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«So gelingt die optimale Nutzung von Solarthermie»
Die Heizung spielt rund um das Thema Haustechnik und Behaglichkeit in den eigenen vier Wänden eine zentrale Rolle. Gerade jetzt im Winter ist sie unerlässlich, um die Bewohnbarkeit sicherzustellen. Seit langem schon ist die thermische Solaranlage im Einsatz, um den Energiebedarf des Heizsystems zu senken. Mittlerweile wird die Solaranlage für Warmwasser und Heizungsunterstützung eingesetzt. Die Frage dabei ist: Lohnt sich das? Und was bedeutet das für das System? Antworten gibt es hier.
Was ist eine thermische Solaranlage?
Unter einem thermischen Solarsystem, fachlich ausgedrückt auch Solarthermie, versteht man eine Solaranlage, die aus Sonnenenergie unmittelbar Wärme erzeugt. Sie geht dabei nicht den Weg über Strom, wie etwa die Photovoltaikanlage. Sie erzeugt stattdessen direkt warmes Wasser und ist auch unmittelbar mit der sonstigen Heizung verbunden. Wichtig zu wissen ist, dass dieses System keine eigenständige Heiztechnik darstellen kann. Denn die Ausbeute aus Sonnenenergie ist in Deutschland schlicht nicht zuverlässig genug, um den ganzen Bedarf zuverlässig zu jeder Jahreszeit abzudecken. Stattdessen fungieren solche Solarthermieanlagen normalerweise als Unterstützung für eine andere Wärmeerzeugung, beispielsweise mit Gas, Öl oder auch Holzfeuerung. Daher kommt Sonnenenergie im Rahmen von Hybridheizungen durchaus infrage. Typisch ist der Einsatz für die Warmwasserbereitung, also für den Teil des Wärmebedarfs, der Brauchwasser für Küche und Bad erwärmt.
Wie funktioniert Solarthermie?
Um Wärme aus Sonnenkraft zu erzielen, gewinnt die Solaranlage Warmwasser, indem sie Wasser durch Leitungen in den Kollektoren auf dem Dach führt. Dort wird das Wasser durch die Sonnenstrahlen erwärmt und zurück zur Heizungsanlage geführt. Über einen Wärmetauscher wird die erzeugte Wärme an einen so genannten Pufferspeicher übergeben. Dieser beinhaltet nun Heißwasser als Speichermedium. Über einen weiteren Wärmetauscher wird Brauchwasser erwärmt und über die normale Leitungsinstallation zu den Entnahmestellen geleitet. Ein separates System ist nicht erforderlich, da derselbe Pufferspeicher vom sonstigen Heizsystem erwärmt wird, sollte die Sonnenenergie einmal nicht ausreichen. Allerdings muss der Speicher größer dimensioniert werden, als ohne Solarthermieanlage. Denn üblicherweise liegen die Hauptverbrauchszeiten in den Morgen- und Abendstunden, wohingegen der maximale Ertrag um die Mittagszeit mit maximaler Sonneneinstrahlung auftritt.
Die Effizienz einer Solarthermieanlage
Eine moderne Solaranlage für Warmwasser weist eine enorme Effizienz auf. Durch eine ausgeklügelte Technik aus Reflektoren etc. kann selbst eine niedrige solare Strahlungsmenge in eine relevante Wärmeausbeute umgesetzt werden. Eine gut dimensionierte Anlage reicht normalerweise nicht nur im Sommer, sondern selbst in der Übergangszeit völlig aus, um den Regelbedarf an Warmwasser ganz ohne Einsatz der sonstigen Heizungsanlage abzudecken. Und auch im Winter können Sonnentage dazu führen, dass die Heizkosten sich Tageweise nur noch auf die Gebäudetemperierung erstrecken.
Wie wird diese Solaranlage üblicherweise eingesetzt?
Typisch ist der Einsatz solarthermische Systeme für die Erzeugung von Brauchwasser. Hier kann die Integration in die Heizungsanlage besonders einfach ausfallen, da das System nur auch die Warmwasserbereitung wirkt und damit auf den einfacheren der beiden Regelkreise. Vereinfacht lässt sich der Funktionalismus so zusammenfassen: Solarsystem macht warmes Wasser. Ist zu wenig davon da, springt der Hauptwärmeerzeuger mit ein und steuert Wärmeenergie bei. Dieses System ist besonders weit verbreitet, da es sich auch gut nachträglich zu allen denkbaren Heiztechniken ergänzen lässt, ohne dort größere Änderungen zu erfordern.
Solarthermieanlage plus – Solarthermie zur Heizungsunterstützung
Nun gibt es aber auch noch einen zweiten, erweiterten Funktionalismus, indem die Solarthermie zur Heizungsunterstützung herangezogen wird. Nun wirkt das System nicht mehr nur auf die Warmwasserbereitung. Die über die Kollektoren gewonnene Wärmeenergie aus Sonnenstrahlen wird nun auch zur unmittelbaren Heizung des Gebäudes genutzt. Auch hier gilt der Grundsatz, dass dieses System natürlich nicht alleine wirken kann, sondern lediglich unterstützt.
Was bedeutet Heizungsunterstützung?
Eine die Heizung unterstützende Solaranlage funktioniert vom Grundprinzip genauso, wie die Unterstützung der Erzeugung von Warmwasser. Nur dass hier auch auf den zweiten Regelkreis, also den Heizwasserkreislauf, mitgewirkt wird. Natürlich steigt damit der Bedarf an solarer Wärmeenergie. Die Folge ist der Bedarf einer größeren Anlage bzw. einer größeren Kollektorfläche auf dem Dach. Genauso muss auch der Pufferspeicher zur „Aufbewahrung“ der erzeugten Energie größer dimensioniert werden, damit das Plus an Wärmeenergie bis zum Verbrauch gespeichert werden kann.
Wie funktioniert die Solaranlage für Warmwasser und Heizungsunterstützung?
Funktional ergibt sich für die Nutzung von Solar zur Heizungsunterstützung erzeugter Energie kein Unterschied zur Verwendung für die Brauchwassererwärmung. Auch hier wird die solare Wärme in den Pufferspeicher eingespeist. Zusätzlich zum Brauchwasserkreislauf greift nun auch der Heizkreislauf direkt auf diesen Zentralspeicher zu und kann die Wärme nutzen. Die verbaute Heiztechnik speist im Bedarfsfall zusätzliche Wärmeenergie in denselben Speicher ein und ergänzt das solare Angebot um den Teil, der zur Deckung des Gesamtbedarfs aus Heiz- und Brauchwasserenergie nötig ist.
Was hat Vorrang? Solar zur Heizungsunterstützung oder zur Brauchwassererwärmung?
Eine Vorrangregelung zwischen Warmwasserbereitung und Heizwärmeversorgung existiert bei dem beschriebenen System nicht. Durch den Zugriff auf ein und denselben Speicher werden beide Kreisläufe gleichermaßen bedient. Wo es dagegen eine Hierarchie gibt, ist in der Nutzung von Solarthermieanlage und sonstigem Heizgerät. Die Solarmodule müssen die erzeugte Energie an den Speicher abgeben, um Schäden durch Überlastung zu vermeiden. Gleichzeitig ist genau das ja auch gewünscht. Da die Energiegewinnung hier weitgehend ohne Energieeinsatz erfolgt, soll auch ganz klar eine Bevorzugung des Solarsystems erfolgen. Erst wenn dieses System an seine Grenzen stößt, greift das Hauptsystem ein und steuert Wärme bei. Demzufolge stellt sich eigentlich die Frage, welcher Systemteil nun die Heizungsunterstützung liefert und welche Komponente lediglich unterstützt. Diese Unterscheidung erfolgt meist zugunsten der Gastherme oder Ölheizung, da diese Anlage wetterunabhängig und zuverlässig arbeitet und zudem im Regelfall die größere Leistungsfähigkeit zur Deckung des Bedarfs auch alleine aufweist.
Wie hoch ist der Mehrwert von Solarthermie zur Heizungsunterstützung?
Das konkrete Maß, mit dem die Heizungsunterstützung durch solare Anlagen den Energieverbrauch und damit auch den Geldbeutel schont, lässt sich nur in der Einzelfallbetrachtung genau ermitteln. Und auch dann spielen Wetter, individueller Wärmebedarf und vor allem die Sonnenintensitäten je Tag aber auch langfristig eine große Rolle. Gut dimensionierte Systeme schaffen es aber, bei Warmwasser eine Deckung von über 50% im Jahresmittel zu erzielen und bei der Heizung zumindest auch gut im zweistelligen Prozentbereich zu agieren. Damit zeigt sich, dass die solare Heizungsunterstützung auch finanziell im Regelfall immer lohnenswert ausfallen kann.
Fazit: Die Solaranlage für Warmwasser und Heizungsunterstützung – die optimale Ausbeute für Geldbeutel und Umwelt
Die Solaranlage für Warmwasser und Heizungsunterstützung weist klare Vorteile gegenüber ihrem Pendant zur alleinigen Warmwassererzeugung auf. Denn nun sinken die Anforderungen an die Heizung insgesamt, was sich natürlich auf den Energieverbrauch und auch die Schadstoffemissionen auswirkt. Damit wirkt eine umfassend integrierte Solarthermieanlage gleich mehrfach und vermag viele positive Aspekte zu kombinieren. Es ist damit kaum verwunderlich, dass Systeme mit Solarunterstützung ein mögliches Heizsystem der Zukunft mit hohem Praxisbezug und hoher Rentabilität darstellen.