Wie lässt sich Warmwasser mit Solar erzeugen?

• Solar Warmwasser erzeugen: Lohnt sich das?
• Kosten von Warmwasser-Solaranlagen
• Solaranlage für Warmwasserbereitung: Komponenten und ihre Funktion
• Was sind die Voraussetzungen für eine ertragreiche Solarthermie-Anlage?
• Per Solarenergie Warmwasser erzeugen: Fazit

Neben der reinen Warmwasserbereitung kann die thermische Solaranlage auch zur Heizungsunterstützung dienen. Für die zusätzliche Wärmegewinnung benötigen Sie dann eine entsprechend größere Fläche an Solarkollektoren. Gleichzeitig ist ein größerer Kombispeicher vonnöten. Beides spiegelt sich in den Anschaffungskosten wider, die Sie dank attraktiver Fördermittel nachträglich senken können. Die Amortisationszeit der Anlage verkürzt sich im Vergleich zur reinen Warmwasserbereitung und Sie erhöhen Ihre Heizkostenersparnis. Bei der Heizungsunterstützung sind durchschnittlich zwischen 20 und 30 Prozent möglich.

Photovoltaik-Anlagen erzeugen Strom. Im Gegensatz dazu gewinnen Solarthermie-Anlagen aus der Sonnenenergie Wärme. Dazu bündeln die auf dem Dach befindlichen Solarkollektoren die einfallende Sonnenstrahlung. Die Wärme, die entsteht, erhitzt die Solarflüssigkeit, die sich in einem geschlossenen System befindet. Durch dieses System gelangt die erhitzte Solarflüssigkeit bis in den Solarspeicher. Ein Wärmetauscher sorgt für die Übertragung und erhitzt das im Speicher befindliche Brauchwasser. Reicht die von der Solarthermie-Anlage erzeugte Wärme nicht aus, um die Temperatur im Speicher ausreichend zu erhitzen, liefert Ihre bestehende Heizung die zusätzliche Wärme.

Richtig geplant und dimensioniert, arbeitet eine Solarthermie-Anlage zur Warmwasserbereitung äußerst effizient. Dadurch lassen sich speziell in den Sommermonaten Kosten einsparen.

Aufgrund der geringeren Sonneneinstrahlung in den Wintermonaten steht der Solarthermieanlage weniger Energie zur Verfügung. Im Gegensatz zum in den Wintermonaten erhöhten Heizwärmebedarf, bleibt Ihr Warmwasserbedarf über den Jahresverlauf betrachtet verhältnismäßig stabil. Trotzdem kann die Solarthermieanlage im Winter nicht Ihren gesamten Bedarf an Warmwasser decken. Zusätzlich muss dann Ihr bereits bestehendes Heizsystem Energie bereitstellen.

Während eine Solarthermieanlage im Sommer Ihren Warmwasserbedarf zu rund 100 Prozent decken kann, beträgt der prozentuale Anteil im Winter etwa 20 bis 30 Prozent. Über den Jahresverlauf betrachtet, sparen Sie im Durchschnitt 60 Prozent Ihrer Heizkosten, wenn Sie Ihr Warmwasser solar erzeugen.

Wie viel Sie genau sparen, wenn Sie Ihr Wasser mittels der kostenfrei von der Sonne zur Verfügung gestellten Energie erwärmen, wird durch zwei Aspekte beeinflusst: Ihren Warmwasserbedarf sowie den von Ihrem Heizsystem verwendeten Energieträger.

Ihr Bedarf an Warmwasser richtet sich nach der Größe Ihres Haushalts und dem individuellen Verbrauchsverhalten der einzelnen Personen. Im Durchschnitt benötigt jeder von uns etwa 60 bis 80 Liter pro Tag. Dies entspricht etwa 600 bis 800 kWh pro Person im Jahr. Zur Deckung des jährlichen Warmwasserbedarfs eines Drei-Personen-Haushalts sind somit durchschnittlich 2.100 kWh erforderlich. Rund 60 % davon – also 1.260 kWh – könnte von einer Solarthermie-Anlage übernommen werden.

Was Sie durch deren Verwendung an Heizkosten sparen können, hängt auch davon ab, womit Sie sonst für Warmwasser sorgen. So kostet z. B. Erdgas derzeit (Stand: Juli 2023) durchschnittlich 12,7 Cent je kWh (Quelle: Verivox). Solar Warmwasser zu erzeugen, würde einer dreiköpfigen Familie somit jährlich eine Ersparnis von rund 160 Euro einbringen.

Langfristig werden Sie von der solaren Warmwasserbereitung vor allem dann profitieren, wenn Sie mit fossilen Energieträgern wie Öl oder Gas heizen. Denn durch die sich in den kommenden Jahren immer weiter erhöhende CO₂-Steuer werden die Preise der Brennstoffe ansteigen. Die Deckung Ihres Warmwasserbedarfs per Solarthermieanlage verhilft Ihnen also dabei, sowohl Emissionen als auch Kosten einzusparen. 

Deren Amortisationszeit (also die Zeit, die es benötigt, bis die Anlage die Investitionskosten erwirtschaftet hat) ist abhängig von verschiedenen Faktoren: etwa dem Anschaffungspreis, den gewählten Sonnenkollektoren und eben dem Energiepreis. Nutzen Sie die Thermie-Anlage nur für Warmwasser, beträgt dieser Zeitraum durchschnittlich 18 Jahre.

Bei regelmäßiger Wartung läuft eine Solarthermieanlage im Schnitt 20 bis 25 Jahre. Einzelne Bestandteile wie etwa die Sonnenkollektoren erreichen teilweise eine höhere Lebensdauer. Dies ist neben einer fachgerechten Installation und Wartung ebenfalls von den gegebenen Witterungsbedingungen abhängig. Viele Anbieter geben Ihnen Garantieversprechen von bis zu 20 Jahren. Auf welche Bestandteile und Komponenten der Anlage sich die Garantie bezieht, überprüfen Sie am besten vor der Installation und Inbetriebnahme. Wenden Sie sich bei Unsicherheiten an die Experten eines Fachbetriebs in Ihrer Nähe.

Die Kosten für Solarthermie zur Trinkwassererwärmung sind geringer als die Kosten für eine Solaranlage zur zusätzlichen Heizungsunterstützung. Aufgrund der geringeren Kollektorfläche und des deutlich kleineren Solarspeichers belaufen sich die Kosten bei einer Solaranlage für Warmwasser auf durchschnittlich 4.000 bis 8.000 Euro. Je nach Verbrauch und Personenanzahl variieren die Kosten der Anschaffung einer Anlage im individuellen Fall. Gehen wir wieder von einem Drei-Personen-Haushalt aus, können sich folgende Kosten ergeben:

Bedenken Sie vor der Planung, wie groß Ihr Warmwasserbedarf ist und wie die zukünftige Bedarfsentwicklung aussieht. Könnte dieser sich aufgrund von Familienplanung, Untervermietung oder anderen Veränderungen Ihrer Lebensumstände ändern? Rechnen Sie diese Entwicklungen bereits bei der Planung der Solarthermie-Anlage ein, ersparen Sie sich eine mögliche Nachrüstung.

So können Sie also pro Person von einem durchschnittlichen 60 bis 80 Litern Warmwasserbedarf ausgehen. Indem Sie Ihre Solaranlage entsprechend auslegen, stellen Sie sicher, dass auch an regnerischen Tagen und in der Nacht genügend Warmwasser vorhanden ist. Als Faustformel gilt: 1,5 Quadratmeter Kollektorfläche pro Person bei Flachkollektoren bzw. 1 Quadratmeter bei Röhrenkollektoren. Die durchschnittlichen Kosten pro Quadratmeter Kollektorfläche belaufen sich auf:

Die Größe des Solarspeichers bei der Warmwasserbereitung ist ebenfalls bedingt durch Ihren Bedarf sowie der Anzahl der Personen im Haushalt. Rechnen Sie bei Flachkollektoren mit etwa 60 Litern pro Quadratmeter Kollektorfläche sowie mit etwa 80 Litern pro Quadratmeter bei Vakuumröhrenkollektoren. Somit ergibt sich bei einem Drei-Personen-Haushalt eine Speichergröße von circa 300 Litern Fassungsvermögen. Ein solcher Solarspeicher kostet im Schnitt 1.200 Euro.

Mit einer Solarthermieanlage sparen Sie Kosten und tun gleichzeitig der Umwelt etwas Gutes, da Sie Emissionen verringern. Zudem legt das Gebäudeenergiegesetz (GEG) eine Anteilspflicht für erneuerbare Energien fest, die mit 15 Prozent Eigenbedarfsabdeckung durch Solarthermie erfüllt ist. Um die Installation und Inbetriebnahme von nachhaltigen Energieerzeugern zu honorieren, erhalten Sie Förderung durch das Bundesamt für Ausfuhrkontrolle (BAFA) sowie die KfW.

Mit der Förderung für Solarthermie sparen Sie mitunter nicht zu vernachlässigende Summen bei der Anschaffung einer Solaranlage. Der Regelfördersatz für Solarthermie beträgt 25 Prozent. Für einen Drei-Personen-Haushalt ergibt sich daraus ergibt folgende Beispielrechnung:

Noch mehr Fördermittel im Rahmen der Bundesförderung für energieeffiziente Gebäude (BEG) erhalten Sie, wenn Sie sich dazu entschließen, gleichzeitig Ihr bestehendes Heizsystem nachzurüsten. Besitzen Sie eine alte Öl-, Gas- oder Nachtspeicherheizung erhalten Sie einen Heizungstauschbonus von 10 Prozent. Und bei Kombination mit einer besonders effizienten Wärmepumpe erhöht sich die Förderung durch den dafür vergebenen Wärmepumpenbonus um 5 %. 

Sollte also Ihr alter Heizkessel demnächst unter die Austauschpflicht für Gas- und Ölheizungen fallen oder Sie über einen Wechsel zu erneuerbaren Energien nachdenken, führen Sie die Installation der Solarthermieanlage am besten zusammen mit dem Heizungstausch durch. Auf diese Weise können Sie auch dafür bis zu 40 % Förderung bekommen.

Solarthermie benötigt für die Trinkwassererwärmung sowohl Sonnenstrahlung als auch Komponenten, die die die Sonnenenergie in nutzbare Wärme umwandeln, transportieren und speichern, bis Sie die Wärme benötigen. Diese Komponenten zusammengefasst bilden Ihre Solarthermie-Anlage.

Bei Solarkollektoren unterscheiden sich zwei Bauarten: Flachkollektoren bestehen aus einem wärmegedämmten Gehäuse, in dem sich der Absorber (ein geschwärztes Metallblech) befindet. Dieser wandelt die darauf fallende Sonnenstrahlung effizient in Wärme um.

Im Gegensatz dazu bestehen Vakuumröhrenkollektoren aus einzeln evakuierten Glasröhren, in denen sich je ein Absorber befindet. Alle Röhren zusammengefasst bilden den Kollektor. Durch das Vakuum in den Röhren verfügt dieser Solarkollektor über eine deutlich bessere Wärmedämmeigenschaft als ein Flachkollektor. Somit ist die Bauart deutlich effizienter, jedoch gleichzeitig teurer in der Anschaffung.

Der Solarkreislauf besteht weiterhin aus folgenden Bestandteilen:

• Die Solarflüssigkeit (Wärmeträgerflüssigkeit) ist das Medium, das die Wärme von den Sonnenkollektoren in den Speicher befördert. Es handelt sich dabei um mit Frostschutzmittel versetztes Wasser. Das temperaturbeständige Wasser-Propylen-Glycol-Gemisch gefriert im Winter nicht, sodass ein Wärmetransport auch bei Minusgraden möglich ist.
• Durch das Solarrohr gelangt die Wärme mittels Solarflüssigkeit von den Sonnenkollektoren zum Speicher. Eine gute Wärmeisolierung ist hierbei essenziell, damit unterwegs keine Wärme verloren geht. Für eine einwandfreie Funktion weisen die verwendeten Rohre eine ausreichende Temperaturbeständigkeit auf. Auch Witterungsbeständigkeit für den Außenbereich sowie eine hohe Druckbeständigkeit aufgrund der zirkulierenden Flüssigkeit im Innern sind wichtig.
• Die Solarpumpe befördert die erwärmte Wärmeträgerflüssigkeit von den Sonnenkollektoren zum Solarspeicher und sie dann abgekühlt wieder zurück. Als solare Umwälzpumpe bezeichnet, ist sie lediglich in Betrieb, wenn die Temperatur im Kollektor höher ist als die des Warmwassers im Solarspeicher. So bleibt die Temperatur im Speicher hoch und die Pumpe läuft nicht durchgehend.
• Der Solarregler für die Solarthermieanlage steuert den Solarkreislauf. Er regelt, wann die Solarpumpe arbeitet. Dafür ermittelt er, wann der Speicher neues Warmwasser benötigt und genügend Solarenergie zur Verfügung steht. Ist die Temperatur im Kollektor höher als die im Speicher, schaltet der Solarregler die Solarpumpe ein. Ist es umgekehrt, schaltet er sie aus. Dies sorgt für den optimalen Wärmeertrag.
• Ausdehnungsgefäße des Solarkreislaufs dienen der Sicherheit, indem sie für einen nahezu konstanten Druck im Kreislaufsystem sorgen. Sie sind so konzipiert, dass sie die gesamte Flüssigkeit im Kreislauf bei Bedarf aufnehmen. Gemeinsam mit Sicherheitsventilen schließen sie somit einen Überdruck im Kreislauf aus.

Der Warmwasserspeicher bildet neben den Kollektoren das zentrale Element Ihrer Solarthermieanlage. Er speichert das erwärmte Brauch- und Trinkwasser und stellt es bereit, wenn Sie es benötigen. So verfügen Sie über warmes Wasser, selbst wenn die Sonne nicht scheint – also an Regentagen oder in der Nacht. Abhängig davon, ob Sie nur Warmwasser solar aufbereiten oder auf diesem Weg auch Ihre Heizung unterstützen, gibt es unterschiedliche Solarspeicher-Typen.

Um die bestmöglichen Erträge mit Ihrer Solarthermie-Anlage zu erzielen, berücksichtigen Sie während der Planung folgende Dinge:

• Eine Solarthermieanlage bedeutet eine zusätzliche Last für Ihr Dach. Die verhältnismäßig kleine Kollektorfläche bei der Warmwasserbereitung ist in den meisten Fällen allerdings kein Hindernis für deren Anschaffung. Die zusätzliche Last beträgt je nach Bauform des Kollektors etwa zehn bis 25 Kilogramm pro Quadratmeter. Bei der Anbringung haben Sie die Wahl zwischen einer Montage von Aufdach-Kollektoren und einer Indach-Montage. Bei der Indach-Montage werden die Flachkollektoren anstelle der Dachdeckung aufgebracht.
• Weiterhin benötigen Sie genügend Dachfläche für die Installation der Solarpanele. Bei einem Drei-Personen-Haushalt beträgt die Fläche für Warmwasser mit Flachkollektoren etwa 4,5 Quadratmeter. Eine Möglichkeit, um Platz einzusparen, ist die Verwendung von Vakuumröhrenkollektoren. Die Fläche verringert sich dadurch auf durchschnittlich 3 Quadratmeter. Röhrenkollektoren sind teurer, arbeiten jedoch effizienter als Flachkollektoren und erzielen gleiche Erträge bei einer geringeren Fläche.
• Berücksichtigen Sie den Standort bei Ihrer Planung und Berechnung möglicher Erträge. In Deutschland erzielen Sie im Durchschnitt zwischen 900 Kilowattstunden pro Quadratmeter (Norden Deutschlands) und 1.200 Kilowattstunden pro Quadratmeter (in südlichen Bundesländern wie Bayern und Baden-Württemberg). Die Höhe der Sonneneinstrahlung hat einen Einfluss auf den Ertrag Ihrer Anlage.

• Die Dachneigung und Dachausrichtung der Solarthermieanlage entscheiden darüber, wie viel Sonnenlicht im Tagesverlauf auf die Kollektoren trifft. Eine Südausrichtung erzielt hierbei unter besten Bedingungen die höchsten Erträge. Sie ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Auch eine Süd-Ost- oder Süd-West-Ausrichtung garantieren Ihnen lohnenswerte Erträge. Bei Abweichungen von 30 bis 45 Grad mindern sich die Erträge durchschnittlich um fünf bis zehn Prozent, was Sie mit einer größeren Kollektorfläche einfach ausgleichen.
• Die bevorzugte Dachneigung variiert je nach Nutzung Ihrer Solarthermieanlage. Dient diese nur zur Bereitung von Warmwasser, beträgt die optimale Dachneigung 30 bis 50 Grad. Verfügen Sie über ein Flachdach oder bietet Ihr Dach nicht den idealen Winkel, lässt sich mit Aufständerungs- und Nachführsysteme nachhelfen. Diese optimieren sowohl Neigung als auch Ausrichtung der Kollektoren.

• Befinden sich Bäume, hohe Nachbargebäude oder Berge in der Nähe, führt dies unter schlechten Bedingungen zu einer Verschattung der Solaranlage und somit zu Ertragseinbußen. Verschattung gilt es daher, zu vermeiden. Selbst unter einer nur teilweise verschatteten Kollektorfläche leidet schon die Effizienz Ihrer Anlage. Schornsteine, Satellitenschüsseln und Telefonmasten sind ebenfalls imstande, einen ungünstigen Schatten zu werfen. Bedenken Sie, dass junge Bäume in 20 Jahren erheblich an Höhe gewinnen. So ist nach Jahren eine nachträgliche Verschattung möglich. Sind Sie sich unsicher, schafft eine Verschattungsanalsyse Abhilfe. Hierbei wird eine Aufnahme des geplanten Kollektorstandorts mithilfe eines Simulationsprogramms ausgewertet und gibt Auskunft über mögliche Ertragseinbußen.

• Wenn Sie solar für warmes Wasser sorgen, kommt im Winter nicht ausreichend Wärme zusammen. Dann muss Ihr bestehendes Heizsystem den zusätzlich benötigten Bedarf liefern. So gibt es mehrere Kombinationsmöglichkeiten für Solarthermie-Anlagen. So bietet sich es sich angesichts der gestiegenen Energiekosten besonders bei einer Ölheizung oder einer Gasheizung an, das Warmwasser solar zu erzeugen. Prinzipiell eignet sich jedes Heizsystem zum Nachrüsten mit Solarthermie, also auch eine Pelletheizung oder eine Wärmepumpe.

Solar für warmes Wasser zu sorgen, lohnt sich in mehrfacher Hinsicht. So können Sie auf diese Weise einiges an Energiekosten einsparen. Denn im Jahresverlauf liegt die mit einer Solarthermie-Anlage zu erzielende Wärmedeckung bei durchschnittlich 60 Prozent. Angesichts der wohl noch weiter steigenden Preise für Öl und Gas stellt die solare Warmwasserbereitung somit eine günstige Alternative dar. Zudem ist sie viel umweltfreundlicher als die Trinkwassererwärmung durch Verbrennen fossiler Rohstoffe, bei dem eine große Menge an CO2-Emissionen freigesetzt wird.

Ein Fachbetrieb kann Sie ausführlich bei der Planung und Realisierung Ihrer Solarthermie-Anlage beraten.