Die Solarthermie ist eine Technologie, die bereits seit mehreren Tausenden Jahren existiert. Schon in der Antike hat man Sonnenstrahlen gebündelt, um Wasser zu erhitzen. Auch als Solarheizung bekannt ist die Solarthermie die Technologie der Umwandlung von Solarenergie in Wärme. In der letzten Zeit gewinnt die Solarthermie immer mehr an Aufmerksamkeit und findet sowohl in Privathaushalten als auch im Unternehmenskontext Anwendung.
Obwohl die Wärmegewinnung der Solarthermie deutlich einfacher ist als die Stromerzeugung der Photovoltaik, wird über Solarthermie vergleichsweise wenig gesprochen. Aktuell nutzen ca. 10 % aller deutschen Haushalte die Solarthermie als unterstützenden Wärmeträger, eine Zahl, die sich Prognosen zufolge in den nächsten Jahren verdoppeln wird. Um ein bisschen Licht in das Thema der Solarthermie zu bringen, widmen wir uns damit in diesem Artikel ausführlich.
Neben Informationen zum Aufbau und zu Vor- und Nachteilen der Solarthermie finden Sie weiter unten eine nützliche Übersicht zu den Kosten, der CO2-Einsparung und einen Vergleich der Solarthermie mit der Photovoltaik.
Der Aufbau einer Solarthermie Anlage
Ähnlich wie bei der Photovoltaik, werden bei der Solarthermie Solarplatten auf dem Hausdach befestigt. Diese Solarkollektoren fangen die Strahlungsenergie der Sonne ein und leiten sie anschließend ins Hausinnere weiter. Im Gegensatz zu den Solarpanels der Photovoltaik, befindet sich in den Solarthermiekollektoren eine Wärmeträgerflüssigkeit, die die Sonnenenergie absorbiert.
An die Solarkollektoren auf dem Dach ist ein Rohrkreislauf angeschlossen, über den die erwärmte Flüssigkeit bis zum Wärmespeicher gelangt. In der Regel steht dieser Wärmespeicher in der Nähe der Zentralheizung des Hauses, damit die Wege kurz und effizient sind. Um die Wärme zu speichern, findet im Speicher anschließend eine Art Wärmetausch statt.
Kaltes Wasser aus dem Rohrsystem gelangt ins Innere des Speichers und wird dort von der Thermieflüssigkeit erhitzt. Die abgekühlte Thermieflüssigkeit fließt dann zu den Kollektoren zurück, um erneut erwärmt zu werden. Dieser Wärmetausch ist einer der wichtigsten Schritte der Solarthermie. Denn nur so kann die gespeicherte Wärme zur Erwärmung von Trink- und Badewassers oder zur Heizungsunterstützung genutzt werden.
Vom Wärmespeicher aus gelangt das Warmwasser durch eine Pumpe an alle Orte, an denen es benötigt wird. Eingesetzt wird das Wasser in den Heizungen, in den Spül- und Waschmaschinen sowie in allen Wasserhähnen zum Waschen, Baden und Duschen.
Je nachdem, ob Sie die gewonnene Wärme ausschließlich für die Wassererwärmung oder als Unterstützung für die Heizung verwenden möchten, gibt es unterschiedliche Thermie- und Röhrensysteme. Hybridsysteme sind hier besonders nützlich, da sie eine Kombination beider Anwendungen ermöglichen und Sie so mehr Energie aus der Solaranlage gewinnen.
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Die zwei unterschiedlichen Arten von Kollektoren
Beim Kauf einer Solarthermie Anlage können Sie zwischen zwei Arten von Solarplatten wählen: Röhrenkollektoren oder Flachkollektoren.
Röhrenkollektoren sind leistungsstärker und weisen einen 30 % höheren Wirkungsgrad als Flachkollektoren auf. Grund dafür ist eine isolierende Vakuumschicht, die gänzlich durchsichtig ist und dabei kaum Wärme leitet. In dem Kollektor heizen die Sonnenstrahlen den Wärmeträger somit direkt auf und die Vakuumschicht verhindert ein Entweichen dieser Wärme.
Vor allem bei großen Unterschieden zwischen Außen- und Innentemperatur (z. B. im Winter) ist die Vakuumschicht ein absoluter Pluspunkt. Außerdem absorbieren Röhrenkollektoren im Gegensatz zu den Flachkollektoren auch diffuses Licht von allen Seiten. Das erhöht den Wirkungsgrad der Anlage enorm.
Diese Vorteile versprechen eine bessere Nutzung Ihrer Solarthermie Anlage und mehr produzierte Wärme für Ihren Haushalt. Dementsprechend sind Röhrenkollektoren auch teurer als Flachkollektoren. Flachkollektoren hingegen eignen sich daher am ehesten für Haushalte mit kleinerem Budget und weniger Heizbedarf. Wenn Sie die Solarthermie nur für die Wassererwärmung verwenden möchten, sind Flachkollektoren absolut ausreichend.
Während die Unterschiede zu einem Röhrenkollektor im Sommer nicht besonders groß sind, produzieren Flachkollektor im Winter deutlich weniger Wärme. In diesem Fall muss der Heizbedarf daher dann mit einer Zusatzheizung gedeckt werden.
Solarthermie für die Wassererhitzung
Bei einer ausschließlichen Verwendung für Warmwasser kann in den Sommermonaten zwischen Mai bis September eine 100-prozentige Abdeckung des Wärmebedarfs erreicht werden. Je nach Personenzahl im Haushalt und der Verwendung von Wasch- und Geschirrspülmaschinen, muss die Größe der Solarkollektoren auf dem Hausdach angepasst werden. Für die Zirkulation der Trägerflüssigkeit und des Warmwassers sind hier Pumpen verantwortlich, die zentral von einem Solarregler gesteuert werden.
Komponenten für die Warmwassergewinnung:
- Solarkollektoren
- Solarkreis (Rohrsystem) mit Wärmeträgerflüssigkeit
- Solarstation mit Pumpe, Reglung und weiteren Armaturen
- Warmwasserspeicher inkl. Wärmeübertrager
- Heizung (i. d. R. der vorhandene Heizkessel)
Solarthermie für Warmwassergewinnung und Raumheizung
Die Ausnutzung der Solarthermie kann noch weiter optimiert werden, wenn die gewonnene Wärme nicht nur für Warmwasser, sondern zusätzlich auch für die Unterstützung der Heizung verwendet wird. Für ein solches Hybrid-System ist ein größeres Speichervolumen und eine größere Kollektorfläche notwendig. Vor allem in den Übergangsmonaten im Frühjahr und Herbst kann so eine deutliche Unterstützung gewährleistet werden.
Falls Sie die gewonnene Wärme auch langfristig für den Winter speichern möchten, empfiehlt sich die Nutzung eines großen Saisonspeichers. Dieser fasst bis zu 10 Kubikmeter. Natürlich benötigt ein solcher Speicher auch mehr Platz. Sofern Sie nur wenig Fläche für den Speicher zur Verfügung haben, nutzen Sie einfach die normale, herkömmliche Speicherversion: den Tagesspeicher. Dieser fasst zwischen 700 und 1.000 Liter und speichert die Wärme in der Regel bis zu drei oder vier Tagen.
Welchen Nutzen bringt Ihnen die Solarthermie?
Laut vielen Experten wird die Solarthermie von den meisten Menschen stark unterschätzt. Denn die Solarthermie spart viele fossile Brennstoffe ein und senkt ebenso Ihre Heizkosten. Dem gegenüber stehen dabei verhältnisweise geringe Anschaffungskosten. Mit einer Investition in eine Solarthermie Anlage können Sie also maßgeblich CO2 einsparen und dabei nicht nur Ihr Portemonnaie, sondern auch die Umwelt unterstützen.
Zwar reichen die Solarthermie Anlagen in den meisten Fällen nicht als alleiniges Heizsystem aus, jedoch ist die Einsparung immens. Bereits eine Anlage mit einer Größe von 1,5 Quadratmeter Flachkollektoren pro Person und einem Speicher mit circa 300 Litern Inhalt können im Jahresdurchschnitt 60 % des Warmwasserbedarfs decken. In den Sommermonaten liegt der Anteil sogar bei 100 %.
Ein weiterer Pluspunkt für die Solarthermie ist die lange Lebensdauer. Ihre Solarthermie Anlage können Sie zwischen 20 und 30 Jahre lang nutzen. Genau dies macht eine Investition enorm profitabel. Außerdem müssen Sie den Bau einer Solarthermie Anlage nicht genehmigen lassen. Somit ist der bürokratische Aufwand für die Anschaffung einer Anlage sehr gering.
Die Vor- und Nachteile einer Solarthermie Anlage zusammengefasst
| Vorteile | Nachteile |
|---|---|
 Keine CO2 Emissionen |
 Recht hohe Anschaffungskosten |
| Staatliche Förderung |
Wärmeproduktion ist vom Wetter abhängig |
| Heizkostensenkung und große Geldersparnisse |
Abhängigkeit von Standort, Dachfläche und Schatten |
| Lebensdauer von 20 bis 30 Jahre |
Notwendige Umbauten bei der Installation |
| Kombinationsmöglichkeit mit anderen Heizungen |
Die Kosten einer Solarthermie Anlage
Die Kosten einer Solarthermie Anlage sind immer individuell. Je nachdem wie viel Wärme Sie gewinnen möchten und wie viel Dachfläche Sie zur Verfügung haben, können die Kosten einer Solarthermie Anlage enorm variieren.
Den größten Teil der Kosten machen die Kollektoren aus. Röhrenkollektoren sind dabei teurer als Flachkollektoren. Allgemein sind die Kollektoren schon für 50 % der Kosten verantwortlich. Die restlichen 50 % entstehen durch den Solarspeicher und die Installation.
Für eine Solarthermie Anlage zur Gewinnung von Warmwasser mit 5 m² Fläche müssen Sie ca. 4.000 € bis 5.000 € investieren. Für eine Solarthermie Anlage für Warmwasser und Raumheizung mit 10 m² Fläche zahlen Sie hingegen zwischen 8.000 € und 10.000 €. Bei der Verwendung von Röhrenkollektoren zahlen Sie zwar pro Kollektor mehr Geld, brauchen dafür aber dafür weniger Kollektoren, um die gewünschte Leistung zu erzielen. Damit sparen Sie etwas Dachfläche, die Sie dann anderweitig (z. B. für Photovoltaik) nutzen können.
Zu den Anschaffungskosten kommen dann noch laufende Kosten für Wartung, Versicherung und den Strom für den Betrieb der Pumpe hinzu. Die empfohlenen jährlichen Wartungskosten liegen ca. zwischen 50 € und 100 €. Eine Versicherung, die vor Schäden, Diebstahl oder Vandalismus schützt, kostet jährlich ca. 40 €. Die Stromkosten für den Betrieb der Pumpe liegen bei 20 € im Jahr. Insgesamt betragen die laufenden Kosten einer Solarheizung also dann ca. 100 € bis 150 € pro Jahr.
Kostenübersicht für Solarthermie Anlagen
Solarthermie: Häufig gestellte Fragen
Wie können Sie von der staatlichen Solarthermie Förderung profitieren?
Durch die staatliche Förderung von Investitionen in die Solarthermie, können Sie bei der Anschaffung Ihrer Anlage viel Geld sparen. Dafür sind lediglich einige Mindestvoraussetzungen zu beachten. Bei der Verwendung von Flachkollektoren muss Ihre Anlage mindestens mit 9 m² Kollektorfläche und einem Speicher mit 40 Liter pro m² Kollektorfläche ausgestattet sein. Falls Sie Röhrenkollektoren verwenden, besteht die Mindestvoraussetzung aus 7 m² Kollektorfläche und 50 Liter Speicher pro m² Fläche.
Wenn Sie diese Voraussetzungen erfüllen, erhalten Sie vom Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) bis zu 25% der förderfähigen Investitionskosten zurück. Wenn Sie eine alte Heizung ersetzen, haben Sie Anspruch auf weitere 10%. Die Investition in eine Solarthermie Anlage lohnt sich aufgrund der staatlichen Förderung und den enormen Einsparungen der Heizkosten sehr und rentiert sich bereits nach kurzer Zeit.
Hier erhalten Sie eine Übersicht aller BAFA Förderprogramme.
Mehr Informationen zur Förderung von Solarthermie lesen Sie hier: Solarthermie Förderung
Auch interessant: Photovoltaik Förderung
Wie viel Geld können Sie mit der Solarthermie sparen?
Die Rentabilität der Solarthermie richtet sich genau wie die Kosten nach der Nutzung. Je höher Ihr Wärmebedarf, desto mehr Heizkosten können Sie durch die Solarthermie einsparen. Das bedeutet: Je größer Ihr Verbrauch, desto größer und leistungsfähiger sollte Ihre Anlage sein und umso mehr Geld können Sie am Ende sparen.
Ein 4 Personenhaushalt mit 100 m2 Wohnfläche hat durchschnittlichen Wärmekosten von ca. 1.200 € pro Jahr. Wenn ein solcher Haushalt nun 60 % seines Heizbedarfs durch eine Solarthermie Anlage deckt, spart er 720 € im Jahr an Heizkosten. Nach Abzug der laufenden Kosten von 100 € liegt die Ersparnis also bei 620 € im Jahr.
Bei Anschaffungskosten von 9.000 € und ca. einer 2.000 € Förderung vom BAFA rentiert sich die Solarheizung nach 12 Jahren. Weil Solarheizungen aber eine Lebensdauer von 20 bis 30 Jahren haben, läge der Profit langfristig bei 5.000 € bis 12.000 €.
Sie möchten herausfinden, wie hoch Ihr aktueller Gasverbrauch ist oder Ihre aktuellen Heizkosten ermitteln? Nutzen Sie dafür unsere Gasverbrauchsrechner und Heizkostenrechner.
Wie viel CO2 lässt sich mit Solarthermie genau sparen?
Solarthermie spart Ihnen nicht nur eine Menge Heizkosten, sondern reduziert ebenfalls den CO2-Ausstoß. Im Vergleich zur herkömmlichen Gasheizung spart die Solarthermie etwa 250 Gramm CO2 pro Kilowattstunde Nutzwärme ein. Pro Person rechnet man mit ca. 2 kWh am Tag für die Spülmaschine, das Hände und Wäsche Waschen, das Duschen und das Baden. Dies sind im Jahr also 730 kWh und mehr als 180 kg CO2 pro Person. Falls Sie sich für eine Hybridvariante (Warmwasser und Raumheizung) entscheiden, verdoppelt sich sogar die jährliche Einsparung an fossilen Energien.
Um das ganze etwas zu veranschaulichen, nehmen wir einmal folgendes Beispiel: In einem Einfamilienhaus leben auf 140 Quadratmeter vier Bewohner. Dieser Haushalt nutzt die Solarthermie nur für Warmwasser und hat dafür eine Anlage mit sechs Quadratmetern Flachkollektoren und einen 300 Liter Speicher.
Bei einer 100 % Abdeckung des Heizbedarfs werden dadurch ca. 730 Kilogramm CO2 jährlich eingespart. Dies entspricht etwa der Neupflanzung von 60 Bäumen pro Jahr. Über eine Nutzungsdauer von 25 Jahren spart dieser Haushalt also über 18 Tonnen CO2 ein. Dies entspricht ganze 1.500 gepflanzte Bäume.
Die CO2 Einsparung ist natürlich nicht nur gut für die Umwelt, sondern durch die Vermeidung der CO2-Steuer auch für Ihren Geldbeutel.
Solarthermie vs. Photovoltaik
Da die Solarthermie im Sprachgebrauch nicht so verbreitet ist wie die Photovoltaik und es hier oft zu Verwirrungen kommt, möchten wir hier einmal auf die Unterschiede hinweisen. Bei der Photovoltaik wird aus der Sonnenenergie Strom gewonnen, während die Solarthermie auf aus der Sonnenergie Wärme gewinnt. Der Grünstrom einer PV-Anlage kann für den eigenen Verbrauch verwendet oder in das öffentliche Stromnetz eingespeist werden. Für diesen selbst erzeugten Strom erhalten Haushalte eine finanzielle Vergütung.
Bei der Solarthermie hingegen ist eine Einspeisung in das öffentliche Wärmenetz noch nicht möglich. Die meisten Wärmespeicher sind für eine langfristige Speicherung nämlich zu klein und die gesamte Wärme wird bereits im eigenen Haushalt verwendet.
Ein Vorteil der Solarthermie ist jedoch der höhere Wirkungsgrad. Während die Photovoltaik einen maximalen Wirkungsgrad von etwa 20 % hat, schafft es die Solarthermie auf ganze 25 % bis teilweise 35 %. Folglich ist die Solarthermie deutlich effektiver in der Energiegewinnung. Die CO2-Einsparungen pro Jahr sind bei beiden Systemen jedoch ungefähr gleich und belaufen sich auf ca. 65 bis 125 kg/m².
Mehr dazu finden Sie im Artikel Solarthermie oder Photovoltaik
Hier können Sie prüfen, ob sich eine Solaranlage mit Speicher auch in Ihrem Fall lohnt:
Unsere Empfehlung:
Welches System sich mehr lohnt, hängt stark vom individuellen Energiebedarf, dem zur Verfügung stehenden Budgets und der verfügbaren Dachfläche ab. Wenn Sie einen hohen Stromverbrauch haben und Ihre Stromrechnung Ihre Heizkosten übersteigt, raten wir eher zur Photovoltaik. Auch wenn dies nicht der Fall sein sollte, können Sie mit einer großen PV-Anlage einen Stromüberschuss produzieren und mit der Einspeisung Geld verdienen. Dies ist mit der Solarthermie aktuell leider noch nicht möglich.
Mit diesem Stromrechner können Sie Ihren individuellen Stromverbrauch ausrechnen.
Gute Neuigkeiten, für die, die nicht zwischen Wärme und Strom entscheiden wollen: Wenn Ihr Dach groß genug ist, können Sie sowohl eine Solarthermie Anlage als auch eine Photovoltaik Anlage installieren. Falls Ihre Dachfläche jedoch nicht für beides ausreicht, können Sie mithilfe einer Wärmepumpe oder Infrarotheizung Strom in Wärme umwandeln.
Eine große PV-Anlage auf Ihrem Dach deckt dann sowohl Ihren Strom- als auch Ihren Wärmebedarf. Um eine kostenlose individuelle Beratung zu Ihrer Situation zu bekommen, können Sie hier eine Anfrage stellen.
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Die Vor- und Nachteile der Solarthermie und Photovoltaik zusammengefasst
| Solarthermie | Photovoltaik |
|---|---|
| Erzeugung von nur Warmwasser bzw. auch Wärme |
Produktion von Elektrizität, die durch eine Wärmepumpe ebenfalls Wärme und Warmwasser erzeugen kann |
| 100% Nutzung grüner Energie |
100% Nutzung grüner Energie |
| Wärme wird im Speicher konserviert |
Elektrizität wird mittels Batterie gespeichert |
| Etwas geringere Anschaffungskosten |
Etwas höhere Anschaffungskosten |
| Bei einer Lebensdauer von über 20 Jahren eine geringere Rendite |
Bei einer Lebensdauer von über 20 Jahren eine höhere Rendire |
| Überschüssige Energie kann nicht eingespeist oder abgegeben werden |
Überschüssiger Storm wird ins Netz eingespeist, dafür erhält man eine Vergütung |
| Wirkungsgrad von 25% bis 35% |
Wirkungsgrad von etwas 20% |
Für wen eignet sich eine Solarthermie Anlage?
Die beste Voraussetzung, um Solarthermie effizient für sich nutzen zu können, ist vorerst eine südliche Ausrichtung des Daches. So werden die meisten Sonnenstunden eingefangen. Zudem ist ein optimaler Winkel des Daches von 30-45 Grad von Vorteil. Falls Ihr Dach keine Südseite hat, können Sie alternativ eine Ost-West-Ausrichtung nutzen. Bei einem Photovoltaik Flachdach oder einer nicht-optimalen Dachneigung können Montagegestelle genutzt werden, um die 30 - 40 Grad zu erreichen.
Am meisten rentiert sich die Solarthermie, wenn mindestens 3 bis 4 Personen im Haushalt leben. Dadurch ist der Wärmebedarf nämlich hoch genug, um mit der Solarthermie signifikante Kosteneinsparungen zu erreichen.
Bei 2-Personen Haushalten lohnen sich Solarthermie Anlagen meist nur, wenn das Haus über eine große Wohnfläche, ein Gästehaus oder über einen Pool verfügt, der beheizt wird.
Besonders beliebt ist die Solarthermie auch bei Fußbodenheizungen. Ob die Solarthermie oder doch eher die Photovoltaik für Sie besser geeignet ist, können Sie hier durch eine Beratung herausfinden: Solarcheck. Außerdem finden Sie im folgenden Artikel eine Checkliste und Kriterien, die Ihnen bei der Entscheidung helfen: Photovoltaik Planung, Kosten und Förderung
Fazit
Die Solarthermie eignet sich für alle Haushalte, die sich mehr Unabhängigkeit wünschen, die Umwelt schützen möchten und dabei Heizkosten sparen wollen. Vor der Anschaffung ist zwingend zu klären, für welchen Zweck Sie die Solarheizung nutzen möchten. Erst danach lässt sich die notwendige Leistung und Fläche errechnen.
Lohnenswert sind Solarheizungen besonders dann, wenn Sie einen hohen Heizbedarf haben und Ihre Anlage langfristig nutzen. In den meisten Fällen empfiehlt sich die Nutzung einer Solarheizung zusammen mit einer Zusatzheizung, die in den Wintermonaten beim Heizen unterstützt.
Sollten Sie an einer höheren Rendite interessiert sein und ebenfalls Strom produzieren wollen, lohnt sich eine Photovoltaikanlage vielleicht mehr. Die Solarthermie ist nämlich leider dadurch limitiert, dass die erzeugte Wärme, nicht eingespeist und mit anderen geteilt werden kann.
Photovoltaikanlagen hingegen erzeugen sehr vielseitig nutzbaren Solarstrom, den Sie durch eine Wärmepumpe ebenfalls in Hitze oder Warmwasser umwandeln können. Außerdem können Sie hier zu einer größeren Anlage greifen und den überschüssigen Strom ins Netz einspeisen. Somit sparen Sie dann nicht nur an Heiz- und Stromkosten, sondern verdienen sich noch aktiv Geld dazu. Mehr erfahren
Hier können Sie herausfinden, ob sich eine PV-Anlage auch für Ihr Haus lohnt:
