Solarthermie: Funktion, Kosten, Förderungen

Mit Solarthermie kann Sonnenenergie in Wärme umgewandelt werden. Diese Wärmeenergie wird überwiegend zur Warmwasserbereitung genutzt, kann aber auch in die Heizungsanlage einfließen. Alles über Solarthermie, von der Funktion bis zu Kosten und Förderungen erfahren Sie hier.

Was ist Solarthermie?

Solarthermie bezeichnet den Umwandlungsprozess von Solarenergie in Wärmeenergie. Diese steht ferner für die Erwärmung von Trink- und Duschwasser sowie zum Heizen zur Verfügung. Dabei gilt Solarthermie als eine weithin ausgereifte Technologie. Dementsprechend hat sich der Aufbau von Solarthermieanlagen in den vergangenen Jahrzehnten bis auf den Wirkungsgrad der Sonnenkollektoren kaum verändert. 

Wie ist eine Solarthermie-Anlage aufgebaut?

Eine solarthermische Anlage besteht aus zwei Hauptkomponenten, den Solarkollektoren und dem Speicher. Die Solarkollektoren absorbieren die Sonnenstrahlen und wandeln sie in Wärme um. Der Speicher speichert die Wärme. Diese wird je nach Bedarf und Aufbau der Anlage zur Warmwasserbereitung und/oder zur Unterstützung des Heizsystems genutzt.

Kollektoren und Speicher sind durch ein Rohrsystem miteinander verbunden. Dieses System transportiert die Solarflüssigkeit, die in der Regel ein Gemisch aus Wasser und Frostschutzmittel ist. Eine Solarpumpe bewegt die Flüssigkeit durch den Solarkreislauf.

Solarthermieanlagen können den kompletten Warmwasser- bzw. Heizungsbedarf nicht decken. Deswegen ist ihnen ein zusätzlicher Wärmeerzeuger wie eine Gastherme oder eine Wärmepumpe zugeschaltet.  

Der Solarregler ist die zentrale Steuereinheit einer thermischen Solaranlage. Er erkennt die Ladekapazitäten im Speicher und schaltet die Solarpumpe ein, um die Wärme von den Kollektoren in den Speicher zu übertragen. Solarthermieanlagen verfügen außerdem über Ausdehnungsgefäße, um Volumenschwankungen und Druckänderungen bei unterschiedlichen Temperaturen auszugleichen. Diese Konstruktion schützt das Rohrsystem und andere Komponenten vor Beschädigungen.

Arten von Solarkollektoren

Solarthermie-Anlagen nutzen meist Flachkollektoren und Röhrenkollektoren. Es sind aber auch andere Arten von Solarkollektoren wie Luftkollektoren, Hybridkollektoren und unverglaste Kollektoren für Schwimmbäder auf dem Markt erhältlich.

• Ein Flachkollektor ist ein Sonnenkollektor mit einer flachen Oberfläche. Er hat eine Glasabdeckung und ein Gehäuse. Flachkollektoren sind in Deutschland weit verbreitet, weil sie ein gutes Preis-Leistungs-Verhältnis haben. Sie erreichen einen Wirkungsgrad zwischen 60 und 85%.
• Ein Röhrenkollektor oder Vakuumröhrenkollektor besteht aus luftleeren Glasröhren mit einem Absorber. Das Vakuum in den Röhren sorgt für eine hervorragende Isolierung. Aus diesem Grund erzielen diese Kollektoren auch bei geringer Sonneneinstrahlung einen hohen Wirkungsgrad von über 90%. In Deutschland setzen nur rund 10% aller Solarthermieanlgen auf diese Art von Solarkollektor.

Arten von Speicher

Solarthermieanlagen verwenden meist einen Trinkwasserspeicher. Damit ist die Hauptaufgabe der Anlage die Warmwasserbereitung. Möchten Sie Solarthermie als Solarheizung zur Unterstützung der Heizungsanlage nutzen, wird ein Pufferspeicher verwendet. Eine weitere Option ist ein Kombispeicher, der sowohl die Warmwasserbereitung als auch die Unterstützung der Heizungsanlage erlaubt.

Wie funktioniert eine Solarthermie-Anlage?

Einfach erklärt, funktioniert eine Solaranlage folgendermaßen:

1. Die Sonneneinstrahlung erwärmt den Kollektor und die darin befindliche Solarflüssigkeit;
2. Die Flüssigkeit zirkuliert zwischen dem Kollektor und dem Speicher und erreicht dabei Temperaturen von bis zu 90 °C;
3. Das Wasser im Speicher nimmt die Wärme aus der Solarflüssigkeit auf;
4. Die Wärmeenergie wird zur Warmwasserbereitung und/oder zur Unterstützung der Heizungsanlage genutzt.

Kann ich Solarthermie auch nachrüsten? 

Solarthermie kann optimal nachgerüstet und in bestehende Heizungsanlagen integriert werden. Dabei übernimmt sie entweder die Erwärmung des Trinkwassers, unterstützt das Heizsystem oder erfüllt beide Funktionen. Damit entlastet eine solarthermische Anlage die Heizungsanlage und reduziert den Energieverbrauch und somit die Kosten.

Was sind die Einsatzgebiete von Solarthermie?

In Einfamilienhäusern hat Solarthermie zwei Einsatzgebiete, die Warmwasseraufbereitung und die Unterstützung des Heizsystems:

• Solarthermischen Anlagen zur Warmwasserbereitung benötigen im Vergleich zu Anlagen zur Heizungsunterstützung kleinere Kollektorflächen und Speicher. Dadurch sind die Investitionskosten und der Planungsaufwand für Warmwasseranlagen geringer. Warmwasser-Solarthermieanlagen erreichen einen solaren Deckungsgrad von bis zu 60%. Das heißt, 60 Prozent der für die Warmwasserbereitung genutzten Energie stammen aus der Solarenergie. Diese Systeme machen sich besonders im Sommer bezahlt;
• Solarthermie als Heizungsunterstützung und Warmwasserbereitung hingegen sind insbesondere im Frühjahr und Herbst von Vorteil. In diesen Jahreszeiten deckt die Anlage einen erheblichen Teil des Heizenergiebedarfs. Im Laufe eines Jahres erreichen diese Systeme eine solare Deckung von bis zu 30%. Sie verwenden in der Regel effizientere Röhrenkollektoren und benötigen einen größeren Solarspeicher. Daher sind solarthermische Anlagen zur Heizungsunterstützung und Warmwasserbereitung tendenziell teurer.

Was kostet Solarthermie? 

Die Kosten für Solarthermie im Einfamilienhaus liegen zwischen 5.000 und 10.000 € für die Warmwasseraufbereitung. Für die zusätzliche Heizungsunterstützung kommen 4.000 bis 7.000 € hinzu, sodass die Gesamtkosten auf 9.000 bis 17.000 € ansteigen. In diesem Preis sind die Montagekosten von durchschnittlich 2.000 € bereits inkludiert.

Die Kosten einer Solarthermieanlage hängen nicht nur von der Größe und der Anwendungsart, sondern auch von den genutzten Solarkollektoren ab:

• Flachkollektoren kosten 300 bis 350 € pro Quadratmeter.
• Röhrenkollektoren kosten 600 bis 700 € pro Quadratmeter.

Lohnt sich Solarthermie? 

Aus ökologischer Sicht lohnt sich eine Solarthermie allemal, denn sie trägt zur Reduzierung der Emissionen bei. Ob sich Solarthermie wirtschaftlich lohnt, hängt maßgeblich von Faktoren wie den Energiepreisen, dem Verbrauchsverhalten, die Gebäudeeigenschaften und dem vorhandenen Heizsystem ab.

Beispiel: Eine Solarthermieanlage mit rund 10 m² erzeugt rund 3.000 kWh Wärmeenergie pro Jahr. Bei einem Gaspreis von 0,12 € pro Kilowattstunde entspricht es einer jährlichen Ersparnis von circa 360 €. Nach zehn Jahren sparen Sie 3.600 €, nach 20 Jahren 7.200 €. Damit amortisieren sich die Investitionskosten innerhalb von 20 Jahren. Mittels Förderprogramme amortisieren sich Solarthermieanlagen sogar noch schneller.

Wird Solarthermie gefördert?

Solarthermie wird durch staatliche Förderprogramme seitens des Bundesamts für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) und der Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) gefördert:

• Das BAFA bietet einen Zuschuss von 25% für solarthermische Anlagen. Zu den förderfähigen Kosten gehören die Anlage selbst und der Anschluss an das Warmwasser- und/oder Heizungssystem, einschließlich des Speichers und der Steigleitungen;
• Ist die Solarthermieanlage Teil einer Komplettsanierung, ist über das KfW-Programm "BEG Wohngebäude - 261 Kredit" ein Tilgungszuschuss (maximal 20 Prozent) und ein zinsgünstiges Darlehen (maximal 150.000 €) erhältlich.

Welchen Wirkungsgrad hat eine Solarthermie-Anlage?

Eine Solarthermie-Anlage erreicht einen Wirkungsgrad von durchschnittlich 50% bei der Warmwasserbereitung. Systeme für Heizung und Warmwasser erreichen nur 25 bis 30%. Das liegt primär daran, dass die meiste Solarenergie im Sommer verfügbar ist. Zu dieser Jahreszeit wird Energie für Heizung und Warmwasser am wenigsten benötigt. 

Funktioniert Solarthermie im Winter? 

Solarthermie funktioniert im Winter. Allerdings ist die solarthermische Energieerzeugung in den kalten Montagen aufgrund der Intensität der Sonneneinstrahlung geringer als im Sommer. Im Winter ist die Leistung einer thermischen Solaranlage in der Regel auf etwa 20 bis 30% ihrer maximalen Wärmeleistung reduziert.

Solarthermie oder Photovoltaik? 

Solarthermie erzeugt Wärmeenergie, Photovoltaik erzeugt Strom. Photovoltaikanlagen benötigen eine größere Dachfläche und sind teurer. Dafür können Sie den Strom vielfältig nutzen. Darüber hinaus besteht bei Photovoltaik die Möglichkeit der Einspeisung des selbst erzeugten Solarstroms in das öffentliche Stromnetz. Dafür erhalten Betreiber eine Einspeisevergütung.

In unserem Artikel "Solarthermie oder Photovoltaik" finden Sie einen ausführlicheren Vergleich. 

Kann ich Solarthermie mit einer Ölheizung kombinieren?

Sie können bestehende Öl-Brennwertkessel mit Solarthermie kombinieren. Wichtig ist, dass ausreichend Platz für die Installation der Solarkollektoren und die Aufstellung des Speichers vorhanden ist. Dafür muss die Brennwerttechnik über fortschrittliche Regelungsfunktionen verfügen, die eine effiziente Integration der Ölheizung mit einer Solaranlage ermöglichen.

Der Betrieb einer Ölheizung ist heutzutage weder aus wirtschaftlicher noch aus ökologischer Sicht sinnvoll. Die Preise von Heizöl sind massiv gestiegen und es werden hohe Mengen an Treibhausgasen ausgestoßen. 

Kann ich Solarthermie mit einer Gasheizung kombinieren?

Solarthermie kann auch mit einer Gasheizung kombiniert werden. Die Kombination beider Heizsysteme gewährleistet eine nachhaltige und zuverlässige Wärmeversorgung. Wenn Sie eine Gasheizung mit einer Solaranlage kombinieren, gibt die Solaranlage immer so viel Wärme wie möglich ab. Hier ist es ebenfalls wichtig, dass genug Dachfläche für die Installation der Solarkollektoren und Aufstellfläche für den Speicher vorhanden ist. 

Durch diese Kombination kann der Gasverbrauch dauerhaft senken. Die Warmwasserbereitung erfolgt zwischen Frühjahr und Herbst fast ausschließlich über die Solaranlage. Allerdings bedarf sie zusätzlicher Anschaffungs- und Wartungskosten, da zwei Anlagen anstatt nur eine gewartet werden.

Kann ich Solarthermie mit einer Pelletheizung kombinieren?

Wenn Sie eine wirtschaftliche und klimafreundliche Heizlösung für Ihr Haus wünschen, sollten Sie eine Kombination aus Pelletheizung und Solaranlage in Betracht ziehen. Diese Kombination empfiehlt sich bei der Sanierung von alten Heizungsanlagen, etwa bei der Umstellung von Heizöl oder Gas auf Biomasse. Pelletkessel sind ideal für Hochtemperaturheizungen und sorgen auch bei vorhandenen Heizkörpern und in schlecht gedämmten Gebäuden für eine komfortable Raumheizung. Die Nutzung einer thermischen Solaranlage für die Warmwasserbereitung hat insbesondere in den wärmeren Monaten Vorteile.

Während der Heizperiode übernimmt die Pelletheizung die Heizung und die Warmwasserbereitung. Hier wirkt die Solaranlage nur unterstützend. Im Sommer wiederum übernimmt die Solarthermieanlage die Warmwasserbereitung und die Pelletheizung schaltet sich in den Standby-Modus. Sie läuft nur, wenn das Warmwasser im Speicher zu kalt wird. Das spart Brennstoff, senkt die Kosten und verlängert die Lebensdauer der des Pelletkessels.