Die Solaranlage für Warmwasser

Warmwasser mittels Solaranlage im Überblick

Inhalt:

• Warmwasser mit Solar: Lohnt sich das?
• Kosten einer Warmwassersolaranlage
• Solarthermie für Warmwasserbereitung: Fördermöglichkeiten
• Solaranlage für Warmwasserbereitung: Komponenten und ihre Funktion
• Was sind Voraussetzungen für eine thermische Solaranlage?
• Warmwasserversorgung durch Solarthermie: Fazit

Neben der Warmwasserbereitung ist eine Solaranlage zur ergänzenden Heizungsunterstützung eine weitere Nutzungsmöglichkeit. Dazu benötigen Sie für die zusätzliche Wärmegewinnung eine entsprechend größere Fläche an Solarkollektoren. Gleichzeitig ist ein größerer Kombispeicher vonnöten. Beides spiegelt sich in den Anschaffungskosten wider, die Sie dank attraktiver Fördermöglichkeiten 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 erzeugt Strom. Im Gegensatz dazu gewinnt die Warmwassersolaranlage Wärme aus Solarenergie durch Solarkollektoren auf Ihrem Dach. In den Kollektoren bündelt sich 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 Solaranlage erzeugte Wärme nicht aus, um die Temperatur im Speicher ausreichend zu erhitzen, liefert Ihr bestehendes Heizsystem die zusätzliche Wärme.

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

Warmwasser mit Solar: Lohnt sich das?

Richtig geplant und dimensioniert, arbeitet eine Solaranlage zur Warmwasserbereitung äußerst effizient. Dadurch lassen sich speziell durch die Sommermonate Kosten einsparen.

Erträge einer Solaranlage für die Brauchwasserbereitung
Aufgrund der geringeren Sonneneinstrahlung in den Wintermonaten steht der Solarthermieanlage weniger Solarenergie zur Verfügung. Im Gegensatz zum erhöhten Wärmebedarf in den Wintermonaten, was ein gesteigertes Heizverhalten nach sich zieht, bleibt Ihr Warmwasserbedarf über das Jahr betrachtet verhältnismäßig stabil. Trotzdem deckt die thermische Solaranlage im Winter nicht Ihren gesamten Bedarf an Warmwasser. Ihr bereits bestehendes Heizsystem generiert den zusätzlichen Bedarf, wenn die Solarwärme nicht ausreicht.

Die Grafik beschreibt eine Wärmebedarfsdeckung durch die Solaranlage zu 100 Prozent in den Sommermonaten. In den übrigen Monaten wird zusätzliche Wärme benötigt. | Bildquelle © Abteilung No-Oil der B & R Haustechnik Ltd. & Co. KG

Während Ihre Anlage im Sommer rund 100 Prozent Ihres Warmwassers bereitet, beträgt der prozentuale Anteil im Winter etwa 20 bis 30 Prozent. Über den Jahresverlauf betrachtet sparen Sie mit einer Anlage für solares Warmwasser im Durchschnitt 60 Prozent Ihrer Heizkosten.

Amortisation der Solaranlage
Abhängig von Ihrem bestehenden Heizsystem steigen die Preise für Heizbrennstoffe (Gas und Öl) stetig. Dies macht eine Solaranlage zu einer attraktiven Möglichkeit, um Kosten einzusparen. Die Amortisationszeit (die Zeit, die es benötigt, bis die Anlage die Investitionskosten erwirtschaftet hat) ist abhängig von verschiedenen Faktoren: etwa die Investitionskosten der Anlage, die gewählten Solarpanele und die Preise für Brennstoffe. Nutzen Sie die Solaranlage für Warmwasser, beträgt dieser Zeitraum durchschnittlich 18 Jahre.

Lebensdauer einer Solaranlage
Bei regelmäßiger Wartung läuft eine Solarthermieanlage für Warmwasser im Schnitt 20 bis 25 Jahre. Einzelne Bestandteile wie etwa die Solarkollektoren erreichen teilweise eine höhere Lebensdauer. Dies ist neben einer fachgerechten Installation und Wartung ebenfalls von den gegebenen Witterungsbedingungen abhängig. Viele Anbieter bieten Ihnen Garantieversprechen von bis zu 20 Jahren an. Auf welche Bestandteile und Komponenten der Anlage sich die Garantie bezieht, überprüfen Sie bevorzugt vor der Installation und Inbetriebnahme. Wenden Sie sich bei Unsicherheiten an die Experten eines Fachbetriebs in Ihrer Nähe. Diese gehen auf all Ihre Fragen und individuellen Belange ein.

Kosten einer Warmwassersolaranlage

Die Kosten für Solarthermie, die Ihr Warmwasser bereitet, 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 Warmwassersolaranlage auf durchschnittlich 3.000 bis 6.000 Euro.

Je nach Verbrauch und Personenanzahl variieren die Kosten der Anschaffung einer Anlage im individuellen Fall. Gehen wir 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. Erhöht sich der Warmwasserbedarf aufgrund von Familienplanung, Untervermietung oder anderen Veränderungen Ihrer Lebensumstände? Rechnen Sie diese Entwicklungen bereits bei der Planung der Anlage ein, ersparen Sie sich eine mögliche Nachrüstung der Solaranlage.

Kosten und Auslegung der Solarkollektoren
Abhängig von der Personenanzahl und dem individuellen Verbrauch rechnen Sie mit durchschnittlich 60 bis 80 Litern Warmwasserbedarf pro Person am Tag. Diese Menge stellt sicher, dass genügend Puffer an regnerischen Tagen und in der Nacht vorhanden ist. Als Faustformel gilt: 1,5 Quadratmeter Kollektorfläche (Flachkollektoren) pro Person oder ein Quadratmeter bei Röhrenkollektoren. Die durchschnittlichen Kosten pro Quadratmeter Kollektorfläche belaufen sich auf:

Kosten und Größe für Solarspeicher
Die Größe des Solarspeichers bei der Warmwasserbereitung ist ebenfalls bedingt durch Ihren Bedarf sowie der Anzahl der Personen im Haushalt. Rechnen Sie abhängig von der Gesamtgröße der Kollektorfläche mit etwa 60 Litern pro Quadratmeter Kollektorfläche (Flachkollektoren) sowie etwa 80 Litern pro Quadratmeter bei Vakuumröhrenkollektoren. Daraus ergibt sich im Beispiel eines Drei-Personen-Haushalts eine Speichergröße von circa 300 Litern Fassungsvermögen. Ein solcher Solarspeicher kostet im Schnitt 1.200 Euro.

Solarthermie für Warmwasserbereitung: Fördermöglichkeiten

Mit einer thermischen Solaranlage 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 Förderungen durch das Bundesamt für Ausfuhrkontrolle (BAFA) sowie die KfW.

Mit der Förderung für Solarthermie oder Tilgungszuschüssen bei Krediten sparen Sie mitunter nicht zu vernachlässigende Summen bei der Anschaffung einer Solaranlage. Der Regelfördersatz für Solarthermie beträgt 30 Prozent. Daraus ergibt sich folgende Beispielrechnung für die Anschaffung einer thermischen Solaranlage zur Warmwasserbereitung eines Drei-Personen-Haushalts:

Weitere Fördermöglichkeiten durch die Bundesförderung für energieeffiziente Gebäude (BEG) erhalten Sie, wenn Sie sich dazu entschließen, gleichzeitig Ihr bestehendes Heizsystem nachzurüsten. Besitzen Sie eine alte Ölheizung und erwägen aufgrund des Ölheizungsverbots den Tausch gegen erneuerbare Energien? Dann sind für Sie Förderhöhen bis zu 55 Prozent möglich. Doch auch die CO₂-Steuer für Öl- und Gasheizungen sowie die geltende Austauschpflicht für veraltete Heizungen geben Anlass, über eine Sanierung nachzudenken.

Solaranlage für Warmwasserbereitung: Komponenten und ihre Funktion

Solarthermie benötigt für die Brauchwasserbereitung sowohl Solarstrahlung als auch Komponenten, die die Sonnenstrahlen in nutzbare Wärme umwandeln, transportieren und speichern, bis Sie die Wärme benötigen. Diese Komponenten zusammengefasst bilden Ihre Solaranlage.

Die Solarkollektoren (Solarpanele)
Bei Solarkollektoren unterscheiden sich zwei Bauarten: die Flachkollektoren und die Röhrenkollektoren.

Flachkollektoren bestehen aus einem wärmegedämmten Gehäuse, in dem sich der Absorber (ein geschwärztes Metallblech) befindet. Dieser wandelt die darauf fallende Solarstrahlung effizient in Wärme um.

Es gibt Flachkollektoren in verschiedenen Ausführungen und von vielen Herstellern. | Bildquelle © Bosch Thermotechnik GmbH

Im Gegensatz dazu bestehen Röhrenkollektoren 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 Sonnenkollektor über eine deutlich bessere Wärmedämmeigenschaft als ein Flachkollektor. Somit ist die Bauart deutlich effizienter, jedoch gleichzeitig teurer in der Anschaffung.

Röhrenkollektor | Abbildung © Bosch Thermotechnik GmbH

Abbildung eines monovalenten Solarthermie-Speichers | Abbildung © Viessmann Werke GmbH & Co. KG

Weitere Komponenten
Der Solarkreislauf besteht weiterhin aus folgenden Bestandteilen:

• Die Solarflüssigkeit (Wärmeträgerflüssigkeit) ist das Medium, das die Wärme von den Kollektoren in den Speicher befördert. Es handelt sich 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 Kollektoren zum Speicher. Eine gute Wärmeisolierung ist hierbei essenziell, damit auf dem Weg von den Solarpanelen in den Solarspeicher 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 sorgt dafür, dass die Solarflüssigkeit im Solarkreislauf fließt. Die Solarkreispumpe befördert die erwärmte Wärmeträgerflüssigkeit von den Solarkollektoren zum Speicher und die abgekühlte zurück zu den Kollektoren. Als solare Umwälzpumpe bezeichnet, ist sie lediglich in Betrieb, wenn die Temperatur im Kollektor höher ist als die des Brauchwassers im Speicher. So bleibt die Temperatur im Speicher hoch und die Pumpe läuft nicht durchgehend.

• Der Solarregler für die Solaranlage 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, stellt er die Pumpe aus. Dies sorgt für den optimalen Wärmeertrag.

• Ausdehnungsgefäße des Solarkreislaufs dienen der Sicherheit. Sie sorgen für einen nahezu konstanten Druck im Kreislaufsystem. 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.

Was sind Voraussetzungen für eine thermische Solaranlage?

Um die bestmöglichen Erträge aus Ihrer Solaranlage 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 die 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 etwa 4,5 Quadratmeter bei Flachkollektoren. Eine Möglichkeit, um Platz einzusparen, ist die Verwendung von Röhrenvakuumkollektoren. Die Fläche verringert sich dadurch auf durchschnittlich drei 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 Solarstrahlung hat einen Einfluss auf den Ertrag Ihrer Anlage.

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

• Die Dachneigung und Dachausrichtung der Solarthermieanlage entscheiden, wie viel Solarenergie 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 Solaranlage. Dient die Solaranlage 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, bieten Aufständerungs- und Nachführsysteme eine sinnvolle Ergänzung. Diese optimieren sowohl Neigung als auch Ausrichtung der Solarkollektoren.

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

• 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 bei teilweise verschatteten Teilen der Kollektorfläche leidet die Wirtschaftlichkeit 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.

Verschattung von Solarpanelen senkt trotz optimaler Ausrichtung den Ertrag. | Abbildung © AngelaStolle, Adobe Stock

• Wenn Sie Warmwasser mit Solar bereiten, erzeugt die Anlage im Winter nicht ausreichend Wärme. Ihr bestehendes Heizsystem liefert den zusätzlich benötigten Bedarf. Hierbei eignen sich mehrere Kombinationen von Solarthermie. Sowohl Solar mit Ölheizungen als auch Solar mit Gasheizungen. Gerade bei steigenden Öl- und Gaspreisen sparen Sie durch diese Kombinationsmöglichkeiten Heizkosten ein. Prinzipiell eignet sich jedes Heizsystem zum Nachrüsten mit Solarthermie, so auch Solar mit Pelletheizungen und Solar mit Wärmepumpen. Speziell Niedertemperatursysteme sind eine bevorzugte Wahl. Niedertemperatur-Heizkörper sind flache, meist großflächige Heizkörper ohne Rippen. Sie benötigen aufgrund Ihrer speziellen Bauweise einen geringeren Energieaufwand. Dennoch erzielen sie die gleiche Raumtemperatur wie herkömmliche Heizkörper. Die große Oberfläche verfügt über eine hohe Strahlungswärme, sodass moderne Niedertemperatursysteme mit einer durchschnittlichen Vorlauftemperatur von 55 Grad auskommen. Fußbodenheizungen bewegen sich im Schnitt bei 35 Grad. Alte Heizungen benötigen hingegen bis zu 90 Grad. Niedertemperatur-Heizkörper sparen somit dank niedriger Vorlauftemperaturen sowohl Energie als auch zusätzlich Kosten ein. Besonders bei steigenden Gas- und Ölpreisen eine lohnenswerte Investition.

Warmwasserversorgung durch Solarthermie: Fazit

Bei einer durchschnittlichen Wärmedeckung von 60 Prozent im Jahr und steigenden Preisen fossiler Brennstoffe sparen Sie mit einer Warmwassersolaranlage Energiekosten. Zudem handeln Sie umweltbewusst, indem Sie Emissionen reduzieren und auf nachhaltige Energieerzeugung setzen.

Um die Amortisationszeit der Solaranlage zu verkürzen und weitere Energiekosten einzusparen, ist Solarthermie mit zusätzlicher Heizungsunterstützung eine mögliche Alternative. Ein Fachbetrieb in Ihrer Nähe berät Sie ausführlich bei der Planung und Realisierung Ihrer Solaranlage. Experten gehen gezielt auf Ihre Wünsche und Vorstellungen ein, sodass Sie gemeinsam die bestmögliche Lösung finden.