wie funktioniert Solarthermie?

Solarthermieanlagen gibt es in groß und klein. Große Anlagen stehen auf freiem Feld. Sie werden auch Freiflächenanlagen genannt. Kleinere Solarthermieanlagen werden auf Dächern installiert. Die Anlagen bestehen aus verschiedenen Komponenten.

Solarthermiekollektoren – wichtigste Anlagenkomponente

Auf dem Dach “sammeln” sogenannte Kollektoren die Wärme der Sonne. Das Herzstück eines Kollektors ist der Absorber. Er absorbiert die Lichtenergie und wandelt sie in Wärme um. Diese wird auf eine Flüssigkeit, die sogenannte Solarflüssigkeit, übertragen. Die erwärmte Solarflüssigkeit wird über Solarleitungen von den Kollektoren in einen Wärmespeicher im Haus geleitet. Das geschieht mit Hilfe einer Solarpumpe. Der Speicher speichert (“puffert”) die Solarwärme, bis ihr sie braucht,

• wenn ihr in Küche oder Bad die Warmwasserhähne aufdreht, um zu waschen, zu duschen oder zu baden,
• oder, wenn ihr die Heizung aufdreht.

Solarthermiekollektor ist nicht gleich Solarthermiekollektor

Es gibt mehrere Typen von Solarthermiekollektoren, die sich in ihrer Bau- und Funktionsweise und daraus resultierend auch in ihrer Leistung unterscheiden. Die beiden hierzulande am stärksten verbreiteten Typen sind:

1. Flachkollektoren
2. Vakuumröhrenkollektoren

Flachkollektoren sind kastenförmig aufgebaut, sie ähneln einem Fenster. Sie bestehen aus einer dunklen Absorberfläche unter Glas, die die Sonnenwärme einfängt und auf die Solarflüssigkeit überträgt.

die Vorteile von Flachkollektoren sind:

• bewährt, robuste Technik
• günstiger in der Anschaffung als Vakuumröhrenkollektoren
• ideal für große Dachflächen

die Nachteile von Flachkollektoren sind:

• geringerer Wirkungsgrad, besonders bei schwachem Sonnenlicht
• höhere Wärmeverluste bei Wind und Kälte

Vakuumröhrenkollektoren bestehen aus mehreren einzelnen Vakuumröhren, die in einem Rahmen nebeneinander aufgereiht sind. Das typische Vakuum befindet sich zwischen jeweils zwei miteinander zu einer solchen Röhre verbundenen Glasröhren. Es verhindert nach dem Prinzip einer Thermoskanne Wärmeverluste, was den Wirkungsgrad der Kollektoren deutlich erhöht. Es gibt mehrere Vakuumröhrenkollektortypen, die sich in Aufbau und Funktionsweise unterscheiden. Wir bieten euch mit unseren Paradigma CPC-Vakuumröhrenkollektoren hochleistungsfähige Solarthermiekollektoren, die dank der CPC-Technologie ein Maximum an direktem und indirektem Sonnenlicht auffangen.

Dabei handelt es sich um sogenannte Sydney-Kollektoren beziehungsweise -Röhren. Der Absorber ist bei unseren Paradigma Kollektoren jeweils auf die Außenseite der inneren Glasröhre gedampft. In der inneren Glasröhre befindet sich ein Wärmeleitblech mit einem sogenannten U-Rohr als Flüssigkeitskanal, der von der Solarflüssigkeit durchströmt wird. Die Vor- und Rücklaufleitungen sind an einem Sammelkasten angeschlossen – also “trocken angebunden”.

die Vorteile von Vakuumröhrenkollektoren:

• sehr effizient, auch bei diffusem Licht und im Winter
• kompakt gebaut – brauchen weniger Platz auf der Dachfläche als Flachkollektoren

der Nachteil von Vakuumröhrenkollektoren

• teurer

Weitere Komponenten einer Solarthermieanlage

• Solarleitungen: Durch sie kreist die Solarflüssigkeit von den Solarthermiekollektoren bis zum Pufferspeicher – mehr dazu lest ihr hier.
• Solarflüssigkeit: Sie transportiert die Wärme vom Dach in den Speicher. Unsere Paradigma Hochleistungs-CPC-Solarthermiekollektoren arbeiten, anders als der Großteil der Kollektoren auf dem Markt, mit klarem Wasser als Solarflüssigkeit – warum, das lest ihr hier.
• Solarspeicher (Wärmespeicher, Pufferspeicher): Er hält solar erwärmtes Wasser bereit: Trinkwasser für die Zapfhähne und Heizwasser für die Heizung – mehr dazu lest ihr hier.

• Regelungstechnik: Sie steuert den optimalen Betrieb eurer Solarthermieanlage und schaltet gegebenenfalls die Zusatzheizung zu. Eine smarte (intelligente) Solarregelung sorgt dafür, dass immer genau die richtige Wärmemenge im Haus landet.

Solarthermie: Welche Heizungen passen dazu? (Überblick)

Solarthermie ist meist nicht solo im Einsatz, sondern unterstützt andere Heizungen als Teamplayerin. Man spricht dann von teilsolarem Heizen.

Reine Solarthermieheizungen, die 100 Prozent des Wärmebedarfs decken, sind technisch zwar möglich, aber nur mit sehr großen Anlagen und Speichern sinnvoll. In den meisten Fällen deckt Solarthermie (solarer Deckungsgrad)

• etwa 50 bis 60 Prozent des Warmwasserbedarfs
• und 20 bis 30 Prozent der Heizlast ab.

Gut zu wissen: Eine passgenau auf euren Wärmebedarf abgestimmte (dimensionierte) Solarthermieanlage liefert euch im Sommer so viel Wärme, dass die andere Heizung im Haus komplett ausgeschaltet bleiben kann.

Typische Solar-plus-Heizungskombis (Hybridheizungen)

Gas plus Solar: Noch sind fossile Gasheizungen in Deutschland die meistverbreiteten Heizungen. Kombiniert mit einer Solarthermieanlage heizt ihr nicht nur teilsolar, sondern auch teilerneuerbar. Eine Liste mit 23 Best-Practise-Beispielen von Gasheizungen plus Solarthermieanlage unserer Partner-Handwerkerinnen und Partner-Handwerker findet ihr hier.

Holz plus Solar: Holzheizungen plus Solarthermieanlagen sind eine bewährte Kombi aus zwei erneuerbaren Heizungen. Eine Liste mit 37 Best-Practise-Beispielen von Pelletsheizungen plus Solar unserer Partner-Handwerkerinnen und Partner-Handwerker findet ihr hier.

Wärmepumpe plus Solar:  Auch diese Kombi ist erneuerbar. Eins unserer ersten Best-Practise-Beispiele von Wärmepumpe plus Solar findet ihr hier.

Wie das hybride Heizen mit Gasheizung plus Solar, Holzheizung plus Solar und Wärmepumpe plus Solar funktioniert und welche Vor- und Nachteile jede dieser Kombinationen euch bringt, das erklären wir euch ausführlich im kommenden Teil 4 dieser Serie “Erneuerbar heizen: So geht’s mit …”.

Passt Solarthermie zu eurem Haus?

Ihr braucht für eine Solarthermieheizung kein Passivhaus oder Süddach – aber ein paar Dinge sollten stimmen:

geeignetes Dach:

• Dachverschattung: möglichst unverschattet oder wenig verschattet
• Dachausrichtung: idealerweise südlich ausgerichtet
• Dachneigung: zwischen 30 und 60 Grad optimal

Mehr dazu lest ihr hier: “Solares Bauen (3): Einfluss von Gebäudeausrichtung, Dachform und -neigung auf Solarertrag)

bestehende Heizung mit Speicher:

• Solarthermie braucht eine Heizung mit Pufferspeicher
• Fußboden- oder Wandheizung sind ideal (wegen niedriger Vorlauftemperatur)

Warmwasserbedarf:

Es gilt: Je mehr Warmwasser ihr in eurem Haushalt braucht, desto mehr lohnt sich Solarthermie für euch. Besonders interessant ist eine Solarthermieheizung demnach für Familienhaushalte oder sonstige vielköpfige Haushalte.

So rechnet sich Solarthermie

Es klang oben bereits an: Hochleistungsfähige Solarthermieanlagen wie unsere sind eine Investition – doch die rechnet sich langfristig.

Anschaffungskosten

Mit welchen Anschaffungskosten und Betriebskosten ihr bei einer Solarthermieanlage rechnen könnt, erfahrt ihr hier: “Solaranlagekosten: Was kostet eine Solarthermie-Anlage?“

Die gute Nachricht: Der Staat fördert erneuerbares Heizen mit Solarthermie. Dank der Fördergelder spart ihr beim Solarthermieanlage kaufen bares Geld. Wie viel genau ihr mit der BEG-Förderung (Bundesförderung für effiziente Gebäude) spart, lest ihr hier: “Solarthermie: Förderung – alles Wichtige auf einen Blick“.

Betriebskosten

Hinzu kommt die dauerhafte Ersparnis an Heizenergie, falls ihr mit Gas oder Holz heizt. Für jede Kilowattstunde (kWh) an Gaswärme oder Holzwärme, die ihr mit Solarwärme ersetzt, entfallen die Brennstoffkosten. Und das rechnet sich für euer Portemonnaite – und für die Umwelt.

Wartungskosten

Solarthermieanlagen sind robust und langlebig – ideal also für Menschen, die eine zuverlässige Heizung suchen. Mit welchen Wartungskosten ihr rechenn könnt, steht hier: “Wartung: Wie oft muss man die Solarthermie-Anlage warten (lassen) und was kostet es?”

Solarthermieheizung: Vor- und Nachteile auf einen Blick

Vorteile	Nachteile
umweltfreundlich, CO2-frei	keine Alleinversorgung im Winter
geringe Betriebskosten	höhere Anfangsinvestition
förderfähig	Dachfläche muss geeignet sein
langlebig und wartungsarm	Effizienz hängt von Nutzung ab

Fazit: Solarthermie ist Teamplayerin – aber eine starke

Solarthermie ist in den meisten Fällen zwar keine Komplettlösung, aber ein kluger Baustein in eurem erneuerbaren Heizungskonzept. Sie nutzt die Energie der Sonne für euer Zuhause, senkt laufende Kosten und entlastet die Umwelt – und das ganz automatisch. Ihr wollt mit eurer Heizung auf die Sonne setzen? Dann ist Solarthermie der perfekte Einstieg in die Welt des grünen Heizens.

Besonders stark ist sie in Kombination mit einer Wärmepumpe, Holz- oder Gasheizung. Genau diese hybriden Heizungskombinationen erklären wir euch im nächsten Teil unserer Serie “Erneuerbar heizen: So geht’s mit solaren Hybridheizungen”.

Fotos und Grafiken: Paradigma, Sebastian Berger www.sebastian-berger.de (Titelbild plus Hausdach)