Die Solarheizung: Heizungsunterstützung durch Solarthermie

Was ist eine Solarheizung?

Inhalt:

• Nutzung und Erträge solarer Heizungsunterstützung
• Was kostet eine Solaranlage für Warmwasser und Heizung?
• Fördermöglichkeiten von Solarthermie
• Nachrüsten einer Solarheizung: Was müssen Sie berücksichtigen?
• Weitere Voraussetzungen für eine Solarheizung
• Solarheizung für Warmwasser und Heizungsunterstützung: Fazit

Wie funktioniert Solarthermie?
Um Ihre Heizung mit einer Solaranlage zu unterstützen, benötigen Sie Solarkollektoren. Üblicherweise befinden sich diese auf dem Dach. Die einfallenden Sonnenstrahlen treffen auf die Kollektorflächen. Eine spezielle Solarflüssigkeit transportiert die hier entstehende Wärme durch ein geschlossenes Rohrsystem von den Solarkollektoren bis in den Solarspeicher. Ein Wärmetauscher überträgt die Wärme der Solarflüssigkeit auf Ihr Brauch- und Heizwasser im Speicher. Solarthermie benötigt Solarstrahlung. Scheint die Sonne nicht, beispielsweise in der Nacht, erzielt die Solaranlage nicht genügend Wärme. Dann liefert Ihr bestehendes Heizsystem die fehlende Wärme.

Die Abbildung zeigt zwei Solarkreisläufe: die thermische Solaranlage für Warmwasser (links) sowie zusätzlich zur Heizungsunterstützung (rechts). | Abbildung © Agentur für Erneuerbare Energien

Nutzung und Erträge solarer Heizungsunterstützung

Die Solaranlage dient nicht nur der Heizungsunterstützung, sondern entlastet zudem den Heizkessel bei der Warmwasserbereitung. Während Sie die Heizung vorrangig in der kalten Jahreszeit benötigen, wenn verhältnismäßig wenig Solarstrahlung vorhanden ist, ist der Warmwasserverbrauch im Jahresverlauf betrachtet relativ stabil. Im Sommer bei bestmöglicher Solarstrahlung deckt Solarthermie sowohl den Warmwasser- als auch den Heizungsbedarf bis zu 100 Prozent ab. Im Winter sind Sie auf die Unterstützung Ihres bestehenden Heizsystems angewiesen.

Die Grafik zeigt die durchschnittliche Wärmebedarfsdeckung von Warmwasser und der Raumheizung. Zudem bildet sie ab, wie hoch der jahresdurchschnittliche Solarertrag sowie der solare Deckungsanteil sind. Im Sommer besteht eine Wärmebedarfsdeckung durch die Solaranlage zu 100 Prozent, während in den übrigen Monaten zusätzliche Wärme benötigt wird. | Bildquelle © Abteilung No-Oil der B & R Haustechnik Ltd. & Co. KG

Warmwasser mit Solar bereiten
Die Nutzung einer Solaranlage zur alleinigen Bereitung von Warmwasser ist möglich. Eine solche Anlage ist kostengünstiger und benötigt sowohl eine geringere Kollektorfläche als auch einen kleineren Speicher. Sie dient jedoch lediglich der Warmwasserbereitung und entlastet nicht die Bereitstellung von Wärme für den Heizungskreislauf.

Im Sommer deckt Ihre Solaranlage die Warmwasserbereitung Ihres Haushalts bis zu 100 Prozent ab. Im Winter erreicht sie aufgrund der geringeren Solarstrahlung etwa 20 bis 30 Prozent. Betrachten Sie die Werte im Jahresverlauf, ergeben sich daraus im Schnitt 60 Prozent Wärmedeckung Ihrer Warmwasserversorgung und eine entsprechende Minderung Ihrer Heizkosten.

Die Heizungsunterstützung mit Solar
Die Solarheizung kann beides: Sie dient der Warmwasserbereitung sowie der Heizungsunterstützung. Wie auch bei der Anlage zur reinen Warmwasserbereitung deckt die Solarheizung den Wärmebedarf im Sommer bis zu 100 Prozent. Im Sommer ist mehr Solarstrahlung vorhanden als im Winter, allerdings ist der Wärmebedarf im Winter höher als im Sommer. Im Jahresdurchschnitt ist dadurch eine Wärmedeckung Ihrer Solarheizung mit etwa 20 bis 30 Prozent möglich. Dies sorgt für eine lohnenswerte Kostenersparnis bei stetig steigenden Preisen fossiler Brennstoffe.

Beispielrechnung zur Kostenersparnis
Nach der Installation einer Solarthermieanlage für die Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung entlastet diese Ihr bestehendes Heizsystem. Gehen wir hierbei von einer Ölheizung in einem Einfamilienhaus aus. Der Drei-Personen-Haushalt hat einen durchschnittlichen Ölverbrauch von 2.500 Litern im Jahr. Bei einem Ölpreis von 181,19 Cent* ergibt sich daraus folgende Beispielrechnung:

*Die Tabelle bezieht sich auf den durchschnittlichen Heizölpreis von 181,19 Cent pro Liter; Stand: 16.03.2022

Was kostet eine Solaranlage für Warmwasser und Heizung?

Die Kosten von Solarthermie variieren abhängig von der Nutzung der Solaranlage. Eine Solarthermieanlage, die der Warmwasserbereitung und der Heizungsunterstützung im Einfamilienhaus dient, beläuft sich im Schnitt auf etwa 8.000 bis 10.000 Euro. Der konkrete Preis ist von verschiedenen Faktoren abhängig:

Die Kosten für Solarkollektoren
Die Solarkollektoren unterteilen sich in zwei Arten: Flachkollektoren und Röhrenkollektoren. Während Flachkollektoren günstiger sind, erzielen Vakuumröhrenkollektoren einen höheren Ertrag bei gleicher Fläche. Die Kosten sind hier jedoch höher.

Abhängig von Ihrem individuellen Bedarf und der Anzahl der Personen im Haushalt berechnet sich der Gesamtbedarf an Warmwasser. Auf Grundlage der Quadratmeteranzahl der zu beheizenden Wohnfläche Ihres Hauses bestimmen Sie den Wärmebedarf für Ihre Solarheizung. Abhängig davon, für welche Art von Solarkollektoren Sie sich entscheiden, berechnen sich die Größe der Solarfläche und die damit verbundenen Kosten. Bei einem Vier-Personen-Haushalt rechnen Sie mit durchschnittlich zwölf Quadratmetern Kollektorfläche bei Flachkollektoren. Entscheiden Sie sich für Vakuumröhrenkollektoren, benötigen Sie eine Fläche von acht Quadratmetern. Die Kosten belaufen sich auf etwa 3.600 bis 4.800 Euro.

Kosten für einen Speicher
Bei einer zusätzlichen Heizungsunterstützung benötigen Sie einen größeren Speicher als bei der reinen Warmwasserbereitung. Grund hierfür ist, dass Sie nicht nur das Trink- und Brauchwasser, sondern zusätzlich das Wasser Ihres Heizkreislaufs speichern. Ein entsprechender Kombispeicher trennt Brauchwasser und Heizwasser voneinander. Er beläuft sich je nach Anzahl der Personen und des individuellen Bedarfs auf etwa 900 Liter Fassungsvermögen. Ein Kombispeicher dieser Größe beläuft sich auf durchschnittlich 2.500 Euro.

Beispielrechnung für die Anschaffungskosten einer Solarheizung
Betrachten wir eine mögliche Kostenaufstellung einer Solarheizung für ein Haus mit vier Personen mit etwa 160 Quadratmetern Wohnfläche, ergibt sich daraus folgende Beispielrechnung:

Die Familie entscheidet sich in diesem Beispiel für Flachkollektoren. Diese benötigen eine größere Dachfläche, sind jedoch günstiger in der Anschaffung. Zusätzlich zu den Kollektoren und dem Speicher ergeben sich die Montagekosten, die mitunter stark schwanken. Weitere Komponenten wie Pumpe und Rohre werden zusätzlich berechnet. So ergibt sich eine mögliche Gesamtsumme der Solarheizung von etwa 9.600 Euro.

Fördermöglichkeiten von Solarthermie

Mithilfe der Förderung von Solarthermie durch das Bundesamt für Ausfuhrkontrolle (BAFA) sowie die KfW erhalten Sie die Möglichkeit, die Kosten der Anschaffung einer Solaranlage deutlich zu reduzieren. Der Regelfördersatz der Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) beträgt hierbei 30 Prozent.

Beschließen Sie im gleichen Zuge Ihr altes Heizsystem zu erneuern, ergeben sich daraus weitere Fördermöglichkeiten. Bestenfalls entscheiden Sie sich für einen Tausch gegen erneuerbare Energien. Nach Ölheizungsverbot und Austauschpflicht für veraltete Heizsysteme sparen Sie bei der richtigen Kombination der zur Verfügung stehenden Förderangebote bis zu 55 Prozent der Kosten. Das zeigt folgendes Rechenbeispiel:

* beim Tausch einer alten Heizungsanlage gegen einen nachhaltigen Wärmeerzeuger steigt der Regelfördersatz von 30 auf 35 Prozent

So sparen Sie nicht nur die CO₂-Steuer für Öl- und Gasheizungen ein. Denn das Gebäudeenergiegesetz (GEG) legt zudem eine Anteilspflicht für erneuerbare Energien fest. Mit 15 Prozent Eigenbedarfsdeckung erfüllt Solarthermie diese Pflicht. Dadurch sparen Sie gezielt Kosten und tun gleichzeitig der Umwelt etwas Gutes.

Nachrüsten einer Solarheizung: Was müssen Sie berücksichtigen?

Bei der Planung einer Solaranlage für Ihr Haus gilt es einiges zu beachten:

Benötigte Größe der Solarkollektoren
Weil ein Haushalt über das Jahr gerechnet einen hohen Bedarf an Heizwärme besitzt, sind die Solarkollektoren bei einer thermischen Solaranlage zur Heizungsunterstützung entsprechend größer als bei der reinen Warmwasserbereitung. Bei der Größenermittlung kommt es zum einen auf Ihren individuellen Wärmebedarf an sowie auf die Anzahl der Personen im Haushalt und zum anderen auf die gewählten Kollektoren.

Gehen Sie von etwa 60 bis 80 Litern Warmwasserbedarf pro Person am Tag aus. Damit decken Sie den Bedarf an bewölkten Tagen und in der Nacht. Daraus ergibt sich eine Kollektorfläche von durchschnittlich einem bis 1,5 Quadratmetern. Für die zusätzliche Heizungsunterstützung verdoppeln Sie die Größe und rechnen mit etwa zwei bis drei Quadratmetern Kollektorfläche pro Person.

Daraus ergibt sich bei einem Vier-Personen-Haushalt eine durchschnittlich benötigte Kollektorfläche von acht Quadratmetern, wenn Sie Röhrenkollektoren nutzen. Etwa zwölf Quadratmeter benötigen Sie, wenn Sie sich für Flachkollektoren entscheiden.

Speicher für Warmwasser und Heizwasser
Bei einer Solaranlage zur Heizungsunterstützung ist neben den Kollektoren der solare Wärmespeicher wichtig. Viele Solarheizungen verfügen über ein “Tank-in-Tank”-System, welches als Kombispeicher fungiert. Ein kleinerer Tank für Brauchwasser befindet sich innerhalb eines großen Pufferspeichers. Im Brauchwassertank befindet sich das benötigte Warmwasser für den Haushalt, im Pufferspeicher die Heizungswärme für die solare Heizungsunterstützung. Darüber hinaus gibt es noch weitere Solarspeicher-Typen.

Die benötigte Größe des Speichers ergibt sich aus der vorhandenen Kollektorfläche. Pro Quadratmeter Kollektorfläche rechnen Sie mit etwa 60 Litern bei Flachkollektoren. Bei Vakuumröhrenkollektoren gehen Sie von durchschnittlich 80 Litern pro Quadratmeter Kollektorfläche aus. Daraus ergibt sich bei einem Vier-Personen-Haushalt eine durchschnittliche Speichergröße von etwa 700 bis 1000 Litern Fassungsvermögen.

Kombination mit anderen Heizsystemen
Im Winter besteht ein hoher Energiebedarf. Die Solarheizung deckt diesen nicht gänzlich ab. Die Kombination von Solarthermie mit anderen Systemen schafft Abhilfe. Wenn die Solarstrahlung nicht ausreicht, damit Ihre Solaranlage genügend Wärme generiert, erzeugt Ihr bestehendes Heizsystem den fehlenden Bedarf. Solch ein hybrides Heizsystem, welches nur einen Teil der Energie durch eine thermische Solaranlage erzeugt, wird als “teilsolar” oder als Hybridheizung bezeichnet.

Prinzipiell ist eine Kombination von Solarthermie mit jedem Heizsystem möglich. So ergeben sich Kombinationen wie Solar mit Ölheizungen, Solar mit Gasheizungen, aber auch Solar mit Pelletheizungen sowie Solar mit Wärmepumpen. Beim Nachrüsten Ihres Heizsystems mit Solarthermie eignen sich jedoch speziell Niedertemperatursysteme. Niedertemperatur-Heizkörper sind flache, meist große Heizkörper ohne Rippen. Sie benötigen aufgrund Ihrer speziellen Bauweise einen geringeren Energieaufwand, um die gleiche Raumtemperatur wie herkömmliche Heizkörper zu erzeugen. Grund hierfür: Eine große Oberfläche verfügt über eine hohe Strahlungswärme. Während alte Heizungen Vorlauftemperaturen von bis zu 90 Grad benötigen, kommen moderne Niedertemperatursysteme mit durchschnittlich 55 Grad aus. Fußbodenheizungen bewegen sich im Schnitt bei 35 Grad. Niedertemperatur-Heizkörper sparen somit dank niedriger Vorlauftemperaturen nicht nur Energie, sondern zusätzlich Kosten ein. Besonders bei steigenden Gas- und Ölpreisen eine lohnenswerte Investition.

Amortisationszeit der Solarheizung
Die Amortisationszeit beschreibt die Zeit, die es benötigt, bis Ihre Solarthermieanlage ihre Investitionskosten erwirtschaftet. Sie ist abhängig vom Nutzen – ob nur zur Warmwasserbereitung oder ergänzend zur Heizungsunterstützung – sowie der Größe der Anlage, der entstandenen Investitionskosten und der Preise für Brennstoffe. Im Durchschnitt beläuft sich dieser Zeitraum auf etwa 15 bis 20 Jahre. Beachten Sie: Eine Solaranlage zur reinen Warmwassergewinnung benötigt eher 18 bis 20 Jahre zur Amortisation. Die Solarheizung amortisiert hingegen oft schon nach durchschnittlich 15 Jahren.

Lebensdauer einer Solaranlage
Eine Solarthermieanlage besitzt eine durchschnittliche Lebensdauer von 20 bis 25 Jahren. Manche Komponenten, wie etwa die Solarkollektoren, weisen oftmals eine höhere Lebenserwartung auf. Voraussetzung sind eine fachgerechte Installation sowie eine regelmäßige Wartung. Die Experten eines Fachbetriebs in Ihrer Nähe beraten Sie gern und gehen auf Ihre Fragen und individuellen Vorstellungen ein.

Weitere Voraussetzungen für eine Solarheizung

Die Solarheizung spart bei günstigen Bedingungen durchschnittlich 60 Prozent der Kosten für die Warmwasserbereitung und 20 bis 30 Prozent bei den Heizkosten ein. Um diese Erträge zu erzielen, gibt es Voraussetzungen, über die Sie sich bereits bei der Planung Ihrer Anlage Gedanken machen sollten:

Wie hoch ist die Globalstrahlung in Deutschland?
Der Standort ist bei der Berechnung der Erträge von Solarthermie ein wichtiger Faktor. In Deutschland erzielen Sie je nach Standort unterschiedliche Erträge. Im Durchschnitt bewegen Sie sich hier bei etwa 900 Kilowattstunden pro Quadratmeter im Norden Deutschlands und 1.200 Kilowattstunden pro Quadratmeter in den südlichen Bundesländern.

Die Abbildung zeigt die durchschnittliche Globalstrahlung 2021 in Deutschland. | Bildquelle © Deutscher Wetterdienst

Wie sollte das Dach beschaffen sein?
Ein Solarkollektor bedeutet eine zusätzliche Last von zehn bis 25 Kilogramm pro Quadratmeter Kollektorfläche für Ihr Dach. Die konkrete Last ist hierbei abhängig von der gewählten Kollektorart. Dies ist in den meisten Fällen kein Hindernis.

Ihr Dach benötigt weiterhin genügend Fläche für die Installation der Solarpanele. Bei einem Vier-Personen-Haushalt gehen Sie bei einer Solarheizungsanlage von etwa acht bis zwölf Quadratmetern je nach Kollektor aus.

Die Dachneigung und Dachausrichtung der Solarthermieanlage sind maßgeblich entscheidend für die Höhe der Erträge Ihrer Anlage:

• Eine Südausrichtung der Kollektoren ist die bevorzugte Wahl, da sie so im Tagesverlauf die meiste Solarenergie erhalten. Die Ausrichtung nach Süden ist jedoch nicht zwingend erforderlich! Ausrichtungen nach Süd-West und Süd-Ost erzielen ebenfalls lohnenswerte Erträge. Mögliche Ertragseinbußen bei 30 bis 45 Grad Südabweichung belaufen sich auf etwa fünf bis zehn Prozent. Dies gleichen Sie einfach mit einer geringfügig größeren Kollektorfläche aus.
• Der optimale Neigungswinkel variiert indes von der Nutzung der Anlage. Zur zusätzlichen Heizungsunterstützung bietet sich ein Neigungswinkel von 30 bis 50 Grad an. Dieser nutzt die tief stehende Sonne im Tagesverlauf bestmöglich aus.

Grafik über Solarstrahlung bei gewissen Neigungswinkeln sowie Himmelsausrichtung. | Grafik © Wirtschaftsministerium Baden-Würtemberg

Nachführsysteme oder Aufständerungen stellen eine sinnvolle Ergänzung dar, wenn Ihr Dach nicht über den optimalen Neigungswinkel oder eine abweichende Dachausrichtung verfügt.

Welche Konsequenzen hat eine Verschattung der Kollektoren?
Beurteilen Sie bereits vor der Installation einer Solarthermieanlage, ob auf der geplanten Dachfläche eine Verschattung vorliegt. Diese entsteht sowohl durch große Bäume, hohe Nachbargebäude oder Berge in der Nähe als auch durch Schornsteine, Satellitenschüsseln und Telefonmasten. Selbst eine teilweise Verschattung der Kollektoren führt zu Ertragseinbußen und sorgt im ungünstigen Fall zu einer Unwirtschaftlichkeit der gesamten Anlage. Bedenken Sie eine nachträgliche Verschattung beispielsweise durch Bäume, die in späteren Jahren massiv an Höhe gewinnen, wie auf folgender Abbildung dargestellt:

Wie gut muss die Gebäudedämmung sein?
Nicht nur eine gute Wärmedämmung des Gebäudes, sondern ebenfalls die Bestandteile der Solarthermieanlage, wie etwa die Verrohrung, weisen eine möglichst gute Isolierung auf. Nur so wirken Sie Wärmeverlusten entgegen und erzielen einen bestmöglichen Nutzen Ihrer Anlage. Bei einer guten bis sehr guten Gebäudedämmung ist die Bedarfsdeckung der Solaranlage höher, da weniger Wärme verloren geht. Das spart Heizkosten und schont Ihr Heizsystem.

Solarheizung für Warmwasser und Heizungsunterstützung: Fazit

Eine Solaranlage nutzt die Solarstrahlung, um sowohl Ihr Warmwasser zu bereiten als auch die Heizung zu unterstützen. Das schont die Umwelt und Sie sparen zudem Heizkosten ein: durchschnittlich 20 bis 30 Prozent bei der Heizungsunterstützung und bis zu 60 Prozent bei der Warmwasserbereitung!

Den optimalen Nutzen von Solarthermie erzielen Sie, wenn Sie die Anlage richtig auslegen. Arbeiten Sie im Vorfeld die individuellen Anforderungen des Haushalts heraus. So rentiert sich eine solare Nachrüstung in den meisten Fällen für Haushalte ab drei Personen.

Dank unterschiedlicher Förderangebote ist ein gleichzeitiger Austausch veralteter Heizsysteme gegen erneuerbare Energien in vielen Fällen eine sinnvolle Idee. Mit einem nachhaltigen Heizungssystem in Kombination mit Solarthermie sparen Sie langfristig Geld ein. Experten eines Fachbetriebs stehen Ihnen vor Ort bei Fragen und individuellen Belangen beratend zur Seite. Gemeinsam finden sie mit Ihnen die optimale Lösung.