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Wie Sie mit Solarthermie die Sonne als Energiequelle effizient nutzen!

Ob eine Solarthermieanlage für die eigene Immobilie infrage kommt, hängt von zahlreichen Kriterien ab. Ist das Haus geeignet? Ist eine Installation kostendeckend? Mit welcher Technik soll sie kombiniert werden? Informieren Sie sich auf dieser Seite rund um all diese Fragen zum Thema Solarthermie.

In diesem Artikel:

1. Planung einer Solarthermieanlage
2. Bestandteile der Anlage: Solarkollektoren und Speichertypen
3. Solare Trinkwassererwärmung
4. Solare Heizungsunterstützung
5. Wirkungsgrad und Wirtschaftlichkeit
6. Förderung beantragen
7. Solaranlage kaufen

1. Worauf Sie bei der Planung Ihrer Solarthermieanlage achten sollten

Die Solarthermie bezieht sich direkt auf die Erzeugung von Wärme durch die Energie, die die Sonne auf das heimische Dach abgibt. Doch was ist bei der Planung der Anlage zu beachten? Die Gegebenheiten der eigenen Immobilie spielen dabei eine entscheidende Rolle.

Welche Anforderungen müssen Haus, Dach und Standort erfüllen?

Fläche, Last, Neigung:

Das Dach der eigenen Immobilie ist das Grundkapital für den Bau einer Solarthermieanlage. Wenn Sie sich für eine solche Anlage entscheiden, sollte genügend Dachfläche zur Verfügung stehen. Je nachdem, ob die Anlage die Heizung effektiv unterstützen oder für Warmwasser sorgen soll, muss der entsprechende Umfang eingeplant werden. Darüber hinaus muss die Dachlastreserve des Daches ausreichend sein, um die Anlage auch tragen zu können. Zudem bestimmt die Dachneigung die Effektivität Ihrer Solarthemie wesentlich mit. Der optimale Neigungswinkel für die solare Heizungsunterstützung liegt zwischen 45 und 70 Grad, mindestens jedoch 30 Grad. Um eine geeignete Neigung auf einem Flachdach zu erzeugen, ist eine zusätzliche Aufständerung notwendig.

Ausrichtung:

Im Idealfall sollte das Dach stets nach Süden ausgerichtet sein, um den höchsten solaren Ertrag erzielen zu können. Oft stehen bauliche Gründe solchen Überlegungen im Weg. Dies wiegt jedoch nicht schwer, da eine Dachneigung nach Süd-Osten oder Süd-Westen nur etwa 5% weniger Energie erwirtschaftet. Daher sind sowohl Dächer mit Ausrichtung nach Süden als auch nach Süd-Osten und Süd-Westen für die Installation einer Solarthermieanlage gut geeignet.

Dachfläche frei von Schatten?

Neben dem Dach sind noch weitere Faktoren entscheidend für die Planung einer Solarthermieanlage. Beispielsweise muss gewährleistet sein, dass das Dach möglichst viele Stunden am Tag unbeschattet bleibt. Umstehende Häuser mit höheren Dachgiebeln oder viele Bäume sorgen dafür, dass die Solarleistung gemindert wird.

Haus unter Denkmalschutz?

Anlagen, die Solarthermie nutzen, benötigen keine Baugenehmigung. Ausnahmefälle stellen hier Immobilien dar, die denkmalgeschützt sind. Die Baubehörde gibt eindeutig Auskunft darüber, wie in diesem Fall zu handeln ist.

Auslegung und Dimensionierung der Anlage

Abhängig vom Warmwasserbedarf eines Haushalts werden die Größe des Speichers und der Kollektoren ermittelt. Anhand von Auslegungstabellen kann man sich einen Überblick für die Auswahl der richtigen Komponenten der Anlage verschaffen.

Auslegungstabelle zur Dimensionierung einer Solarthermie-Anlage für Trinkwassererwärmung:

Anzahl Per­­sonen Warm­wasser­bedarf 60 °C Speicher­­volu­men Flach­­kollek­­toren Vakuum­­kollek­­toren
2-4 60-120 l 300 l 5 m² 3 m²
5-6 150-180 l 400 l 5 m² – 7,5 m² 4 m²
8-10 240-300 l 500 l 7,5 – 10 m² 6 m²
12-15 360-450 l 500 l 10 m² 8-9 m²

Auslegungstabelle zur Dimensionierung einer Solarthermie-Anlage für Trinkwassererwärmung & Heizungsunterstützung:

Anzahl Per­sonen Warm­wasser­bedarf 60 °C Speicher­­volu­men Flach­­kollek­­toren Vakuum­­kollek­­toren
2-4 60-120 l 750 l 10 m² 6 m²
5-6 150-180 l 750 / 1000 l 10 m² 8 m²
7-8 210-240 l 1000 l 15 m² 9 m²

Lesen Sie hier mehr zur Planung einer Solarthermieanlage

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Solarkollektoren und Speichertypen – die wichtigsten Bestandteile der Anlage

Kollektoren, die Sonnenstrahlung in Wärme umwandeln, sind das Herzstück der Solarthermieanlage – doch auch ein anderer Bestandteil spielt eine wichtige Rolle für den Aufbau der Solarheizung: Der Wärmespeicher. Beide Elemente gibt es in unterschiedlichen Ausführungen. Prinzipiell nutzen Solarkollektoren ein Gemisch aus Wasser oder Luft, um die Wärme der Sonne in Heizungswärme umzuwandeln. Dieses wird dann über einen Wärmetauscher zum Speicher geleitet, wo das Brauch- bzw. Heizungswasser damit erwärmt wird.

Solarkollektoren

Flachkollektoren

Die am häufigsten verwendete Kollektorart ist der Flachkollektor. Der Absorber ist aus Kupfer oder Aluminium gefertigt und stellt eine schwarze Platte dar. Auf dessen Oberfläche findet die Umwandlung von Sonnenenergie in Wärme statt. Innerhalb des Solarkollektors befinden sich Rohre, durch die ein Gemisch aus Wasser und Frostschutzmittel fließt. Letzteres dient dazu, dass die Rohre im Winter bei sehr niedrigen Temperaturen nicht gefrieren. Das Gemisch transportiert die vom Absorber aufgenommene Wärme an den Heizungskessel. Um die Wärme größtmöglich beizubehalten, befindet sich der Absorber in einem besonders gut gedämmten Gehäuse. Flachkollektoren erfreuen sich aufgrund ihrer preisgünstigen Anschaffung großer Beliebtheit.

Röhrenkollektoren

Das Prinzip des Vakuum-Röhrenkollektors gleicht dem des Flachkollektors. Auch hier befindet sich ein frostsicheres Wassergemisch in den Rohren unterhalb des Absorbers. Vakuum bedeutet an dieser Stelle, dass etwaige Luft, die sich innerhalb des Wassergemischs befindet, gänzlich aus den Rohren verbannt wird. Damit geht weniger Wärme durch Luftblasen verloren. Im Gegensatz zu den Flachkollektoren ist der Kostenpunkt bei Solarthermie-Röhrenkollektoren deutlich höher.

Kollektoren Kopie

Außergewöhnliche Röhrenkollektoren bei Thermondo

Das Vakuum spielt eine bedeutende Rolle beim Röhrenkollektor. Es verhindert, dass die Wärme bereits am Kollektor verloren geht. Selbstredend, dass die Lebensdauer des Vakuums für Sie als Kunden entscheidend ist. Allerdings sind die marktüblichen Garantiezeiten von fünf bis sieben Jahren nicht immer überzeugend, da sich der Einsatz einer Solarthermieanlage erst bei längerer Nutzung amortisiert.

Bei Thermondo finden Sie daher hochwertige Voll-Vakuumröhrenkollektoren des deutschen Herstellers AkoTec, der den Markt mehr als nur bereichert. Denn im Vertrauen auf die eigene Stärke bieten die Brandenburger eine Herstellergarantie von 20 Jahren. Damit haben Sie Planungssicherheit für Ihre Investition in ein qualitativ hochwertiges Produkt.

Hier finden Sie mehr Informationen zum Hersteller AkoTec und seinen Produkten.

Luftkollektoren

Solarkollektoren, die weniger eingesetzt werden, sind Luftkollektoren. Diese speichern die Wärme nicht innerhalb einer Flüssigkeit, sondern erwärmen Luft. Ein Vorteil besteht darin, dass die Rohre nicht einfrieren und auch keine Rostschäden auftreten. Für den Privathaushalt ist diese Solarkollektor-Art jedoch weniger attraktiv, da sie mehr Strom verbrauchen als die Wasserpumpen der beiden oben genannten Kollektoren.

Speichertypen

Bivalenter Trinkwasserspeicher

An den Trinkwasserspeicher gelten besonders hohe hygienische Anforderungen – insbesondere im Hinblick auf die Vermeidung von Legionellen -, da in ihm das Trinkwasser gespeichert wird. Dieser wird indirekt erhitzt durch einen integrierten Wärmetauscher, der von der Solarflüssigkeit durchströmt wird und die aufgenommene Wärme an das Trinkwasser im Speicher abgibt. Ein zweiter Wärmetauscher leitet das Heizungswasser einer zusätzlichen Wärmquelle (z.B. Gas-Brenner) am Trinkwasser vorbei. Diese schaltet sich ein, wenn die Solarheizung den Wärmebedarf nicht decken kann.

Kombispeicher Vitocell 340-M mit integriertem Trinkwasser-Wellrohr; Quelle: © Viessmann Werke

Schichtenspeicher-Prinzip

Das Schichtenlade-Prinzip ist für nahezu alle Warmwasserspeicher anwendbar. Vom Namen des Schichtenspeichers lässt sich ableiten, dass das Wasser im Speicher gemäß seiner Temperatur aufeinander geschichtet wird. Das warmes Wasser leichter als schweres Wasser ist, steigt es im Speicher nach oben. So wird erreicht, dass trotz einer durchschnittlich gesehen geringen Temperatur im Speicher, zuerst das Wasser mit der besonders hohen Temperatur im oberen Speicherteil genutzt werden.

Kombispeicher

Der Kombispeicher vereint Pufferspeicher und Trinkwasserspeicher und wird vorrangig für die Kombination aus solarer Trinkwassererwärmung und Heizungsunterstützung eingesetzt. Durch das im Speicher befindliche Wasser führt eine Heizspirale, welche die von Solarkollektoren erwärmte Trägerflüssigkeit enthält. Diese gibt die Wärme an das im Speicher befindliche Heizungswasser ab. Mithilfe des erwärmten Wassers kann nun zusätzlich auch das Trinkwasser erwärmt werden, welches ebenfalls in einem eingelassenen Speicher bzw. Wellrohr in den Kombispeicher eingebettet ist.

Mehr zum Thema: Solarkollektoren und Solarspeicher

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Warmes Wasser dank der Sonne – Warmwasser mit Solar

Um die Warmwasserbereitung der eigenen Immobilie solarthermisch zu gewährleisten, reicht bereits eine kleine Kollektorfläche aus. Dies eignet sich besonders gut für kleinere Dachflächen und ist auch im Keller platzsparend. Dabei unterscheiden sich die Anlagen für Warmwasser mit Solar-Unterstützung im Aufbau kaum von den heizungsunterstützenden Anlagen.
Im ersten Schritt wird die Wärmeträgerflüssigkeit durch die auf den Kollektor einwirkende Sonnenstrahlung erwärmt. Die erwärmte Flüssigkeit durchläuft anschließend einen Kreislauf zwischen dem Kollektor und dem Pufferspeicher. Letztlich sorgt der Wärmetauscher dafür, dass die Solarwärme an das im Pufferspeicher befindliche Wasser abgegeben wird. Durch den Pufferspeicher kann das warme Wasser direkt aus den Wasserhähnen im Haushalt entnommen werden. Das Speichervolumen errechnet sich über den Bedarf pro Person. Dazu sollte der Speicher ein Volumen zwischen 60 und 80 Litern pro Kopf bereitstellen können. Was das Kollektorfeld zur Warmwasserbereitung betrifft, so ist circa ein Quadratmeter bei Flach- oder Röhrenkollektoren pro Person innerhalb des Haushaltes notwendig. Eine Solarthermieanlage kann so den täglichen Bedarf an Warmwasser im Sommer abdecken und leistet einen entscheidenden Beitrag, um die Warmwasserkosten auch im Winter zu entlasten.

Lesen Sie mehr zum Thema: Warmwasser mit Solar

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Solarthermie zur Heizungsunterstützung

Konkret versteht man unter solarer Heizungsunterstützung eine Solarthermieanlage, welche durch Nutzung direkter und indirekter Sonnenstrahlung ein Wärmeträgermedium erhitzt. Dieses erhitzte Wärmeträgermedium gibt die Wärmeenergie dann an das Wasser im Heizkreislauf ab, wodurch für dessen Erhitzung weniger Wärmezufuhr vonseiten der Gsheizung benötigt wird und Brennstoff gespart werden kann.

Die Nutzung von Solarthermie als solare Heizungsunterstützung senkt damit gleichzeitig den Verbrauch von Öl oder Gas und folglich auch die anfallenden Energiekosten.
Dabei muss bedacht werden, dass eine Solarthermieanlage ein Zusatzsystem zu einer Öl- oder Gasheizung darstellt und ohne diese nicht effektiv betrieben werden kann.

Insofern ist die Kombination aus Brennwert und Solar äußerst sinnvoll:

Im Sommer, wenn der Wärmebedarf Ihres Haushalts gering ist und die solare Einstrahlungsstärke Höchstwerte erreicht, kann eine Solarthermieanlage den Wärmebedarf unter Umständen gänzlich decken.

Steigt jedoch der Wärmebedarf an und lässt die Sonneneinstrahlung nach – was im Winter der Fall ist − tritt dann die Gasheizung ein und übernimmt den Löwenanteil der Wärmeerzeugung. Gerade deshalb ist eine Solarthermieanlage immer Teil eines Gesamtsystems und dient als solare Heizungsunterstützung.

Heizungsunterstützende Solarthermie bedarf größerer Dimensionierung

Der Aufbau einer solchen Anlage gleicht dem der Anlage zur Warmwasserbereitung. Allerdings ist der Pufferspeicher hierbei ein Kombispeicher, der zugleich die Warmwasserbereitung und das Heizsystem der Immobilie versorgt.

Die Kollektorfläche auf dem Dach muss entsprechend des doppelten Energiebedarfs größer sein. Eine Fläche zwischen 7 bis 15 Quadratmetern ist daher bei einem Einfamilienhaus üblich, gleichzeitig sollten die Kollektoren südlich ausgerichtet sein. Der erhöhte Bedarf für Heizung und Warmwasser wird indessen nur durch einen entsprechend großen Solarspeicher gewährleistet. Durchschnittlich besitzen diese dann ein Fassungsvermögen von 500 bis 1000 Litern.

Die Solarthermieanlage als solare Heizungsunterstützung leistet durch den geringen CO₂-Ausstoß einen deutlichen Beitrag zur Schonung der Umwelt bei hoher Effizienzleistung.

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Wirkungsgrad und Wirtschaftlichkeit

Um solarthermische Anlagen vergleichen zu können, ist es notwendig, bestimmte Leistungszahlen zu kennen. Unabhängig vom Hersteller sind hierbei einige Größen sehr aussagekräftig, um den Wirkungsgrad und die Wirtschaftlichkeit einer Solarthermieanlage zu bestimmen.

Solarer Deckungsgrad

Der solare Deckungsgrad beschreibt den Anteil solarer Energie an der insgesamt für Warmwasserbereitung bzw. Heizung benötigten Energie. Er ist eine wichtige Kenngröße für die Beurteilung der Wirtschaftlichkeit einer Solarthermieanlage. Während der solare Deckungsgrad im Sommer leicht 100 Prozent betragen kann, also die Solaranlage die gesamte nötige Wassererwärmung eigenständig tragen kann, sind im Winter (zumindest in unseren Breitengraden) maximale Deckungsgrade zwischen 10 und 25 Prozent des Gesamtenergiebedarfs üblich. Der durchschnittliche solare Deckungsgrad variiert allerdings zwischen Anlagen zur reinen Brauchwassererwärmung (~ 65 %) und Heizungsunterstützung (~ 50 % in Passivhäusern).

Kollektorneigung_Feb_2015

Der optische Wirkungsgrad

Bei der ersten Kennzahl handelt es sich um das Verhältnis zwischen der Leistung der Sonnenstrahlung und der Leistung einer Solarthermieanlage, die sie daraus erzeugt. Beides beschreibt den Wirkungsgrad der Solarthermie. Haben Absorber und Umgebung die gleiche Temperatur, so ist der Wirkungsgrad auf Maximalhöhe. Übersteigt die Temperatur des Absorbers jene der Umgebung, so verschlechtert sich der Wirkungsgrad parallel zu der Temperaturentwicklung. Der durchschnittliche Wirkungsgrad der Solarthermie beträgt zwischen 70 und 85 Prozent.

Wärmeverlustkoeffizient

Der Wärmeverlustkoeffizient beziehungsweise der U-Wert beschreibt den Wärmeverlust unter Einbeziehung der Kollektorfläche pro Quadratmeter und dem Grad Temperaturunterschied zwischen Absorber und Umgebung. Durchschnittlich ergibt sich bei solarthermischen Anlagen ein Wert von 2 bis 5 Watt je Quadratmeter.

Solarthermie-Wirtschaftlichkeit

Wie rechnet sich Solarthermie? Wirtschaftlichkeit ist ein großer Faktor, der oftmals über die Anschaffung entscheidet. Sie errechnet sich durch die Kosten der Anlage, dem Ertrag und der Nutzungsdauer. Je teurer die Anlage in ihrer Anschaffung ist, desto länger braucht sie, um ihre Kosten zu erwirtschaften. Auch Einsparungen sind dann erst möglich. Solarthermieanlagen zur Warmwasserbereitung und zur Heizungsunterstützung amortisieren sich je nach Wahl der Kollektoren nach ungefähr 8 bis 14 Jahren. Die energetische Amortisation beginnt erst dann, wenn die Anlage mehr Energie erwirtschaftet, als zur Erstellung dieser benötigt wurde. Läuft die Anlage 25 Jahre lang, so spart ein Einfamilienhaus bis zu 60 Prozent Energie und 5.000 Euro Kosten. Die CO₂-Einsparungen liegen innerhalb dieser Laufzeit bei rund 16 Tonnen.
Mehr zum Thema: Solarthermie Wirkungsgrad
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Solarförderung durch BAFA und KfW

©iStock.com/AlexRaths

Jeder, der sich für eine Solarthermieanlage entscheidet, kann staatliche oder privatwirtschaftliche Solarförderung erhalten. Förderprogramme werden beispielsweise vom Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle oder der Bankengruppe KfW ausgegeben. Reine Warmwasserbereitungsanlagen werden durch das BAFA bereits mit 500 € gefördert, wenn sie die Mindestgröße von 3 Quadratmetern an Kollektorfläche erreichen haben. Für Kombianlagen für Warmwasser und Heizungsunterstützung sind sogar mindestens 2000 € Förderung möglich. Für einen Kesseltausch gibt es 500 € Zusatzförderung. Diese Art der Förderung gilt nur für Anlagen im Altbau, Neubauten sind ausgeschlossen.
Die KfW-Bankengruppe gewährt 10 % der förderfähigen Kosten für eine Heizungssanierung oder bis zu 75.000 Euro, wenn der Immobilienbesitzer oder -käufer sein Gebäude zu einem Energieeffizienzhaus umbauen lässt. Daneben gibt es die KfW-Förderprogramme 151/152 „Energieeffizient Sanieren“. Diese Form der Solarförderung ist als Kredit angelegt und gilt dem Namen nach für sanierte Immobilien. Des Weiteren bieten auch einige Bundesländer und Kommunen Förderprogramme für die Installation von Solarthermieanlagen an.

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Mehr über Solar-Förderung
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Solarthermieanlage kaufen bei Thermondo

Thermondo bietet die Möglichkeit, mit Hilfe des Heizungsplaners schnell und kompetent ein individuelles Angebot aus einer Vielzahl von Kombinationen zu erstellen. Dabei spielt es keine Rolle, welchen Brennstoff Ihre bisherige Heizungsanlage nutzt. Wenn Sie Fragen haben oder eine Solarthermieanlage kaufen möchten, berät Deutschlands erster Online-Heizungsbauer Sie gern per Telefon, E-Mail oder persönlich vor Ort.
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