Was ist eigentlich Solarthermie?

Mit der Kraft der Sonne

Was ist eigentlich Solarthermie? Die Sonne ist die größte Energiequelle für uns Menschen auf der Erde. Ihr verdanken wir die Existenz des Lebens. Sie liefert genug Wärme und Lichtenergie für die Pflanzen und deren Energiestoffwechsel, die Photosynthese. Der Teil der Sonnenenergie, der über die Sonnenstrahlung und gefiltert durch die Atmosphäre unseren Planeten erreicht, zählt zu den erneuerbaren Energien und wird schon seit vielen Jahren nachhaltig genutzt.

Sogar ganze Unternehmen entscheiden sich heutzutage für die Wärmegewinnung mittels solarthermischer Großanlagen. Übrigens verwenden schon rund zehn Prozent der Gebäude in Deutschland die Solarthermie als alternative Energiequelle. Angesichts der wachsenden Probleme für die Umwelt und das Klima, welche durch die Nutzung fossiler Brennstoffe entstehen, ist es an der Zeit, die erneuerbaren Energien im Sinne des Umweltschutzes noch intensiver miteinzubeziehen und den Verbrauch fossiler Brennstoffe immer weiter zu reduzieren.

Vor diesem Hintergrund kommt der Nutzung der Sonnenenergie eine immer größere Bedeutung zu. Schauen wir uns eine dieser Möglichkeiten, nämlich die Solarthermie, etwas näher an und erörtern Vorteile und Nachteile sowie Fördermöglichkeiten.

Was ist Solarthermie?

Solarthermie bezeichnet eine Art der Nutzung von Sonnenenergie, um Wasser zu erwärmen. Das kann von einfachem Brauchwasser über Wasser für die Heizungsanlage bis hin zu Trinkwasser sein. Im Gegensatz zur Photovoltaik, bei der die Sonnenenergie mithilfe von Solarmodulen in Gleichstrom und später in haushaltsüblichen Wechselstrom umgewandelt wird, handelt es sich bei der Solarthermie also um eine Umwandlung der Sonnenenergie in Wärme.

 Wie funktioniert Solarthermie?

Eine thermische Solaranlage besteht aus sogenannten Solarkollektoren, einem Wärmespeicher und einem Wärmetauscher.

Die Kollektoren bestehen aus einer mit Röhren bedeckten Fläche. In den Röhren befindet sich eine Wärmeträgerflüssigkeit – in der Regel ein Wasser-Propylenglykol-Gemisch ­– die die Energie der Sonne aufnimmt und beim Erreichen einer bestimmten Temperatur mithilfe einer Umwälzpumpe zum Wärmespeicher transportiert wird.

Dieser befindet sich meist im Keller oder Erdgeschoss des Hauses. Gleichzeitig gelangt über die andere Hälfte des Wärmekreislaufs der Solarthermie Anlage wieder abgekühlte Flüssigkeit in die Kollektoren. Der Kreislauf beginnt erneut. Das heiße Wasser im Speicher dient mittels Wärmetauscher und je nach Typ des Speichers zur Versorgung mit Heißwasser für Bad und Küche, zur Speisung in das Heizungssystem oder im Falle von sogenannten Kombispeichern auch für beide Zwecke.

Die Solarkollektoren

Die gängigsten Varianten von Solarkollektoren sind Flach- und Röhrenkollektoren.

Solarkollektoren zur Wärmegewinnung
Es gibt zwei Arten vom Solarkollektoren zur Wärmegewinnung. Soll nur Brauchwasser erwärmt werden, ist das meist mit Flachkollektoren wie diesen am wirtschaftlichsten machbar. (Foto: Viessmann)

Flachkollektoren sind große, meist rechteckige Flächen, in die verschlungene Röhren eingebaut sind. Darüber befindet sich das sogenannte Absorberblech, welches mit einem abschließenden, bruchfesten Glas abgedeckt ist. Wird durch die Sonneneinstrahlung das aus Kupfer oder Aluminium bestehende Absorberblech erhitzt, erwärmt sich auch die Solarflüssigkeit in den darunter liegenden Röhren. Ist eine bestimmte Temperatur im Kollektor erreicht, schaltet ein Sensor die Wärmepumpe ein, welche die heiße Flüssigkeit zum Speicher transportiert.

Röhrenkollektoren bestehen aus einer Anzahl innerer und äußerer Glasröhren, zwischen deren Wänden ein Vakuum besteht, das für beste Isolierung und damit sehr geringen Wärmeverlust sorgt. Das ist der Grund, warum Röhrenkollektoren einen höheren Wirkungsgrad als Flachkollektoren haben. Die Absorber und Leitungen befinden sich bei Röhrenkollektoren in bzw. auf der inneren Röhre. Die Kosten für Röhrenkollektoren bei gleicher Fläche sind zwar ungefähr doppelt so hoch, dafür braucht man allerdings auch nur zwei Drittel Fläche pro Person auf seinem Dach, um die gleiche Menge Wasser zu erwärmen.

Arten von Wärmespeichern und deren Funktion

Die Wärmespeicher im System solarer Wärme sind dafür da, das erhitzte Wasser mit möglichst wenig Energieverlust für die Zeiten zu speichern, in denen die Sonne nicht scheint und die Wärmeträgerflüssigkeit entsprechend nicht direkt erwärmen kann.

Bei der Nutzung der Solarthermie Anlage nur für Warmwasser in Bad und Küche kommt ein sogenannter Trinkwasserspeicher zum Einsatz. Hier wird das erwärmte Wasser auf Temperatur gehalten und bei Bedarf direkt in das Wasserleitungssystem des Hauses eingespeist. Für ein Einfamilienhaus reicht in der Regel ein Volumen von 500 Litern. 60% des Heißwasserbedarfs können auf diese Weise mit solarer Wärme abgedeckt werden. Die Kosten belaufen sich auf ca. 1000 Euro.

Wenn das heiße Wasser auch zum Heizen genutzt werden soll, ist ein Pufferspeicher die richtige Wahl. In diesem wird das Heizwasser gespeichert, er ist entsprechend größer dimensioniert als ein Trinkwasserspeicher. Für ein Einfamilienhaus sind das je nach Heizungssystem 1000 bis 1500 Liter. Ein Pufferspeicher kostet in Emaille ca. 1500 und aus Stahl etwa 3000 Euro.

Der bereits oben erwähnte Kombispeicher kommt zum Einsatz, wenn die Solarthermie Anlage sowohl für Heißwasser als auch zum Heizen des Hauses beitragen soll. Das Volumen eines Kombispeichers bewegt sich im Bereich zwischen 800-1500 Litern. Kombispeicher gibt es in drei Varianten:

  • Tank-in-Tank-Speicher (der kleinere Trinkwasserspeicher befindet sich im größeren Tank für die Heizung), Kosten 1300-1500 Euro
  • Speicher mit Durchlauferhitzer-Prinzip (Trinkwasser wird zur Erwärmung in spiralförmigen Röhren durch den Warmwassertank geführt), Kosten 1800-2500 Euro
  • Frischwasserstation (Trinkwasser wird dort über einen äußeren Wärmeüberträger erhitzt), Kosten 1800-2500 Euro

Vor- und Nachteile von Solarthermie

Zu den wichtigsten Vorteilen einer Solarthermie Anlage gehört selbstverständlich die wichtige Rolle für den Umweltschutz. Eine solche Anlage ist hochgradig umweltfreundlich und erzeugt keine CO2-Emissionen. Außerdem unterstützt sie die Reduzierung des Verbrauchs fossiler Brennstoffe.

Mittlerweile gibt es zahlreiche Möglichkeiten staatlicher Förderung für Solarthermie-Anlagen und obendrein günstige Kredite für die Installation. Die langfristige Einsparung von Heizkosten ist ein weiterer entscheidender Vorteil.

Des Weiteren sind Solarthermie-Anlagen sehr langlebig. Nicht selten geben Hersteller bis zu 20 Jahre Garantie auf ihre Produkte. Wenn sie bereits eine konventionelle Heizungsanlage in ihrem Haus haben und diese mit den modernen Vorzügen solarer Wärme verbinden möchten, werden sie von den vielfältigen Möglichkeiten einer solchen Kombination begeistert sein. Solarthermie kann man in Verbindung sowohl mit Gas-, Öl- oder Pelletheizung als auch mit einer Wärmepumpen- oder Fernheizung problemlos betreiben.

Wie jede Technologie birgt auch solare Wärme ein paar Nachteile. Da wären zunächst die relativ hohen Investitionskosten am Anfang, besonders bei Anlagen mit hoher Effizienz.

Die Abhängigkeit vom Wetter ist ein weiterer wichtiger Punkt, das Gleiche gilt für die Standortbedingungen. Hier spielen zum Beispiel die Ausrichtung und Neigung des Dachs eine große Rolle.

Für die Installation der Leitungen einer Solarthermie-Anlage sind gewisse Umbaumaßnahmen erforderlich, die je nach Größe des Hauses und des geplanten solaren Systems durchaus signifikant zu Buche schlagen können. Außerdem muss die erzeugte Wärmeenergie im Haus selbst verbraucht werden und kann nicht, wie zum Beispiel bei der Photovoltaik, ins öffentliche Netz eingespeist werden. Eine Solarthermie Anlage amortisiert sich aktuell nach ungefähr 15 bis 20 Jahren.

Eignet sich Solarthermie für Ihr Haus?

Diese Entscheidung hängt von Faktoren wie der Ausrichtung Ihres Dachs, der Größe Ihres Hauses und Anzahl der Bewohner und dem sich daraus ergebenen Wärmemengenbedarf bei Trinkwasser und Heizung ab.

Am ehesten eignet sich Solarthermie für Haushalte ab drei bis vier Personen. Wenn Sie an eine Aufrüstung bzw. Ergänzung durch solare Wärme in Ihrem Eigenheim denken, spielt auch die Art der schon vorhandenen Heizungsanlage eine Rolle.

Die Höhe möglicher staatlicher Förderung kann variieren. Erkundigen Sie sich dazu bitte bei der zuständigen Stelle in Ihrem Bundesland. Eine Hilfe bei der Entscheidungsfindung können Online-Check-Webseiten im Internet geben, wo man sich bei Angabe bestimmter Daten bezüglich Wohnort, Lage, Neigung des Dachs, Heizungsanlage etc. erkundigen kann, ob sich eine Solarthermie-Anlage für das eigene Haus lohnt und mit welchen Kosten Sie rechnen müssen.

Ein Vergleich mit den Vorzügen und Nachteilen der Photovoltaik gegenüber der Solarthermie unter den speziell an Ihrem Standort herrschenden Bedingungen lohnt sich ebenfalls. Mittlerweile sind Photovoltaik-Anlagen so weit entwickelt, dass es für viele Hausbesitzer wirtschaftlicher ist, ihr Heizungs- und auch das Trinkwasser mit dem mittels Photovoltaik erzeugten Strom zu erwärmen.

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