Unter Solarthermie versteht man Solaranlagen, die Solarwärme für Warmwasser oder die Heizung bereitstellen. Die Sonne liefert uns täglich ein enormes Energiepotential, das in Deutschland den Primärenergieverbrauch um das Achtzigfache übersteigt. Diese Energiequelle ist praktisch unerschöpflich und steht uns auch in den nächsten Jahrmillionen zur Verfügung. Fossile Brennstoffe wie Kohle, Erdgas oder Erdöl sind dagegen nur begrenzt vorhanden. Die nächsten Generationen werden nicht mehr uneingeschränkt auf sie zurückgreifen können, so dass die Sonne zweifellos die Energie der Zukunft darstellt.

Wie funktioniert eine thermische Solaranlage?

Herzstück einer thermischen Solaranlage für Warmwasser und Heizung ist der Sonnenkollektor. Ein Flachkollektor, die am weitesten verbreitete Bauform eines Kollektors, besteht aus einem selektiv beschichteten Absorber, der zur Absorption („Aufnahme“) der einfallenden Sonnenstrahlung und ihrer Umwandlung in Wärme dient. Zur Minimierung von thermischen Verlusten wird dieser Absorber in einen wärmegedämmten Kasten mit transparenter Abdeckung (meistens Glas) eingebettet.

Der Absorber wird von einer Wärmeträgerflüssigkeit (üblicherweise ein Gemisch aus Wasser und ökologisch unbedenklichem Frostschutzmittel) durchströmt, die zwischen Kollektor und Warmwasserspeicher zirkuliert. Thermische Solaranlagen werden über einen Solarregler in Betrieb genommen. Sobald die Temperatur am Kollektor die Temperatur im Speicher um einige Grad übersteigt, schaltet die Regelung die Solarkreis-Umwälzpumpe ein und die Wärmeträgerflüssigkeit transportiert die im Kollektor aufgenommene Wärme in den Warmwasserspeicher

Die konventionelle Heizung gewährleistet über den Ladekreis, dass auch dann ausreichend warmes Wasser zur Verfügung steht, wenn die Solaranlage keine oder zu wenig Nutzenergie liefert. Solaranlagen lassen sich problemlos in die Gebäudetechnik integrieren. Damit ergänzt eine moderne thermische Solaranlage, die mit mindestens 20 Jahren die Lebensdauer eines Heizkessels übertrifft, die konventionelle Heiztechnik ideal.

Solaranlagen zur Warmwasserbereitung

Grafische Darstellung des Bedarfes an Warmwasser und die Solareinstrahlung im Jahresverlauf.
Bei Solaranlagen zur Warmwasserbereitung passen Warmwasserbedarf und Sonneneinstrahlung im Jahresverlauf besser zusammen als bei Solaranlagen zur Heizungsunterstützung.

Für die Nutzung der Sonnenenergie zur Warmwasserbereitung ergeben sich günstige Voraussetzungen, da der Warmwasserbedarf eines Haushaltes über das Jahr annähernd konstant ist. Es besteht dadurch eine größere Übereinstimmung zwischen Energiebedarf und solarem Energieangebot als bei der Nutzung zur Raumheizung.

Mit einer richtig dimensionierten Anlage kann man jährlich 50 % bis 65 % des Warmwasserbedarfs mit Sonnenenergie decken. Im Sommer kann meistens der gesamte Bedarf an Warmwasser über die Solaranlage bereitgestellt werden. Dann kann die konventionelle Heizanlage ganz abgeschaltet werden. Das ist besonders vorteilhaft, weil sie in diesem Zeitraum wegen des wegfallenden Heizbedarfs nur mit einem niedrigen Nutzungsgrad arbeitet.

Monatlicher solarer Deckungsanteil einer Solaranlage zur Warmwasserbereitung.

Man kann die angebotene Sonnenenergie noch besser nutzen, wenn anstatt der herkömmlichen Geräte, Waschmaschinen und Geschirrspüler mit Warmwasseranschluss zum Einsatz kommen.

Solaranlagen zur Warmwasserbereitung zeichnen sich durch eine einfache Anlagentechnik aus und sind technisch ausgereift. Mittlerweile gibt es eine große Anzahl von Solar-Fachfirmen, die über langjährige Erfahrung bei der Anlagenplanung und -montage verfügen. Sie bieten für die unterschiedlichsten Anforderungen eine breite Palette an Anlagenkonzepten an.

Komponenten einer Solaranlage zur Warmwasserbereitung:

● Solarregler

● Temperaturfühler am Kollektor

● Temperaturfühler am Speicher

● Solarkreis-Umwälzpumpe

● Kaltwasserzufluss

● Warmwasserabfluss

● Ausdehnungsgefäß

● Temperaturfühler für Nachheizung

● Ladekreis-Umwälzpumpe

Solaranlagen zur Heizungsunterstützung

Wenn die Solaranlage nicht nur warmes Wasser sondern auch Heizwärme bereitstellt, spricht man von Solaranlagen zur Heizungsunterstützung. Auch diese Anlagen sind technisch ausgereift und in einer breiten Palette von Anlagenkonzepten verfügbar. Der Unterschied zur Warmwasser-Solaranlage besteht in erster Linie im Solarspeicher. Denn dieser bewahrt bei diesen Solaranlagen nicht Trinkwasser sondern Heizungswasser auf. Um auch in der Übergangszeit und im Winter noch Beiträge zur Wärmeversorgung liefern zu können, enthalten Solaranlagen zur Heizungsunterstützung deutlich größere Kollektorflächen als Warmwasser-Solaranlagen. Das führt dazu, dass sie auch einen höheren Beitrag zur Warmwasserversorgung beisteuern. Über 80 % sind keine Seltenheit.

Wie groß der solare Beitrag am gesamten Wärmebedarf eines Hauses ist, hängt von vielen Faktoren ab. Die Dämmung des Hauses spielt genauso eine Rolle wie das Nutzerverhalten und der Warmwasserbedarf. In einem normalen Neubau erreichen typische Solaranlagen zur Heizungsunterstützung einen solaren Deckungsanteil von 20 bis 30 Prozent. Bei besser gedämmten Häusern sind auch mehr als 50 Prozent möglich. Dann handelt es sich im Grunde genommen nicht mehr um eine Solaranlage zur Heizungsunterstützung sondern um eine fossil unterstützte Solarheizung. Häuser mit Solarheizungen, die 50 Prozent und mehr zur Wärmeversorgung beitragen, nennt man Sonnenhäuser. Mit Sonnenhaus-Konzepten kann ein Gebäude mit bis zu 100 Prozent durch die Sonne beheizt und  mit Warmwasser versorgt werden.

Solaranlasge für Heizung und Warmwasser Schematische Darstellung einer Solaranlage zur Heizungsunterstützung.Grafik: Wagner Solar
Solaranlagen zur Heizungsunterstützung mit Solarpufferspeicher und einer Frischwasserstation zur Warmwasserbereitung.

Aktiver Umweltschutz

Mit der Installation von Solaranlagen für Heizung und Warmwasser trägt man aktiv zu einer Verringerung der klimaschädlichen CO2-Emissionen bei. Eine Solaranlage hat gegenüber konventionellen Warmwasserbereitungssystemen eine eindeutig positive CO2-Bilanz.

Um übermäßige CO2-Emissionen zu vermeiden, sollten Sie darauf achten, dass keine elektrischen Heizanlagen zum Einsatz kommen. Ökologisch optimal ist dagegen der Einsatz einer Solaranlage kombiniert mit rationeller Energietechnik (moderne Brennwertkessel) bei einem möglichst niedrigen Energieverbrauch.

Die energetische Amortisationszeit von Solaranlagen für Heizung und Warmwasser (Zeitspanne, bis die Solaranlage soviel Energie erzeugt hat, wie zu ihrer Herstellung benötigt wurde) beträgt zwischen einem halben und zweieinhalb Jahren. Im Gegensatz dazu verbrauchen konventionelle Systeme für die Bereitstellung einer bestimmten Menge nutzbarer Energie (Wärme, Strom) immer eine größere Menge an Primärenergie (Kohle, Erdgas, Erdöl, Uran) und amortisieren sich daher energetisch nie.

Sind Solaranlagen nicht zu teuer?

Häufig wird gegen den Einsatz von Solaranlagen für Heizung und Warmwasser das Argument der Unwirtschaftlichkeit vorgebracht. Das gipfelt nicht selten in einer pauschalen Ablehnung erneuerbarer Energien. Doch haben Sie sich schon einmal gefragt, ob die neuen Alu-Felgen für Ihr Auto wirtschaftlich sind? Oder ob der alte Öl-Heizkessel aus den 70er Jahren noch wirtschaftlich arbeitet? Außerdem darf nicht vergessen werden, dass Solaranlagen einen wichtigen Beitrag zu einem umweltschonenden Energieeinsatz darstellen.

Die günstigen Energiepreise der konventionellen Energieträger verschleiern das Bild. Die durch ihren Gebrauch verursachten Folgekosten für Umwelt- und Gesundheitsschäden (sogenannte „externe Kosten“) müssen von der Allgemeinheit getragen werden und sind nicht im Preis enthalten. Zu berücksichtigen ist auch, dass die konventionellen Energiepreise angesichts sich verknappender Ressourcen in absehbarer Zukunft erheblich steigen werden.

Die Sonne dagegen liefert ihre Energie kostenlos. Die auf den ersten Blick relativ hohen Anfangsinvestitionen können das Bild vermitteln, die Anlagen seien generell sehr teuer. Aber vom Zeitpunkt der Anlageninstallation an entstehen, außer sehr geringen Kosten für Wartung und Pumpenstrom, keine weiteren Betriebskosten mehr. Wer heute in eine Solaranlage investiert, investiert also in die Zukunft. Außerdem amortisieren sich thermische Solaranlagen heute nach durchschnittlich 15 bis 20 Jahren. Die CO2-Bepreisung, die in Zukunft kommen wird, macht sie außerdem immer attraktiver. Da die Solaranlagen in der Regel wesentlich länger als 20 Jahre halten, sind sie aber auch heute schon ein gutes Geschäft.

Text und Abbildungen (soweit nicht anders gekennzeichnet) mit freundlicher Genehmigung der Deutschen Gesellschaft für Sonnenenergie e.V. / Überarbeitung SolarServer 2019

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