Solarthermie

Solarthermische Anlagen wandeln solare Strahlungsenergie in thermische Energie um und dienen der Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung in Gebäuden. Die Technologie basiert auf Solarkollektoren, die Sonnenstrahlung absorbieren und die gewonnene Wärme über einen Wärmeträgerkreislauf an einen Wärmespeicher übertragen.

Funktionsprinzip

Solarthermische Systeme bestehen aus auf dem Gebäudedach montierten Kollektoren, einem Wärmeträgerkreislauf mit Umwälzpumpe, einem Wärmespeicher und einem Wärmetauscher.

Die Kollektoren absorbieren solare Strahlung und erhitzen eine Wärmeträgerflüssigkeit (üblicherweise ein Wasser-Glykol-Gemisch). Eine Umwälzpumpe transportiert diese zum Wärmespeicher, wo ein Wärmetauscher die thermische Energie an das Brauchwasser oder Heizungswasser überträgt.

An Tagen mit ausreichender Sonneneinstrahlung kann die Anlage den Wärmebedarf vollständig decken. Bei unzureichender Solarstrahlung erfolgt die Nachheizung durch das konventionelle Heizsystem.

Anlagentypen

Solarthermische Anlagen werden nach ihrem Verwendungszweck unterschieden.

Warmwasseranlagen: Ausschließlich zur Trinkwassererwärmung konzipiert. Kollektorfläche von 3 bis 6 m², Speichervolumen 300 Liter. Investitionskosten 3.000 bis 6.000 Euro.

Kombinationsanlagen: Warmwasserbereitung mit Heizungsunterstützung. Kollektorfläche 7 bis 15 m², Speichervolumen 500 bis 1.000 Liter. Investitionskosten 7.000 bis 17.000 Euro.

Kollektortechnologien

Flachkollektoren: Bestehen aus einem selektiv beschichteten Absorber unter einer Glasabdeckung in einem wärmegedämmten Gehäuse. Standardtechnologie mit ausgewogenem Preis-Leistungs-Verhältnis und hoher Zuverlässigkeit.

Vakuumröhrenkollektoren: Nutzen Vakuumisolierung in Glasröhren zur Minimierung von Wärmeverlusten. Höhere Effizienz bei diffuser Strahlung und niedrigen Außentemperaturen. Höhere Anschaffungskosten (ca. doppelter Preis gegenüber Flachkollektoren).

Auslegung und Dimensionierung

Die korrekte Dimensionierung bestimmt die Wirtschaftlichkeit der Anlage.

Warmwasserbereitung: Richtwert 1,5 m² Flachkollektorfläche pro Person, alternativ 1 m² Vakuumröhrenkollektorfläche. Speichervolumen ca. 75 Liter pro Person.

Heizungsunterstützung: Zusätzliche Kollektorfläche von 8 bis 12 m². Speichervolumen 500 bis 1.000 Liter.

Eine Überdimensionierung führt zu ungenutzten Wärmeüberschüssen im Sommer und erhöhter thermischer Belastung der Systemkomponenten.

Energieertrag

Warmwasserbereitung: Solare Deckung des Warmwasserbedarfs im Jahresmittel 60 bis 70 Prozent. Im Sommer nahezu vollständige Deckung, im Winter deutlich reduzierter Solarertrag.

Heizungsunterstützung: Zusätzliche Einsparung von 20 bis 30 Prozent der Heizenergie, abhängig vom energetischen Gebäudestandard. Bei gut gedämmten Gebäuden höhere Deckungsanteile möglich.

Investitionskosten und Förderung

Investitionskosten: Komplettanlage mit Heizungsunterstützung für Einfamilienhaus: 10.000 bis 17.000 Euro inklusive Montage und Inbetriebnahme.

Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG):

• Grundförderung: 30 Prozent

• Klimageschwindigkeitsbonus bei Heizungstausch (bis 2028): 20 Prozent

• Einkommensabhängiger Bonus: bis 30 Prozent

• Maximale Förderung: 70 Prozent

Förderanträge sind vor Auftragsvergabe bei der KfW zu stellen. Nachträgliche Anträge sind ausgeschlossen.

Systemintegration

Solarthermische Anlagen benötigen ein konventionelles Heizsystem zur Sicherstellung der ganzjährigen Wärmeversorgung.

Kombination mit fossilen Kesseln: Ergänzung von Gas- oder Ölheizungen. Solaranlage übernimmt Sommer und Übergangszeit, Kessel die Wintermonate.

Kombination mit Wärmepumpen: Solare Unterstützung reduziert den elektrischen Energiebedarf der Wärmepumpe.

Kombination mit Biomasseheizungen: Solare Übernahme der Sommerlast erhöht die Jahreseffizienz, da Pelletkessel im Sommer ineffizient arbeiten.

Installation und Wartung

Die Installation erfolgt durch Fachbetriebe des Sanitär-Heizung-Klima-Handwerks. Installationsdauer ein bis zwei Tage.

Wartung: Jährliche Inspektion durch Fachpersonal. Kontrolle von Systemdruck, Wärmeträgerzustand, Dichtungen und Pumpen.

Lebensdauer: 20 bis 25 Jahre. Verschleißkomponenten (Pumpen, Ausdehnungsgefäße) benötigen gelegentlichen Austausch.

Standortanforderungen

Ausrichtung und Neigung: Optimal ist Südausrichtung mit 30 bis 50 Grad Dachneigung. Ost-West-Ausrichtung reduziert den Ertrag um ca. 15 Prozent.

Flachdächer: Installation mit Aufständerung zur optimalen Ausrichtung.

Verschattung: Vermeidung von Verschattung durch Vegetation, Schornsteine oder Nachbarbebauung ist erforderlich. Vorabanalyse obligatorisch.

Statik: Prüfung der Dachtragfähigkeit bei Altbauten empfohlen.

Vergleich zur Photovoltaik

Solarthermie weist bei direkter Wärmenutzung höhere Wirkungsgrade auf als die indirekte Wärmeerzeugung über Photovoltaik und elektrische Heizsysteme. Photovoltaik bietet höhere Flexibilität durch vielseitige Stromnutzung.

Die Technologiewahl hängt vom individuellen Energiebedarf ab. Bei hohem Warmwasserbedarf und fossiler Heizung ist Solarthermie vorteilhaft. Bei Elektromobilität oder Wärmepumpen überwiegt der Nutzen von Photovoltaik. Eine Kombination beider Technologien ist bei ausreichender Dachfläche möglich.

Wirtschaftlichkeit

Die Amortisationszeit solarthermischer Anlagen verkürzt sich bei steigenden Energiepreisen. Unter Berücksichtigung staatlicher Förderung liegt die Amortisationszeit typischerweise zwischen 10 und 15 Jahren.

Solarthermische Anlagen erhöhen die energetische Unabhängigkeit und reduzieren die Exposition gegenüber Preisschwankungen fossiler Energieträger.

Eine Wirtschaftlichkeitsanalyse durch qualifizierte Energieberater ermöglicht eine fundierte Entscheidungsgrundlage unter Berücksichtigung individueller Randbedingungen.