Zuletzt aktualisiert am: 23.09.2021

Solartechnik als wichtiger Faktor für die Energiewende

Solartechnik nutzt die unbegrenzt verfügbare Sonnenenergie, um daraus Wärme oder Strom zu erzeugen. Diese Technik ist unverzichtbar für das Erreichen der von der Bundesregierung angepeilten Klimaneutralität im Jahr 2045.

Die Einsatzmöglichkeiten für Solartechnik sind schnell definiert. Denn Sonnenenergie kann überall dort für die Strom- oder Wärmeerzeugung genutzt werden, wo ausreichend Sonnenschein vorhanden ist. Je direkter die Sonnenstrahlen auf die Kollektoren von PV- oder Solarthermie-Anlagen treffen, desto höher ist die Energieausbeute.

Die Energiegewinnung aus Sonnenkraft ist sowohl im industriellen als auch individuellen Maßstab möglich. Solarenergie treibt heute Uhren ebenso an wie Fahrzeuge. Solarstrom wird auf Hausdächern, in den Wüsten Afrikas, auf Brachflächen in Brandenburg, aber auch mit dem Solarmodul auf dem Campingwagen erzeugt.

Durch eine kontinuierliche Verbesserung der Solarmodule können diese immer mehr Sonnenenergie für Strom oder Wärme nutzbar machen.

Solartechnik lässt sich für Einfamilienhäusern ebenso wie für Industrieanlagen oder Mehrfamilienhäuser in der Stadt nutzen. Die Sonnenkollektoren bzw. Solarpanels lassen sich auf jede Dachform montieren, auch auf Flachdächer. Ebenso können PV-Anlagen auf großen Freiflächen installiert werden. Ähnliches geschieht bereits auf freien Ackerflächen in vielen Bundesländern, insbesondere Flächenländern wie Brandenburg oder Niedersachsen.

Solarthermie ist ein wichtiger Bestandteil moderner Hybridheizungen. Sie wandelt Sonnenenergie in Wärme um, die für die Warmwasserbereitung oder zum Heizen eingesetzt werden kann.

Zu diesem Zweck werden Solarmodule auf dem Dach oder an Hauswänden montiert. Darin befindet sich Solarflüssigkeit (meist ein Gemisch aus Wasser und Frostschutzmittel). Diese wird in den Kollektoren aufgewärmt und fließt dann zu einem Wärmetauscher bzw. wird dorthin gepumpt.

Beim Wärmetauscher gibt die Solarflüssigkeit ihre Wärmeenergie an das Heizungswasser oder Brauchwasser ab, das in einem Pufferspeicher gespeichert wird.

Der komplette Vorgang der Wärmeerzeugung läuft nahezu automatisiert ab. Das bedeutet, dass die Solarthermieanlage immer dann Wärme erzeugt, wenn die Sonne scheint.

Die leistungsstärksten Kollektoren sind Vakuumröhrenkollektoren. Sie können die meiste Wärme aus der Sonnenkraft gewinnen und benötigen dafür deutlich weniger Kollektorfläche als Flach- oder einfache Röhrenkollektoren.

Die Effizienz einer Solarthermieanlage hängt von verschiedenen Faktoren ab:

  • Kollektorfläche: Je größer die Kollektorfläche ist, desto mehr Wärme kann die Anlage erzeugen. Allerdings muss die Fläche der Solarkollektoren genau berechnet und an den Wärmebedarf des Gebäudes angepasst werden. Sonst produziert die Solaranlage in den Sommermonaten bei hoher Intensität der Sonneneinstrahlung zu viel Energie, wodurch die Anlage Schaden nehmen kann.
  • Aufstellort und Neigung der Kollektoren: Solarkollektoren sollten am besten nicht im Schattenwurf eines anderen Gebäudes oder von Bäumen liegen. Darüber hinaus sollte der Neigungswinkel nicht zu flach sein, damit die Sonnenstrahlen ihre volle Energie an die Solarflüssigkeit übergeben können.
  • Länge des Rohrnetzes: Auch bei einer hohen Isolierung entstehen Wärmeverluste beim Transport der Trägerflüssigkeit zum Wärmetauscher. Je länger dieses Rohrnetz ist, desto höher sind die Wärmeverluste.

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Solartechnik zur Heizungsunterstützung oder zur Warmwassergewinnung

Solarthermie wird entweder für die Heizungsunterstützung oder für die Warmwassergewinnung bzw. eine Kombination aus beidem genutzt. Wird lediglich das Brauchwasser mit Solarenergie erwärmt, kann die Anlage deutlich kleiner dimensioniert werden.

Wird Solartechnik für die Heizungsunterstützung genutzt, handelt es sich meist um eine Gas-Hybridheizung. Die Solarthermie erzeugt in den Sommermonaten und in der Übergangszeit die benötigte Wärme für Warmwasser und geringe Heizungstemperaturen.

Sinken dann im Winter die Temperaturen stärker ab, unterstützt die Solaranlage die Gas-Brennwerttherme. Das hat den Vorteil, dass deutlich weniger Brennstoff über das Jahr verteilt benötigt wird und Hausbesitzer u.a. bis zu 30 Prozent weniger Gas benötigen.

Wird Solarthermie mit einer anderen alternativen Wärmequelle wie einer Wärmepumpe oder Pellettechnik kombiniert, handelt es sich um eine sogenannte EE-Hybridheizung. EE steht für Erneuerbare Energien. Eine solche Heizungsanlage bietet Hausbesitzern hohe Unabhängigkeit von Energieversorgern. Gleichzeitig erzeugen sie nahezu CO2-neutral Wärme.

PV-Anlagen als Unterstützung für Wärmepumpen

Mit Photovoltaik-Anlagen können Hausbesitzer Strom selbst erzeugen. Dieser kann zu einem sehr geringen Entgelt genutzt werden. Wird sehr viel Strom erzeugt, kann die PV-Anlage indirekt zum Heizen eingesetzt werden, z.B. als Energiequelle für Infrarotheizungen oder andere Elektroheizungen.

Strom aus der PV-Anlage lässt sich aber auch nutzen, um eine Wärmepumpe zu betreiben oder um die Solarthermie-Anlage mit Strom zu versorgen. In diesem Fall handelt es sich um eine optimale Nutzung der Sonnenenergie zur autarken Energiegewinnung im Eigenheim.

Die großen Vorteile von Solartechnik liegen zum einen in der Nutzung erneuerbarer Energie und zum anderen in der emissionsfreien Energieerzeugung. Auf diese Weise benötigen Verbraucher mit Sonnenkraft weder Brennstoffe noch Abgasanlagen. Gleichzeitig bietet Solartechnik größere Unabhängigkeit von Energieversorgern.

Demgegenüber stehen Nachteile wie hohe Investitionskosten und ein erhöhter Platzbedarf für die PV- oder Solarthermie-Anlage. Außerdem lohnt sich eine Solaranlage aus wirtschaftlicher Sicht nur, wenn die Sonneneinstrahlung ausreicht und die Anlage auf dem vorhandenen Grundstück bzw. Gebäude optimal ausgerichtet werden kann. Viele Immobilien kommen deshalb nicht für die Nutzung von Solartechnik infrage.

Wird Solartechnik vor allem zum Heizen eingesetzt, sollte das entsprechende Gebäude sehr gut gedämmt sein und am besten mit einer Flächenheizung betrieben werden. Damit wäre ein weiterer Nachteil genannt: Solarthermie allein reicht nicht aus, um ein Gebäude vollständig und ganzjährig mit Heizenergie zu versorgen. Insbesondere bei schlechtem energetischem Zustand des Gebäudes sinkt die Effizienz einer Solarthermie-Anlage rapide.

Ohne Frage ist Solarthermie eine der wichtigsten Wärmequellen moderner Heizungsanlagen. Das Besondere an der Technik ist ihre Einfachheit und gleichzeitig hohe Wirkung. Mit vergleichsweise geringem technischem Aufwand lässt sich Sonnenkraft nutzen. Allerdings wird Solarthermie auch in Zukunft an ihre natürlichen Grenzen stoßen. So wird eine Solaranlage immer im Sommer mehr Wärme erzeugen als im Winter, obwohl im Sommer weitaus weniger Wärmebedarf in Gebäuden besteht.

Daher kann Solartechnik bis jetzt immer nur eine Ergänzung für andere Heizsysteme sein. Wer jedoch auch die zunehmende Erderwärmung berücksichtigt, wird feststellen, dass auch die Winter immer milder werden. Das spricht dann wiederum für die Solarthermie, die sich auch in milden Wintern überwiegend zum Heizen nutzen lässt.

Um moderne, emissionsfreie Heizsysteme zu nutzen, sollten Hausbesitzer jedoch immer berücksichtigen, dass diese nur effizient sind, wenn die Gebäudehülle gut gedämmt ist. Somit wäre eine Wärmedämmung gerade bei Altbauten der erste Schritt zum nachhaltigen Heizen. Denn bei einer effizienten Wärmedämmung wird auch eine Gas-Brennwertheizung weniger Gas verbrauchen. Wird diese im nächsten Schritt noch mit Solarthermie kombiniert, sinkt der Gasverbrauch auf ein Minimum.

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Profilfoto Autor Sebastian Sebastian ist Autor dieses Artikels und unser Experte auf den Gebieten Heizsysteme und Wärmewende. Wenn Sie Fragen zum Artikel oder Ihrem Heizungswechsel haben, schreiben Sie ihm: fragen@thermondo.de.