Wie funktioniert Solarthermie?

Als Solarthermieanlagen bezeichnen Experten Solaranlagen, die Sonnenlicht in Wärme umwandeln. Im Unterschied dazu gewinnen Photovoltaikanlagen per Definition elektrischen Strom aus dem Sonnenlicht. Solarthermieanlagen haben zwei Funktionen:

• Bereitstellung von Warmwasser für Küche und Bad

• Versorgung der Raumheizung mit Wärme

Das Prinzip der Solarthermie ist altbekannt: Berühren Sie einen dunklen Gegenstand, der länger in der Sonne lag und Sie spüren, wie heiß dieser ist. Nichts anderes macht ein Sonnenkollektor, ebenfalls bekannt als Solarkollektor, auf dem Dach. Mit dieser Funktion ist der Sonnenkollektor einer der zentralen Bausteine innerhalb der Solarthermieanlage.

Heutzutage können Hausbesitzer ihr Eigenheim komplett mit der umweltfreundlichen Sonnenwärme heizen. Sogenannte „Sonnenhäuser“ sind der Beweis, dass die Technik dafür zur Verfügung steht. Dafür benötigen diese Häuser eine große Anzahl an Sonnenkollektoren, die eine entsprechend hohe Wärmeleistung von 40 bis 50 Kilowatt durch die Sonne erreichen.

Außerdem braucht das Sonnenhaus einen sehr großen Wärmespeicher mit etlichen Kubikmetern Inhalt, damit die großen Solarerträge der Anlage im Sommer möglichst lange für die kalte Jahreszeit ausreichen. Die Dachfläche mit den Kollektoren sollte recht steil mit etwa 60 Grad in Richtung Himmel ragen – so lässt sich die Strahlung der tiefstehenden Wintersonne besonders effizient in Wärme umwandeln.

Bei einem Neubau kann der Architekt die zuvor genannten Punkte einplanen. In einem Altbau ist eine Umsetzung dessen allerdings nicht so einfach. Daher kombiniert der Heizungsfachmann die Solarthermieanlage meistens mit einer weiteren Wärmequelle: Sie springt dann ein, wenn die Sonneneinstrahlung nicht ausreicht.

Die klassische Kombination setzt sich aus der Solarthermie und einem Öl- oder Gasbrennwertkessel zusammen. Die Solaranlage sorgt dafür, dass der Kessel im Sommer nicht anspringt. Das spart Brennstoff ein und verhindert ein häufiges An- und Ausschalten des Kessels. Andernfalls wäre ein solches Takten des Kessels äußerst ineffizient.

Wenn die Solarthermieanlage nicht nur Warmwasser, sondern auch Heizenergie liefert, sparen die Hausbewohner weiteren Brennstoff ein. Auch die Kombination aus Solarthermie und Pelletheizung funktioniert gut.

Auch wenn die Solaranlage und der Kessel weitgehend unabhängig voneinander Wärme bereitstellen, müssen sie dennoch ein stimmiges Gesamtsystem bilden.

Nichts wäre morgens im Sommer ungünstiger als ein Speicher, den der Kessel schon vollständig durchgeheizt hat. Wenn die Sonne aufgeht, ist folglich kein Platz mehr für die umweltfreundliche Sonnenwärme. Moderne Regelungen arbeiten daher heute mit Wetterprognosen – sie steuern damit den Kessel entsprechend so, dass er für die Wärme im Speicher so wenig Platz wie nötig wegnimmt und der Komfort dadurch nicht leidet.

In immer mehr Häusern in Deutschland heizen heute Wärmepumpen. Diese Art der Heizung entnimmt die Wärme aus der Luft oder dem Erdreich und pumpt sie in das Haus. Da keine Verbrennung stattfindet, entsteht kein Kohlendioxid. Auch Feinstaub oder Stickoxide und andere Reizgase produziert die Wärmepumpe nicht. Sie gilt daher als besonders umweltfreundlich.

Für das Anzapfen der Umweltwärme braucht die Wärmepumpe aber elektrischen Strom. Daher kann sie immer nur so umweltfreundlich sein wie die Stromherstellung. Für die Kombination der Solarthermie mit der Wärmepumpe ist interessant zu wissen: Eine Solarthermieanlage spart reichlich Strom ein.

Während die Solarthermie und ein konventioneller Heizkessel mehr oder weniger unabhängig voneinander die Wärme erzeugen, ergeben sich im abgestimmten Zusammenspiel der Solarthermie mit der Wärmepumpe weitere Effizienzpotenziale: So kann ein sogenannter Luftkollektor die Umgebungsluft vorwärmen, bevor die Luft-Wärmepumpe die Wärme aus der Luft in das Haus pumpt. Das verbessert die Leistungszahl der Wärmepumpe.

Luftkollektoren übertragen die Sonnenwärme anders als normale Sonnenkollektoren nicht auf Wasser, sondern auf Luft. Bei Erdwärmepumpen kann die Solaranlage im Sommer Überschüsse in den Erdkollektor oder die Erdsonde einspeisen. Auch das hat zur Folge, dass sich die Leistungszahl der Wärmepumpe erhöht. Eine Kombination beider Systeme kann es aber auch ermöglichen, den Erdkollektor oder die Erdsonde kleiner auszulegen und dadurch Kosten einzusparen.

Sie können eine Solarthermieanlage also mit allen anderen Wärmeerzeugern kombinieren. Dafür sollten Sie über ein mehr oder weniger nach Süden ausgerichtetes Dach verfügen, das frei von Schattenquellen der Sonne ausgesetzt ist. Alternativ können Sie aber auch die Kollektoren an die Fassade oder frei aufgestellt im Garten montieren lassen.

Für eine wirtschaftliche Anlage gibt es zudem eine weitere wichtige Voraussetzung: Ihr Bedarf an Warmwasser sollte nicht zu gering sein. Bekanntermaßen scheint die Sonne am intensivsten im Sommer, wenn die Heizung nicht läuft. Nutzt der Haushalt die Sonnenwärme dann nicht optimal, geht viel Energie verloren und die Kosten je genutzter Kilowattstunde steigen. Darum sollten Sie auch Ihren Geschirrspüler und Ihre Waschmaschine an die Warmwasserversorgung anschließen. Dadurch sparen Sie Strom und nutzen die Sonnenwärme bestmöglich.

Die Investition in eine Solarthermieanlage ist langfristig gesehen eine gute Entscheidung. Zum einen besteht die Anlage aus langlebigen und umweltfreundlichen Materialien – Sonnenkollektoren halten meist mehr als 30 Jahre. Zum anderen sind die Wartungs- und Instandhaltungskosten überschaubar. Nur die Solarkreispumpe muss der Fachmann im Laufe der Zeit vielleicht erneuern. Zudem sollte er die Solarflüssigkeit im Zuge der Heizungswartung einmal im Jahr überprüfen.

Solarthermieanlagen sind außerdem unschlagbar effizient: Bis zu 80% des Sonnenlichts können sie in Wärme umwandeln. Hinzu kommt, dass eine Förderung von Solarthermieanlagen möglich ist. Informieren Sie sich über die aktuellen Möglichkeiten mit unserem Artikel zu den Fördermitteln für die Heizung.

Trotz der hohen Investition für eine Anlage entsteht dadurch ein Wärmepreis, der sich durchaus sehen lassen kann: Experten gehen von weniger als 10 Cent pro Kilowattstunde aus. Das ist beispielsweise günstiger als der Preis einer Kilowattstunde Strom von einer Photovoltaikanlage. Zwar können Gasbrennwertkessel heute Wärme noch etwas günstiger produzieren, doch lässt sich die Entwicklung des Gaspreises für die Zukunft kaum vorhersagen. Die Kosten der Solarwärme wiederum stehen schon heute für die kommenden 30 Jahre fest.