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Solarenergie für Heizung und Warmwasser nutzen
Die Nutzung von Solarenergie für Heizung und Warmwasser ist eine der vielversprechendsten Möglichkeiten, erneuerbare Energiequellen in unseren Alltag zu integrieren. Mit der zunehmenden Dringlichkeit, fossile Brennstoffe zu ersetzen und unseren CO2-Ausstoß zu reduzieren, wird die Solarthermie zu einer immer attraktiveren Option, etwa als Heizungsunterstützung. In diesem Artikel beleuchten wir die Funktionsweise, Vorteile, Herausforderungen und Zukunftsperspektiven der Solarenergie für Heizung und Warmwasser.
Das erfahren Sie alles hier
- Solarthermie – Wärmegewinnung aus Sonnenenergie für Warmwasseraufbereitung und Heizung
- Vorteile der Nutzung von Solarenergie für Heizung und Warmwasser
- Anschaffungs- und Betriebskosten
- Solarthermie und Wärmepumpe
- Solarthermie und Photovoltaik
- Planung und Bau einer Solarthermieanlage – Was muss beachtet werden?
- Fazit: Nutzung von Solarenergie für Heizung und Warmwasser als zukunftsweisende Lösung
Solarthermie – Wärmegewinnung aus Sonnenenergie für Warmwasseraufbereitung und Heizung
Solarthermische Systeme nutzen die Sonnenenergie, um Wasser oder ein anderes Wärmeträgermedium zu erhitzen, das dann zum Heizen von Gebäuden und zur Bereitstellung von Warmwasser verwendet wird. Es gibt zwei Haupttypen von Solarthermieanlagen:
Vakuumröhrenkollektoren
Vakuumröhrenkollektoren sind eine besonders effiziente Form der Solarthermie. Sie bestehen aus einer Reihe von parallelen Glasröhren, die jeweils einen Absorber und eine Wärmeträgerflüssigkeit enthalten. Der Vakuumraum um die Röhren minimiert Wärmeverluste, wodurch sie auch bei niedrigen Außentemperaturen effektiv arbeiten. Dank ihrer Auswölbung gewinnen sie insbesondere im Winter mehr Wärmeenergie als Flachkollektoren und bieten damit eine hervorragende Leistung, auch bei ungünstigen Wetterbedingungen.
Die gewonnene Wärme wird in einem Speicher gesammelt und kann dann bei Bedarf verwendet werden, um Wasser zu erhitzen oder Heizsysteme zu unterstützen. In Kombination mit konventionellen Heizsystemen können solarthermische Anlagen mit Vakuumröhrenkollektoren den Energieverbrauch erheblich reduzieren.
Vorteile von Vakuumröhrenkollektoren:
- Super Leistung
- Flexibler Untergrund
- Platzsparend
- ca. 1–2 m2 pro Person
Flachkollektoren
Flachkollektoren bestehen aus einer flachen, isolierten Box mit einer transparenten Abdeckung und einem schwarzen Absorber, der die Sonnenstrahlung einfängt und in Wärme umwandelt. Das erhitzte Wasser oder die Wärmeflüssigkeit fließt durch Röhren im Absorber und nimmt die Wärme zum Heizen auf. Allerdings benötigen Flachkollektoren etwa 50 % mehr Platz als Röhrenkollektoren und sind in der Regel weniger effizient, insbesondere bei niedrigen Außentemperaturen.
Vorteile von Flachkollektoren:
- Gutes Preis-Leistungsverhältnis
- Einfache Montage
- Langlebig
- ca. 1.5–3 m2 pro Person
Vorteile der Nutzung von Solarenergie für Heizung und Warmwasser
Solarenergie ist eine erneuerbare und saubere Energiequelle. Die Nutzung von Solarthermie reduziert den Bedarf an fossilen Brennstoffen, verringert Treibhausgasemissionen und trägt zur Verringerung der Luftverschmutzung bei. Nach der initialen Investition in eine Solarthermieanlage sind die Betriebskosten relativ gering. Während des Betriebs der Solarthermieanlage fallen Kosten für die Stromversorgung von Pumpe und Solarsteuerung sowie Wartungs- und Versicherungskosten an. Zusammen betragen die laufenden Kosten etwa 100 bis 200 Euro pro Jahr. Hausbesitzer:innen können also ihre Heiz- und Warmwasserkosten deutlich senken und sich vor steigenden Energiepreisen schützen. Die Nutzung von Solarenergie kann die Abhängigkeit von externen Energiequellen verringern. Besonders in Zeiten von Energiekrisen oder Preisschwankungen ist dies ein wichtiger Vorteil. Solarthermische Systeme sind in der Regel langlebig und erfordern nur minimale Wartung. Dies reduziert langfristig die Kosten und den Aufwand für die Besitzer:innen.
Die Vorteile von Solarthermie für Warmwasser
Die Vorteile von Solarthermie, die für Warmwasser genutzt wird, sind abhängig von den Voraussetzungen vor Ort. Ist ausreichend Platz für Speicher, dann bleiben auch die Investitionskosten eher gering. Findet sich eine geeignete Ausrichtung und Statik des Daches, dann ist auch der Flächenbedarf auf dem Dach geringer. Bei Gebäuden mit kommunalen Denkmal- und Erhaltungsschutzmaßnahmen ist Solarthermie geeignet, vor allem wenn die Auflagen den Ausbau eines Heizkessels oder Heizungsraums nicht zulassen.
Die Vorteile von Solarthermie für Heizung & Warmwasser
Wenn Sie auf Ihrem Dach ausreichend Platz für Kollektoren und Speicher haben, können Sie hohe Zuschüsse vom BAFA geltend machen. Bei einer geeigneten Ausrichtung und Statik des Daches können Sie einen bis zu 30-prozentigen solaren Deckungsgrad erwarten. Bei kommunalen Denkmalschutz- und Erhaltungssatzungen können Sie mit Solarthermie auf ein System zurückgreifen, das Ihnen eine größere Unabhängigkeit von steigenden Energiepreisen bietet.
Nur Warmwasser oder Warmwasser und Heizung - in Zahlen*
|
Art |
Nur Warmwasser |
Warmwasser und Heizung |
|---|---|---|
|
Größe Kollektor |
2 bis 6 m2 |
9 bis 20 m2 |
|
Größe Speicher |
250 bis 350 Liter |
500 bis 1.500 Liter |
|
Energieeinsparung |
etwa 400 kWh je m2 |
ca. 300 kWh je m2 |
|
Kosten nachträglicher Einbau bei Sanierung |
6.000 bis 10.000 Euro |
9.000 bis 17.000 Euro |
|
Voraussetzungen |
Zentrale Warmwasserversorgung für + drei Personen |
bei einer Heizung mit niedrigerer Vorlauftemperatur |
* Quelle: verbraucherzentrale.de
Welche Dächer sind für Solarthermie geeignet?
Eine Dachausrichtung nach Süden bietet die besten Bedingungen für Solarthermieanlagen. Auch eine Dachneigung nach Südosten oder Südwesten kann effizient sein. Entscheidend ist außerdem der Neigungswinkel des Daches. Je nach Anlagentyp und Kollektorart ist ein Winkel zwischen 30 und 70 Grad optimal. Gegebenenfalls können die Kollektoren auch aufgeständert werden, um den Winkel zu verbessern.
Ein weiterer wichtiger Aspekt ist der Platzbedarf auf dem Dach für die Kollektoren. Eine Faustregel besagt, für die Warmwasserbereitung mit Flachkollektoren werden etwa 1,5 m² pro Person benötigt, bei Röhrenkollektoren genügt 1 m² pro Person. Für Kombianlagen, die sowohl Warmwasser als auch Heizung unterstützen, sind bei Flachkollektoren etwa 3 m² und bei Röhrenkollektoren rund 2 m² pro Person erforderlich. Es ist wichtig, dass das Dach nicht zu stark beschattet wird, etwa durch Bäume, Schornsteine oder angrenzende Gebäude. Zudem muss die Dachlastreserve ausreichend sein, um das Gewicht der Kollektoren sowie mögliche Schneelasten im Winter zu tragen. Wenn das Dach nicht geeignet ist, können die Kollektoren auch an der Fassade oder am Balkon installiert werden.
Rentiert sich Solarthermie?
Mit einer Solarthermieanlage entlasten Sie die Umwelt und leisten einen Beitrag zur Energiewende – und zu Ihrer Energierechnung. Ob und wie viel Sie durch die Anlage einsparen können, hängt von individuellen Rahmenbedingungen wie Energiepreis, Verbrauchssituation, Gebäudeeigenschaften und der Haustechnik ab.
Ein Beispiel: Mit einer 10 m² großen Anlage sparen Sie jährlich bis zu 4.000 kWh Erdgas ein. Diesen Einsparungen stehen die Beschaffungskosten gegenüber, und die können Sie sogar mit öffentlichen Fördermitteln senken. Je stärker die Energiekosten heutzutage ansteigen, umso rentabler ist Ihre Anlage.
Anschaffungs- und Betriebskosten
Neben den Anschaffungskosten fallen monatlich Betriebskosten und jährliche Instandhaltungskosten an. Es lohnt sich, sich im Vorfeld dazu zu informieren, um so eine möglichst umfassende Kostenrechnung zu haben. Für die Warmwassererzeugung rechnet man pro Person mit 1,5 m2 Flachkollektoren oder 1 m2 Röhrenkollektoren. Wenn auch noch geheizt werden soll, verdoppelt sich die Rechnung, also 3 m2 bei Flachkollektoren und 2 m2 bei Röhrenkollektoren. In der Regel liegen die Anschaffungskosten für einen Quadratmeter bei 300 Euro. Somit ergibt sich bei Flachkollektoren ein Preis von 450 Euro pro Person. Wenn neben der Warmwassererzeugung auch die Heizungsunterstützung durch Solarthermie dazukommt, steigt der Preis auf 900 Euro. Bei den leistungsstärkeren Röhrenkollektoren liegt der Preis bei 600 Euro bzw. 1200 Euro pro Person. Pro Jahr kann mit Stromkosten von ca. 50 Euro für den Betrieb gerechnet werden, hinzu kommen Kosten für Wartung und Instandhaltung, Reparaturen und Reinigung. Zusammengenommen sind in etwa 100 Euro im Jahr an Betriebskosten anzusetzen. Größere Reparaturen werden oftmals von der langen Herstellergarantie gedeckt.
Solarthermie und Wärmepumpe
Die Solarthermie lohnt sich als ergänzende Technologie auch für Wärmepumpen, denn solarthermische Anlagen liefern gerade im Sommer fast vollständig die Energie, die Sie zur Warmwasserbereitung benötigen. Die Wärmepumpe können Sie in dieser Zeit ausgeschaltet lassen. So sparen Sie Strom und erhöhen die Jahresarbeitszahl der Wärmepumpe. Diese muss für die Warmwasserbereitung 60 °C zur Verfügung stellen. Deshalb ist die Energieeffizienz einer Wärmepumpe im Sommer nicht so hoch wie im Winter.
Solarthermie und Photovoltaik
Heizen und gleichzeitig elektrischen Strom gewinnen: Heute erhalten Sie am Markt Kollektoren, die aus Sonnenlicht gleichermaßen Strom und Wärme gewinnen. Diese Kollektoren nennt man PVT-Kollektoren, sie beziehen also eine Solaranlage neben der Thermie mit ein. Im Vergleich zu solarthermischen Anlagen oder Photovoltaik-Anlagen haben sie einige Vorteile, besonders dann, wenn sie mit einer Sole-Wasser-Wärmepumpe kombiniert werden. Es muss also nicht „entweder Photovoltaik oder Solarthermie“ heißen, beide schließen einander nicht aus.
Checkliste für die Planung einer Solarthermieanlage
- Wärmeverbrauch einschätzen
- Zählerstand regelmäßig ablesen für gute Ausgangswerte
- Überprüfen, welcher Kollektorentyp der richtige für Sie ist
- Dachdämmung überprüfen und gegebenenfalls Dämmung anpassen
- Generell Dach und Dachneigung prüfen
- Zugangsleitung planen
Um die passende Größe der Anlage zu bestimmen, schätzen Sie zuerst Ihren Wärmeverbrauch. Falls Sie eine Gasheizung haben, können Sie den Gaszählerstand regelmäßig ablesen, auch im Sommer, um gute Anhaltswerte zu erhalten. Planen Sie die Anlage lieber etwas kleiner als zu groß. Vakuum-Röhrenkollektoren benötigen weniger Platz und können höhere Temperaturen erreichen, sind aber teurer. Welcher Kollektortyp geeignet ist, hängt vom verfügbaren Platz, den baulichen Gegebenheiten und dem Standort ab.
Überprüfen Sie zudem, ob Ihr Dach ausreichend gedämmt ist. Eine gute Dachdämmung kann ein erster und wichtiger Schritt sein. Bei einem Flachdach sollten Sie prüfen lassen, ob das Dach geeignet ist. Die Statik und Regenwasserdichtheit des Daches sind hierbei entscheidend. Die Leitungen vom Dach zum Speicher sollten kurz und gut gedämmt sein. Die Dämmung muss Temperaturen von über 100 Grad Celsius aushalten und wetter- sowie UV-beständig sein. Auch die Speicher und Anschlüsse müssen daher sehr gut gedämmt sein.
Herausforderungen
Die Installation von Solarthermieanlagen kann teuer sein. Obwohl die langfristigen Einsparungen die Anfangsinvestitionen übersteigen können, schreckt der hohe Anfangsaufwand einige Hausbesitzer ab. Die Effizienz von Solarthermieanlagen hängt stark von der Sonneneinstrahlung ab. In Regionen mit wenig Sonnenschein oder langen Winterperioden kann dies die Leistung der Anlagen beeinträchtigen. Für eine optimale Leistung benötigen Solarthermieanlagen ausreichend Platz auf dem Dach oder im Garten. In städtischen Gebieten oder bei begrenztem Platzangebot kann dies ein Hindernis sein. Die Integration von Solarthermieanlagen in bestehende Heizsysteme kann komplex sein und erfordert sorgfältige Planung und Fachwissen.
Zukunftsperspektiven
Die Zukunft der Solarthermie sieht vielversprechend aus. Mit der Weiterentwicklung von Technologien und der steigenden Nachfrage nach erneuerbaren Energien könnten die Kosten für Solarthermieanlagen sinken und ihre Effizienz weiter steigen: Fortschritte bei der Entwicklung von Wärmespeichern könnten die Effizienz und Zuverlässigkeit von Solarthermieanlagen verbessern. Langzeit-Wärmespeicher könnten es zukünftig ermöglichen, überschüssige Wärme zu speichern und bei Bedarf zu nutzen, unabhängig von der aktuellen Sonneneinstrahlung.
Die Integration mit anderen erneuerbaren Energien wie Photovoltaik und Wärmepumpen bietet möglicherweise eine umfassendere und effizientere Lösung für Heizung und Warmwasser. Durch den Einsatz von Smart-Home-Technologien und intelligenten Steuerungssystemen optimieren Sie die Nutzung von Solarenergie und können diese so an Ihren tatsächlichen Bedarf anpassen. Solarthermie könnte in Zukunft nicht nur für private Haushalte, sondern auch in der Industrie und im Gewerbe eine wichtige Rolle spielen. Große Solarthermieanlagen könnten dann zur Beheizung von Fabriken, Gewächshäusern und Bürogebäuden genutzt werden.
Fazit: Nutzung von Solarenergie für Heizung und Warmwasser als zukunftsweisende Lösung
Die Nutzung von Solarenergie für Heizung und Warmwasser ist eine nachhaltige und auch zukunftsweisende Lösung. Trotz einiger Herausforderungen bieten die ökologischen und ökonomischen Vorteile der Solarthermie einen erheblichen Anreiz für Hausbesitzer und Unternehmen. Mit den kontinuierlichen technologischen Fortschritten und der steigenden Akzeptanz erneuerbarer Energien könnte die Solarthermie in den kommenden Jahren eine noch größere Rolle in der Energieversorgung spielen und einen wichtigen Beitrag zur Reduzierung des globalen CO2-Ausstoßes leisten.
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