Welche Solarthermie-Anlage passt zum Haus? Eine praktische Entscheidungshilfe

Ihr habt euch entschieden: Ihr wollt künftig mit der Sonne heizen. Was ihr dafür braucht, ist eine Solarthermie-Anlage. Die wandelt die Lichtenergie der Sonne in nutzbare Wärme um, mit der ihr euer Wasser für Küche und Bad erwärmen und eure Heizung unterstützen könnt. Ihr fragt euch, welche Solarthermie-Anlage die richtige für euer Haus ist? Erfahrt dank unserer Entscheidungshilfe, worauf es bei der Wahl einer Solarthermie-Anlage ankommt!

Eine Solarthermie-Anlage kauft ihr nicht mal eben so von der Stange. Sie muss stattdessen individuell geplant werden – passend zu eurem Haus und passend zu eurem Wärmebedarf. Lest hier, welche Solarthermie-Anlage am besten zu eurem Haus passt!

Welche Solarthermie-Anlage passt zu eurem Haus?

Schauen wir als Erstes auf euer Haus. Welche Solarthermie-Anlage passt dazu?

Trifft ausreichend Sonne auf euer Haus?

Grundsätzlich könnt ihr davon ausgehen, dass an jedem Standort Deutschlands ausreichend Sonnenstrahlen auf euer Haus treffen, um eine Solarthermie-Anlage zu nutzen.

Die Globalstrahlung, die auf Deutschland trifft, beträgt im Mittel 1.000 Kilowattstunden pro Quadratmeter (kWh/m²). Dieser Mittelwert ergibt sich aus Strahlungswerten, die von Region zu Region variieren. Dabei gibt es ein deutliches Süd-Nord-Gefälle. Das heißt, dass im Süden Deutschlands mehr Sonnenenergie auf eure Solarthermie-Anlage trifft als im Norden. Grund dafür ist der Einfallswinkel, mit dem die Sonnenstrahlen auf die Erdoberfläche auftreffen. Die höchste Globalstrahlung verzeichnet Deutschland in den Voralpen. Zudem gibt es bei der Globalstrahlung in einem Streifen zwischen den Küsten und dem Mittelgebirgsland ein leichtes Ost-West-Gefälle: Im Osten trifft dort demnach mehr Sonne auf als im Westen. 

Eignet sich euer Hausdach als Solardach?

Die meisten Solarthermie-Anlagen im privaten Gebrauch sind auf Dächern installiert. Fassadenanlagen und frei auf dem Grundstück stehende Anlagen sind seltener. Gegen das Dach als Installationsort eurer Solarthermie-Anlage könnten zum Beispiel folgende Gründe sprechen:

• Euer Haus steht unter Denkmalschutz und die zugehörigen Vorgaben erlauben die Installation der Anlage auf dem Dach nicht. Tipp: Im Zweifelsfall fragt hierzu am besten das für euch zuständige Amt an.
• Euer Haus besitzt nicht die nötige Statik, um die extra Last der Solarthermie-Anlage zu tragen. Tipp: Lasst die sogenannte Dachlastreserve vorab von einem Experten prüfen, um auf Nummer sicher zu gehen, dass das Dach hält. Insbesondere dann, wenn ihr in einer schneereichen Region wohnt, denn dann kommt die Schneelast noch obenauf.
• Euer Dach bietet nicht den nötigen Platz für die Solarthermie-Kollektoren.

Für eine möglichst große Ausbeute an Solarwärme (sogenannter Solarertrag) ist die Menge der Sonnenstrahlen relevant, die auf die Solarthermie-Kollektoren trifft. Wie viele Sonnenstrahlen auftreffen, hängt auch davon ab, wie die Kollektoren Richtung Sonne ausgerichtet und geneigt sind.

Passt die Dachausrichtung für Solarthermie?

Ein Dach mit gen Süden gerichteten Dachflächen bietet hierzulande beste Voraussetzungen für einen hohen Solarertrag. Denn die Sonne hat mittags im Süden stehen ihren höchsten Stand.

Selbst wenn eure Dachfläche nach Südosten oder Südwesten zeigt, könnt ihr noch ausreichend Solarenergie einsammeln, so dass sich der Anlagenbetrieb rechnet. Denn verglichen mit einer Südausrichtung mindert die Abweichung nach Osten und Westen den solaren Ertrag lediglich um etwa fünf Prozent. Wobei die Abweichung in Richtung Westen ertragstechnisch betrachtet noch etwas günstiger ist. Und wegen des Süd-Nord-Gefälles der Globalstrahlung wirkt sich eine Abweichung von der optimalen Ausrichtung in Süddeutschland weniger ertragsmindernd aus als in Norddeutschland.

Wichtig: Zeigt eure Dachfläche nach Norden ist sie für die Ernte von Solarwärme nicht geeignet.

Habt ihr jedoch ein Ostdach, Süddach, Westdach oder irgendeins dazwischen, hat es das Zeug zum Solardach.

Passt die Dachneigung für Solarthermie?

Der Einfallswinkel der Sonnenstrahlen auf euer Dach beeinflusst den Solarertrag. Wichtig für die Wahl eines optimalen – den Solarertrag übers Jahr hinweg maximierenden – Neigungswinkels ist, dass ihr  berücksichtigt, dass die Sonne ihren Stand am Himmel im Laufe eines Tages und im Laufe des Jahres verändert.

Für die Neigung der Kollektoren ist die Dachneigung maßgeblich, da diese in der Regel parallel dazu montiert werden. Je nach Anlagentyp ist eine Neigung von 30 bis 70 Grad optimal. Weicht eure Dachneigung deutlich davon ab, habt ihr die Möglichkeit, die Kollektoren auf einem speziellen Untergestell aufzuständern, um ihren  Neigungswinkel zu optimieren.

• Eine Solarthermie-Anlage, die nur Solarwärme für Warmwasser bereitstellen soll, nutzt ihr vorwiegend im Sommer. Die zugehörigen Kollektoren solltet ihr daher auf den hohen Stand der Sommersonne ausrichten: eine flache Dachneigung beziehungsweise ein Aufstellwinkel der Kollektoren von 30 bis 50 Grad ist optimal.
• Eine Solarthermie-Anlage, Solarwärme fürs Heizen und für warmes Wasser liefern soll, bringt ihren größten Nutzen in den Übergangsmonaten im Frühling und im Herbst, wenn die Sonne etwas tiefer steht. Dafür sind steilere Dächer mit einem Neigungswinkel von 45 bis 70 Grad optimal. Wichtig: Dass die Solarthermie-Kollektoren damit Fall im Sommer nicht perfekt gen Sonne geneigt sind, ist unwesentlich. Denn eure Solarthermie- Anlage muss sommers nur euren Bedarf an warmem Wasser decken – sie ist dafür ohnehin schon fast überdimensioniert.

Wichtig: Kommt es auf eurem Dach zu Verschattungen, weil Berge, Bäume, hohe Sträucher, Gebäudeteile oder andere Gebäude ihre Schatten darauf werfen, müsst ihr mit entsprechenden Einbußen beim Solarertrag rechnen.

Für welche Solarthermie-Anlage ist Platz in eurem Haus?

Eine Solarthermie-Anlage versorgt euch mit erneuerbarer Wärme. Diese ist gratis, weil die Sonne keine Rechnung für ihre energiereichen Sonnenstrahlen schickt. In der Regel ist eine Solarthermie-Anlage als Zusatzheizung im Einsatz, sie unterstützt also eure Hauptheizung. Je nachdem, womit euer primärer Wärmeerzeuger heizt, ergibt sich eine entsprechende Ersparnis: Denn die Solarwärme ersetzt anteilig die Brennstoffe, die eine Pelletheizung, eine Gasheizung oder eine Ölheizung verfeuern. Von der Leistung der Solarthermie-Anlage, die wiederum von Größe und Technik bestimmt wird, hängt ab, wie hoch diese Ersparnis ausfällt. 

Eine Solarthermie-Anlage wandelt die Strahlungsenergie der Sonne (Lichtenergie) in nutzbare Wärme um. Die könnt ihr im Haushalt benutzen,

• um zum einen das Wasser zu erwärmen, das ihr in Küche und Bad verbraucht,
• und um zum anderen eure Wohnräume zu beheizen.

Eine Solarthermie-Anlage besteht aus mehreren Komponenten. Die wesentlichen sind:

• die Solarthermie-Kollektoren (Foto oben) auf dem Dach
• der Wärmespeicher im Keller oder Technikraum
• die Solarrohre zwischen Kollektoren und Speicher (Zum Verlegen lässt sich oft ein freier Zug im Schornstein nutzen. Mitunter kann das Verlegen der Solarleitung aufwendig sein und somit die Einbaukosten steigern, beispielsweise dann, wenn dicke Wände oder Geschossdecken durchbrochen werden müssen. Umgekehrt gilt: Ihr könnt bei gegebenenfalls anstehenden Sanierungsarbeiten schon vorausschauend Solarrohre verlegen – um den später folgenden Einbau einer Solarthermie-Anlage zu erleichtern.)
• die Solarregelung
• der Wärmemengenzähler
• die Solarpumpe
• das Ausdehnungsgefäß
• die Solarflüssigkeit

Leistungsunterschiede zwischen Solarthermie-Anlagen ergeben sich aus der unterschiedlichen Technik, die verbaut wird. Entscheidend ist hier vor allem die Kollektortechnik. Man unterscheidet folgende gängige Bauformen bei Solarthermie-Kollektoren:

• unverglaste Kollektoren
• Flachkollektoren
• Luftkollektoren
• Vakuumröhrenkollektoren
• Vakuumflachkollektoren
• Thermosyphonkollektoren
• Hybridkollektoren (sogenannte PV/T-Kollektoren, wobei PV für Photovoltaik und T für Thermie steht)

Was die einzelnen Kollektortypen leistungstechnisch drauf haben, könnt ihr in unserer Übersicht hier nachlesen. Die in Deutschland am meisten verbreiteten Kollektortypen sind Flachkollektoren und Vakuumröhrenkollektoren. Unter Letzteren bieten wir euch mit unseren Paradigma Solarthermie-Kollektoren mit die leistungsstärksten am Markt.

Wie groß soll die Kollektorfläche sein?

Beim Einsatz der Kollektoren gilt grundsätzlich: Was an Leistung fehlt, lässt sich über ein Mehr an Kollektorfläche ausgleichen. Ihr braucht demzufolge zunächst Platz auf dem Dach für die Kollektoren. Die Frage, wie groß die Solarthermie-Anlage sein muss, können wir euch hier nicht pauschal beantworten. Aber wir geben euch gerne Richtwerte an die Hand, die zweckgebunden sind:

Wollt ihr euer Wasser mit Hilfe der Sonne erwärmen, braucht ihr Pi mal Daumen pro Person

• Flachkollektoren mit einer Fläche von 1,5 m²
• oder Vakuumröhrenkollektoren mit einer Fläche von  1 m².

Soll die Solarthermie-Anlage für Warmwasser sorgen und die Heizung unterstützen, braucht ihr Pi mal Daumen pro Person

• Flachkollektoren mit einer Fläche von 3 m²
• oder Vakuumröhrenkollektoren mit einer Fläche von  2 m².

Die richtige Größe der Kollektorfläche müsst ihr gründlich abwägen:

Denn eine Solarthermie-Anlage, die euch in den sonnenreichen Sommermonaten einen solaren Deckungsgrad von 100 Prozent beschert, weil sie den gesamten Wärmebedarf eures Haushaltes deckt, ist während der sonnenärmeren Jahreszeiten zu klein, um den gesamten Wärmebedarf für Warmwasser und Raumwärme zu decken. Ihr braucht dann auf jeden fall einen weiteren Wärmeerzeuger.

Ist eure Solarthermie-Anlage dagegen in der Lage, auch an einem kalten Wintertag für 100 Prozent solare Deckung bei der Wärmeerzeugung zu sorgen, ist sie für den Sommerbedarf an Wärme zu groß ausgelegt.

Hier kommt es also auf eine gute Planung an. Eine kleinere Anlage kostet euch weniger, eine große bringt euch jedoch maximale Unabhängigkeit

In der Praxis hat es sich bewährt,

• eine Solarthermie-Anlage zur Warmwasserzubereitung auf eine solare Deckungsrate des jährlichen Warmwasserbedarfs eines Haushaltes zwischen 50 und 80 Prozent
• und eine Solarthermie-Anlage  für Heizung und Warmwasser auf eine solare Deckung zwischen 15 und 30 Prozent des jährlichen Wärmebedarfs eines Haushalts auszulegen.

Wie groß soll der Wärmespeicher sein?

Platz braucht ihr auch für den Wärmespeicher, der für den Betrieb einer Solarthermie-Anlage zwingend ist.

• Eine Anlage zur Heizungsunterstützung benötigt dafür einen großen Speicher. Unser Verkaufsrenner, der Paradigma Aqua EXPRESSO III (Foto oben), hat zum Beispiel folgende Maße: Als 800-Liter-Modell ist er mit Isolierung fast zwei Meter (m) hoch und hat mit Isolierung einen Durchmesser von fast einem Meter. Für den Einbau müssen deshalb Türen oder Fenster eures Hauses breit genug sein. Euer Heizungskeller oder Technikraum muss also Platz für den Speicher, den primären Heizkessel und Ausdehnungsgefäße haben. Und der Fußboden des Raums muss das Gewicht des Speichers tragen können. Letzteres ist dann von großer Bedeutung, wenn euer Heizungsraum nicht im Keller ist.
• Für Solarthermie-Anlagen, die nur der  Warmwasserbereitung dienen, ohne solar zuzuheizen, reichen deutlich kleinere Speicher.

Die passende Größe eueres Speichers hängt zum einen von der Kollektorfläche ab:

• Ist der Wärmespeicher im Verhältnis zur Kollektorfläche zu klein, ist er bei hohen Temperaturen rasch voll, woraufhin die Anlage in Stillstand geht. Die zu diesem Zeitpunkt reichlich verfügbare Sonnenenergie könnt ihr dann nicht vollumfänglich verwerten.
• Umgekehrt gilt: Ist euer Speicher im Verhältnis zur Kollektorfläche zu groß, müsst ihr im Winter mehr heizen, um den Speicher warm zu halten.

Außerdem solltet ihr bedenken, dass nicht aller Tage Sonnenschein ist. Der Speicher sollte deshalb groß genug sein, um Wärme für zwei bis drei Tage vorrätig zu halten . 

Fazit

Grundsätzlich gilt: Je größer euer Haus ist und je mehr Personen ihr seid, desto eher rechnet sich eine Solarthermie-Anlage. Denn der Wärmebedarf wächst mit der Wohnfläche und der Personenzahl.

Das heißt auch, dass sich Solarthermie in einem sparsamen Single- oder 2-Personen-Haushalt eher nicht rechnet – zumindest nicht ökonomisch. Aber: Ökologisch ist eine Solarthermie-Anlage immer. Als Maßnahme zur Heizungsumstellung ist sie absolut sinnvoll: Keine andere Heizung heizt so umweltfreundlich. Denn jede kWh fossile Energie, die dank der Solarwärme gespart wird, senkt auch den klimaschädlichen Ausstoß von Treibhausgasen, allen voran Kohlendioxid (CO₂).

Fotos und Videos: Paradigma