In manchen Fällen ist es aus wirtschaftlichen oder baulichen Gründen nicht möglich, eine Öl- oder Gas-Heizungsanlage zu ersetzen. Dabei kann ein erster Schritt sein, ein umweltfreundlicheres System zur Warmwasserbereitung zu installieren. Sowohl Solarthermie als auch die Warmwasser-Wärmepumpe sind hier Alternativen. In diesem Ratgeber vergleichen wir beide Systeme und führen die wesentliche Vorteile jedes Systems auf.
Und das ist der Inhalt des Artikels:
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Wie funktioniert Solarthermie?
Solarthermieanlagen nutzen großflächige Kollektoren, um Sonnenenergie in Wärme umzuwandeln. Solarkollektoren können auf Dächern oder an Fassaden montiert werden und sammeln die Strahlungswärme der Sonne. Diese Wärme wird auf eine zirkulierende Solarflüssigkeit übertragen und dann in einen Warmwasserspeicher geleitet, wo sie über einen Wärmetauscher zur Erwärmung von Trinkwasser genutzt wird. Nach der Wärmeübertragung strömt die Solarflüssigkeit wieder zu den Kollektoren zurück, um erneut erhitzt zu werden.
Wie funktioniert eine Warmwasser-Wärmepumpe?
Die Warmwasser-Wärmepumpe nutzt die gleiche Technologie wie eine herkömmliche Wärmepumpe, aber anstelle der Beheizung von Räumen wird das erwärmte Wasser in einem Tank gespeichert, um es bei Bedarf zu verwenden.
Eine Warmwasser-Wärmepumpe absorbiert Wärme aus der Umgebung mithilfe eines Kältemittels, das bei niedrigen Temperaturen verdampft. Dieses gasförmige Kältemittel wird in einen Kompressor gepumpt, wo es unter Druck gesetzt wird und dadurch seine Temperatur erhöht. Diese hohe Temperatur wird anschließend im Wärmeaustauscher auf das Wasser im Speichertank übertragen, wobei das Kältemittel abkühlt und kondensiert. Das nun flüssige Kältemittel fließt zurück in den Verdampfer und der Zyklus beginnt von Neuem.
Solarthermie vs. Warmwasser-Wärmepumpe im Vergleich
Beide Systeme können als Ergänzung zu herkömmlichen Heizungsanlagen eingesetzt werden. Zudem kann Solarthermie mit neuartigen Wärmepumpenanlagen kombiniert werden und sogar als Unterstützung zur Heizungsanlage dienen. Alle Ähnlichkeiten und Unterschiede führen wir in folgender Tabelle zusammen.
| Vergleichskriterium | Solarthermie | Wärmepumpe |
|---|---|---|
| Energieeffizienz | Wirkungsgrad: 70 - 85% | Wirkungsgrad: 300 - 400% |
| Umweltfreundlichkeit | Emission von 50 g CO₂/kWh | Emission von 100 g CO₂/kWh |
| Wartungsaufwand | wartungsarm | wartungsarm |
| Platzbedarf | hoch | niedrig |
| Anschaffungskosten | 5.000 - 10.000 € | 2.000 - 6.000 € |
| Betriebskosten | 150 bis 300 € im Jahr für ein durchschnittliches Einfamilienhaus | 350 bis 700 € im Jahr für ein durchschnittliches Einfamilienhaus |
| Förderung | 25% | keine |
| Wirtschaftlichkeit | gut | gut |
| Installation | aufwändig und umfangreich | schnell und einfach bis zu aufwändig und umfangreich, je nach Typ von Wärmepumpe |
| Zukunftssicherheit | sichere, stabile und preiswerte Energieversorgung | sichere, stabile und preiswerte Energieversorgung |
| Kombinierbarkeit mit erneuerbaren Energien | dient als erneuerbare Energiequelle für Wärmeerzeuger | dient als erneuerbare Energiequelle für Wärmeerzeuger |
| Lärmemissionen | keine | gering |
Energieeffizienz
Solarthermie-Kollektoren können nur rund 70 bis 85% der Sonneneinstrahlung in Form von Wärme aufnehmen. Den Rest der Strahlungen reflektieren sie zurück oder er zerstreut sich als Umgebungswärme.
Warmwasser-Wärmepumpen hingegen erreichen einen Wirkungsgrad zwischen 300 und 400%, je nach Art der Wärmequelle. Das heißt, sie können anhand einer Kilowattstunde Strom bis vier Kilowattstunden Wärme erzeugen.
Umweltfreundlichkeit
Solarkollektoren verursachen im Betrieb kein klimaschädliches Kohlendioxid aus. Sie sparen sogar CO₂ im Vergleich zu anderen Formen der Strom- und Wärmeerzeugung ein. Dabei sind allerdings Prozesse wie Produktion, Transport, Wartung und Entsorgung mitzuberücksichtigen. Diese liegt bei rund 50 Gramm pro Kilowattstunde.
Die durchschnittlichen CO₂-Emissionen der Wärmepumpen liegen bei 100 Gramm pro Kilowattstunde. Sie entstehen überwiegend durch die Stromerzeugung und deren Transport. Allerdings ist es möglich, die Wärmepumpe mit Photovoltaik zu kombinieren, um die CO₂-Emissionen zu senken.
Wartungsaufwand
Thermische Solaranlagen sind wartungsarm. Die Betreiber können die leicht zugänglichen Kollektoren selbst visuell überprüfen. Es wird jedoch empfohlen, die regelmäßige Wartung von Fachleuten durchführen zu lassen, um mögliche Fehlfunktionen aufzudecken. Diese sollte spätestens alle zwei Jahre erfolgen.
Ein zertifizierter Fachbetrieb sollte die Wärmepumpe jedes Jahr warten. Die Wartung einer Wärmepumpe ist einfach und schnell erledigt. Sie umfasst die Überprüfung der elektrischen Komponenten und des Kältemittelkreislaufs. Filter werden nach Bedarf gereinigt oder ausgetauscht. Ein Kommunikationsmodul kann die Wartung vereinfachen und eine Fernüberwachung und -steuerung der Wärmepumpe ermöglichen.
Platzbedarf
Solarthermieanlagen nehmen nicht nur geräumig Platz, sondern greifen durch die dunklen, mit Glas versehene Kollektoren ebenfalls in die Ästhetik des Gebäudes ein. Als Faustregel ist ein Quadratmeter Kollektorfläche pro zehn Quadratmeter Nutzfläche notwendig. Das heißt, dass ein Einfamilienhaus mit 100 Quadratmetern um die 10 Quadratmeter Aufstellungsfläche für die Kollektoren notwendig ist. Allerdings müssen die Kollektoren möglichst nach Süden gerichtet sein, sodass nicht alle verfügbaren Flächen auch zur Installation einer Solarthermieanlage geeignet sind.
Warmwasser-Wärmepumpen funktionieren am besten, wenn sie in Kellern aufgestellt werden, weil dort gleichmäßige Temperaturen herrschen. Sie funktionieren besonders gut, wenn sie in Räumen mit anderen Wärmequellen wie Gefrierschränken, Kühlschränken, Waschmaschinen und Wäschetrocknern aufgestellt werden. Dabei nutzen sie nicht nur die Abwärme dieser Geräte, was sie effizienter macht, sondern entfeuchten gleichzeitig die Raumluft.
Anschaffungskosten
Die Anschaffungskosten für Solarthermie liegen zwischen 5.000 und 10.000 €, und für eine Warmwasser-Wärmepumpe zwischen 2.000 und 6.000 €.
| Kosten | Solarthermie | Wärmepumpe |
|---|---|---|
| Wärmeerzeugung | 300 - 900 € pro m2 Kollektorfläche | 1.500 - 3.000 € |
| Warmwasserspeicher | 500 - 1.000 € | in der Wärmepumpe enthalten |
| Zubehör | 2.000€ | 500 - 3.000 € |
| Gesamt | 5.000 - 10.000 € | 2.000 - 6.000 € |
Die Größe und der Typ des Kollektors bestimmen die Kosten für eine thermische Solaranlage. Flachkollektoren kosten 300 bis 400 € pro Quadratmeter. Evakuierte Röhrenkollektoren kosten 700 bis 900 € pro Quadratmeter. Wenngleich die Vakuumröhrenkollektoren teurer sind, sind sie effizienter und benötigen für dieselbe Leistung weniger Fläche als Flachkollektoren, was die Anschaffungskosten im Verhältnis nicht allzu hoch ausfallen lässt.
Zu den Kollektoren kommt der Warmwasserspeicher, der je nach Volumen zwischen 500 und 1000 € kostet. Für die Installation und weiteres Zubehör wie Pumpe und Rohrleitungen entstehen Kosten von circa 2.000 €.
Eine Warmwasser-Wärmepumpe kostet zwischen 1.500 und 3.000 €. Wenn Sie diese an ein anderes Heizsystem anschließen möchten, kann der Preis auf bis zu 5.000 € steigen. Der Einbau kann von einem Fachbetrieb vorgenommen werden und kostet zwischen 100 und 350 €. Wenn ein Anschluss über Lüftungskanäle zur Versorgung von Außenluft und Abführung der Abluft gewünscht ist, können zusätzliche Kosten von bis zu 1.500 € anfallen.
Betriebskosten
Der Energiebedarf einer thermischen Solaranlage sowie einer Warmwasser-Wärmepumpe hängt stark von der Speichergröße sowie dem Nutzerverhalten ab. Durchschnittlich entstehen folgende Betriebskosten:
| Kosten | Solarthermie | Wärmepumpe |
|---|---|---|
| Energiekosten | 100 - 200 € | 250 - 500 € |
| Wartungskosten | 100 - 200 € | 100 - 200 € |
| Gesamt | 150 - 300 € | 350 - 700 € |
Bei der Solarthermie wird kaum Energie zur Erzeugung von Warmwasser verbraucht. Lediglich die Pumpe und die Regelung konsumieren Strom. Diese Kosten sind meist marginal und liegen zwischen 100 und 200 €. Hinzu kommt die zweijährliche Wartung durch einen Fachbetriebes, was zusätzliche 100 bis 200 € kostet. Somit liegen die Betriebskosten zwischen 150 und 300 € im Jahr.
Eine Wärmepumpe wiederum verbraucht jährlich 750 bis 1.500 Kilowattstunden Strom für die Warmwasserbereitung. Anhand des aktuellen Strompreises von 34 Cent (Stand: 21.04.2023) würden jährliche Betriebskosten von 250 und 500 € entstehen. Dazu kommen die Wartungskosten, die je nach Wartungsaufwand zwischen 100 und 200 € liegen können. Insgesamt liegen die Betriebskosten für eine Warmwasser-Wärmepumpe bei etwa 350 und 700 € pro Jahr.
Förderungen
Der Staat bietet Zuschüsse und zinsgünstige Darlehen über das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) und die Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW). Solarthermie und Wärmepumpen werden vom Staat über die Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) gefördert. Die Installationskosten von Solarthermieanlagen können mit bis zu 25 % bezuschusst werden. Warmwasser-Wärmepumpen sind von der Heizungsförderung ausgeschlossen.
Zukunftssicherheit
Solarthermie und Wärmepumpen sind zukunftsfähige Heizsysteme. Während eine Solarthermieanlage fast komplett autark arbeitet, ist eine Wärmepumpe von der Stromversorgung abhängig. Beide Systeme lassen sich mit Photovoltaik kombinieren, um unabhängig von Energieversorgern betrieben zu werden.
Kombinierbar zu Hybridheizung
Sowohl Solarthermie als auch Warmwasser-Wärmepumpen sind meist Teil einer Hybridheizung. Sie ergänzen Wärmeerzeuger und entlassen diese, indem sie die Warmwasserbereitung übernehmen. Mithilfe eines zusätzlichen Wärmetauschers können beide Systeme auch in die Heizungsanlage eingebunden werden.
Lärmemissionen
Die Solarthermie verursacht keine Schallemissionen. Warmwasser-Wärmepumpen verfügen meist über geringe Leistungen, sodass sie auch bei Höchstleistung keine sonderbaren Schallemissionen abgeben. Sie können problemlos im Gebäudeinnere installiert werden.
Fazit
Wenn Sie Solarthermie- und Warmwasser-Wärmepumpen in Betracht ziehen, sollten Sie auch die Stromkosten berücksichtigen. Wenn der Strom nicht alternativ erzeugt wird, können die Kosten die Einsparungen bei der Anschaffung einer Warmwasser-Wärmepumpe wieder aufheben. Neben den Kosten sind auch der höhere Platzbedarf und die notwendige südliche Ausrichtung von thermischen Solaranlagen zu bedenken.
Ein weiterer zu berücksichtigender Faktor ist die Tatsache, dass die Solarthermie von der Sonneneinstrahlung abhängt und durch bewölkten Himmel beeinträchtigt wird. Wärmepumpen hingegen arbeiten das ganze Jahr über mit konstanten Temperaturen, wenn sie im Keller aufgestellt werden.
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