« Wem nutzt sie, wie effizient ist diese Heizung? »

Der Ausbau erneuerbarer Energien schreitet unaufhörlich voran. Während Wind- und Wasserkraft die Kohleverstromung ablösen, fasst die Solarthermie-Technik im Privatsektor Fuß. Es nutzten 2019 nämlich bereits 2,4 Mio. deutsche Haushalte eine derartige Anlage, um die Heizung und den Warmwasser-Bedarf zu speisen. Was ist das Geheimnis des Erfolgs?

Grüne Energie

Zunächst sicherlich die deutschen Bauvorschriften: Seit 2001 muss die Heizungsanlage in Neubauten zu mindestens 15 Prozent durch erneuerbare Energien angetrieben werden. Die Kombination mehrerer Technologien ist zulässig. Bei Sanierungen haben Eigenheimbesitzer mehr Spielraum, dürfen den Energiebedarf auch durch höhere Dämmstandards regulieren.

Wärmepumpe, Solarthermie und Co. reduzieren dabei nicht nur den CO2-Fußabdruck des Gebäudes, sondern bessern auch die Haushaltskasse auf: Eine vierköpfige Familie spart jährlich bis zu 400 EUR, wenn Heizungs- und Trinkwasser parallel beheizt werden. Dazu gesellt sich der Umstand, dass die Deutschen nicht zu Unrecht als Volk der Schnäppchenjäger gelten. Die Solarthermieanlage punktet in diesem Bereich, da sie im Vergleich zu grünen Konkurrenzsystemen erfreulich wenig Anschaffungskosten verschlingt. Ein Blick ins Innenleben der Technik verdeutlicht den Grund dafür…

Technischer Aufbau und Funktionsweise

In unseren Breitengraden erwärmt die Sonne den Erdboden mit etwa 1.000 kWh pro Quadratmeter und Jahr. Die Kollektoren der Solarthermieanlage bestehen im Wesentlichen aus reflektierenden Flächen, die 80 Prozent der Sonnenenergie einfangen. Im darin integrierten Rohrleitungssystem zirkuliert die Solarflüssigkeit (Wasser + Frostschutzmittel). Es führt vom Dach bis in den Keller und erhitzt dort das Wasser im Wärmespeicher. Der Tank ist wiederum direkt an die Heizungsanlage gekoppelt, übernimmt also 1:1 die Funktion des Heizkessels.

Das System benötigt nur wenig externe Energiezufuhr und arbeitet damit fast kostenlos. Lediglich die Umwälzpumpe wird elektrisch betrieben. Sie hält den Kreislauf der Solarflüssigkeit in Gang und wird von automatischen Regeleinheiten gesteuert. Die Solarpanele und Rohrleitungen sind technisch sehr simpel konstruiert, bestehen hauptsächlich aus Kupfer und verursachen damit keine hohen Anschaffungskosten.

Das waren die guten Nachrichten. Auf der Minusseite tummelt sich der ausbaufähige Wirkungsgrad: Ein nicht unwesentlicher Anteil der gewonnenen Wärme geht am Kollektor, im doppelten Heizkreis und im Wassertank verloren. Im Endeffekt kann die Solarthermieanlage nur 50 Prozent der Sonneneinstrahlung nutzen. Aus diesem Grunde wird sie in den meisten Haushalten mit konventionellen Gas- oder Pelletkesseln kombiniert und wirkt als Sekundärsystem der Anlage.

Einsparpotenzial der Solarthermie

Die finanziellen Vorteile der Technik sind dennoch beachtlich: Ein 4-Personen-Haushalt benötigt durchschnittlich 4.200 kWh Energie pro Jahr für die Warmwasserversorgung. Die Solarthermieanlage kann etwa 60 % davon übernehmen. Bei einem Gaspreis von 6,2 ct/kWh (Stand: 2019) spart die Anlage jährlich knapp 155 Euro an Energiekosten ein. Berücksichtigt man die prognostizierte Preissteigerung auf dem Energiemarkt (3 Prozent pro Jahr), summiert sich die Einsparung innerhalb von 25 Jahren auf etwa 5.000 Euro. Im selben Zeitraum reduziert die Solarthermieanlage die Schadstoff-Emission des Haushalts um 11,5 Tonnen CO2.

Wenn neben dem Warmwasser auch die Heizung gespeist werden soll, sind 15.000 kWh als Richtwert anzusetzen. Die Solarthermie kann hier 25 Prozent beisteuern und spart damit über ihre gesamte Lebensdauer von 25 Jahren rund 8.000 Euro an Heizkosten ein. Dazu gesellen sich 19 Tonnen CO2 mit denen die Umwelt nicht belastet wird.

Der Spaß will natürlich vorfinanziert werden: Die Komponenten der Solarthermie kosten rund 5.000 Euro, wenn sie ausschließlich der Trinkwassererwärmung dienen sollen. Mit der Einbindung der Heizungsanlage verdoppelt sich der Wert. Der Staat greift Eigenheimbesitzern in diesem Punkt tatkräftig unter die Arme und gewährt Basisförderungen von 500 (Warmwasser) bzw. 2.000 Euro (Heizung). Hierzu kommen noch Bonuszahlungen, wenn der veraltete Heizkessel ausgetauscht oder die Wärmedämmung optimiert wird. Dies ist ein bedeutender Unterschied zur Alternativinstallation, der Strom produzierenden Solaranlage (Photovoltaik): Sie refinanziert sich überwiegend durch Netzeinspeisungen, generiert nur minimale Zuschüsse über die Speichertechnologie.

Solarthermie in der Praxis

Die Wärme-Technik rechnet sich damit vor allem für solche Haushalte, in denen keine hohen Rücklagen zur Verfügung stehen. Das betrifft in der Regel junge Familien. Wirtschaftlich interessant wird eine Solarthermieanlage, wenn jährlich mehr als 40 Kubikmeter Warmwasser benötigt werden. Damit profitieren Haushalte mit eigenem (Whirl)Pool in besonderem Maße von der Umrüstung. Gerade bei Neubauprojekten ergeben sich zahlreiche Anwendungsvariationen. So kann die Solarthermieanlage im sogenannten Niedrigenergiehaus-Standard auch als Einzelsystem wirken. Die Bauweise wird in Deutschland jedoch selten in Auftrag gegeben, weil die gesetzlichen Vorschriften dafür außerordentlich komplex daherkommen. Eine andere Möglichkeit betrifft die Kombination mehrerer erneuerbarer Wärmequellen: In Verbindung mit einer Pelletheizung oder Wärmepumpe agiert die Anlage zu 100 % klimaneutral. Hierdurch winken weitere Fördergelder. Einige Komponenten können zudem für beide Wärmequellen genutzt werden. So teilen sich Primärheizung und Solarthermie meistens die Kosten für den Wärmespeicher.

Ein großer Nachteil der Solarthermie besteht in ihrer (vermeintlich) eingeschränkten Effektivität: Der Löwenanteil der Sonneneinstrahlung entfällt auf die Sommermonate, wenn die Heizung nicht benötigt wird. Besonders pfiffige Verbraucher nutzen die Gerätschaften daher auch dafür, um die hauseigene Klimaanlage zu betreiben. Kompressionskältemaschinen sind nämlich nichts anderes als große Kühlschränke, die Wärme benötigen, um invertierte Kältekreisläufe anzutreiben. Der Gesamtwirkungsgrad der Solarthermieanlage erhöht sich auf diese Art immens.

Wie erzielt die Solarthermieanlage den optimalen Ertrag?

Im laufenden Betrieb verursacht Solarthermie nicht viele Kosten und arbeitet beinahe wartungsfrei. Nur die Solarflüssigkeit muss regelmäßig erneuert werden. Im Zuge der Planung muss dafür umso mehr beachtet werden:

Dimensionierung für Warmwasserbereitung

In einem 4-Personen-Haushalt genügt die Kollektorfläche (Flachkollektoren) von 6 m² und ein Wärmespeicher mit dem Volumen von 400 Litern, um 60 Prozent des jährlichen Bedarfs zu decken. Wenn auch Wasch- und Spülmaschine eingebunden werden sollen, muss der Speicher 100 Liter zusätzlich fassen können.

Anlagengröße für Heizungsunterstützung

Der Pufferspeicher benötigt mindestens 800 Liter Fassungsvermögen. Auf dem Dach sollten nun Röhrenkollektoren zum Einsatz kommen. Sie sind kostspieliger in der Anschaffung, aber auch wesentlich effizienter und belegen daher weniger Dachfläche, die so zeitgleich für den Betrieb einer kleinen Solaranlage genutzt werden kann. In Kombination mit einer Wärmepumpe lässt sich die Heizung dann vollkommen autark betreiben.

Neigung der Kollektoren

Im Sommer strahlt die Sonne fast im 90-Grad-Winkel auf die Erde. Die Solarthermieanlage soll aber ganzjährig genutzt werden können. Beste Voraussetzungen sind gegeben, wenn die Dachneigung 50° beträgt und nach Süden ausgerichtet ist. Schattenwurf durch Bäume oder Nachbargebäude ist zu vermeiden.

Wärmemengenzähler nutzen

Das Kontrollinstrument wird dem Solarkreis zwischengeschaltet und lässt Rückschlüsse auf den eigenen Verbrauch zu. Die Maßnahme erhöht zwar zunächst die Kosten, ist aber unerlässlich, um Solarthermie effektiv und zielgerichtet einzusetzen.

Regelung richtig einstellen

Im Winter wird die Solarthermieanlage fast durchgehend unter Volllast betrieben werden müssen. In den Übergangsphasen zur Heizperiode ist allerdings etwas Fingerspitzengefühl gefragt. Fortschrittliche Haushalte setzen hierbei auf internetfähige Smart-Technologie. Das Programm greift dann auf individuelle Nutzerprofile zu und passt die Wärmezufuhr zur Heizung in Eigenregie an.

Hocheffizienzpumpen installieren

Die neueste Generation senkt den Energiebedarf beim Heizen im Vergleich zu ungeregelten Umwälzpumpen um 80 Prozent.

Langfristiges Energiekonzept erstellen

Die Solarthermieanlage weist eine durchschnittliche Lebensdauer von 25 Jahren auf. Sie gilt als wichtiger Baustein in der Umbruchphase des angestrebten Energiewandels. Auf lange Sicht wird ihre Zukunft in zentralen Kraftwerken liegen, die Wohngebäude dann per Fernwärme beliefern.

Wer zuhause auf Solarthermie-Technik setzen möchte, muss diesen Prozess mit einkalkulieren und entsprechend vorausplanen. Im Klartext: Der Wärmespeicher wird mittelfristig zur verpflichtenden Komponente bei Bauprojekten werden. Er eignet sich für jede Art von erneuerbarer Wärmequelle. Ab 2050 soll die Kombination aus Solaranlage und Wärmepumpe als Standardmodell der häuslichen Energieversorgung fungieren. Der Gesamtwirkungsgrad jenes Systems wird fortwährend optimiert, ist mit konventioneller Technik aber noch nicht konkurrenzfähig. Die Solarthermieanlage wird in der Zwischenzeit als Brückentechnologie angewendet. Für Hauseigentümer stellt sich damit die Aufgabe, die Dachfläche so geschickt auszulasten, dass sich mittelfristig noch Photovoltaik-Module anbringen lassen.