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Solarthermie

Bei Solarthermie handelt es sich um eine innovative und zuverlässige Technologie, um Solarenergie zur Wärmeerzeugung zu nutzen. Während Photovoltaikanlagen in erster Linie zur Erzeugung von Strom verwendet werden, wird die durch Solarthermie gewonnene Energie zur Warmwassererzeugung für die Heizung und das Trinkwasser genutzt. Gerade in Mitteleuropa bietet sich die Nutzung der Sonnenenergie an. In Verbindung mit einem Heizkessel und einem Solarspeicher kann mittels Solarthermie zu jeder Zeit ausreichend Warmwasser zur Verfügung gestellt werden.

Grundsätzlicher Aufbau von Solarthermieanlagen

Das Funktionsprinzip einer Solarthermieanlage ist ganz einfach und eigentlich jedem bekannt, der schon einmal ein dunkles Gefäß oder einen Gartenschlauch in der Sonne liegen gelassen hat. Das darin befindliche Wasser wird von der Sonne schnell erwärmt. Auf dieser Grundlage funktionieren beispielsweise auch Solar- oder Campingduschen, die aus einem schwarzen Kunststoffbehälter für das Wasser bestehen und einfach in die Sonne gelegt werden. Schon nach kurzer Zeit kann mit dem warmen Wasser geduscht werden, ohne dass eine externe Wärmequelle benötigt wird.
Direkte Nutzung der Strahlungsenergie der Sonne zur Wassererwärmung bei einer Gartendusche
Direkte Nutzung der Strahlungsenergie der Sonne zur Wassererwärmung bei einer Gartendusche
Bild: © f:data GmbH
Solarthermieanlagen wandeln die Strahlungsenergie der Sonne ebenfalls in Wärme um. Im Vergleich zur Photovoltaiktechnik geschieht dies sogar mit deutlich weniger Aufwand. Die Energie der Sonnenstrahlen wird in Solarkollektoren durch eine Trägerflüssigkeit absorbiert. Die erwärmte Trägerflüssigkeit wird genutzt, um das Warmwasser für das Gebäude zu erzeugen. Natürlich arbeiten moderne Anlagen mit fortschrittlicher Technik, sind sehr effizient und sorgen für einen hohen Wärmeertrag. Verbreitet sind zwei verschiedene Anwendungsmöglichkeiten der Solarthermie – die solare Heizungsunterstützung und die solare Trinkwassererwärmung. Danach richtet sich entsprechend die Anlagengröße und das Speicherkonzept.

Aufbau von Solarthermieanlagen zur Trinkwassererwärmung

Bei Solarthermieanlagen zur Trinkwassererwärmung wird die solare Energie genutzt, um den Warmwasserbedarf eines Haushaltes in den Sommermonaten, also regelmäßig von Mai bis etwa September, komplett abzudecken. Bei der Auswahl und Planung von Kollektorfläche und Speichervolumen der Anlage kommt es auf die Anzahl der Personen im Haushalt sowie den Warmwasserbedarf von Haushaltsgeräten wie Wasch- und Spülmaschinen an.
Solarthermie-Flachkollektoren zur Warmwasserbereitung auf einem Wohnhaus
Solarthermie-Flachkollektoren zur Warmwasserbereitung auf einem Wohnhaus
Bild: © f:data GmbH
Solarkollektoren werden in verschiedenen Bauformen beispielsweise als Flachkollektoren oder Vakuumröhrenkollektoren angeboten und meist auf dem Dach montiert. Über eine Rohrleitung sind die Solarkollektoren mit dem Wärmetauscher am Warmwasserspeicher zu einem geschlossenen Kreislauf verbunden. Eine automatisch gesteuerte Solarpumpe sorgt für die Zirkulation der Trägerflüssigkeit zwischen Kollektor und Warmwasserspeicher. So strömt die durch absorbierte Sonnenstrahlung erwärmte Trägerflüssigkeit vom Kollektor zum Wärmetauscher am Kessel. Die Wärmeenergie wird an das Trinkwasser im Warmwasserspeicher übertragen und die abgekühlte Trägerflüssigkeit wird in den Solarkollektor zurückgepumpt.
Eine klassische Solarthermieanlage setzt sich demnach aus folgenden Komponenten zusammen:
  • Solarkollektoren
  • Solarkreis aus Rohrleitungen inklusive Wärmeträgerflüssigkeit
  • Solarstation inklusive Solarregelung, Pumpe und Armaturen
  • Warmwasserspeicher mit Wärmeübertrager/Wärmetauscher
  • Heizungsanlage (Heizkessel)

Aufbau von Solarthermieanlagen zur Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung

Die Wärmeenergie der Sonne kann häufig noch effizienter genutzt werden, wenn die Solarthermieanlage nicht nur zur Trinkwassererwärmung genutzt wird, sondern zudem die vorhandene Heizungsanlage unterstützt. Für die kombinierte Warmwasser- und Heizungsunterstützung wird eine größere Kollektorfläche benötigt und auch der Speicher muss ein größeres Volumen vorweisen.
Eine solare Unterstützung der Heizungsanlage beschränkt sich in der Regel auf die sogenannte "Übergangszeit", also auf das Frühjahr und den Herbst. Nur mit besonders großen Speichern von mehr als 10 Kubikmetern Volumen, wie sie beispielsweise in Sonnenhäusern verwendet werden, lässt sich die Sonnenenergie auch in den Wintermonaten nutzen. In hiesigen Gefilden werden auch aus Platzgründen eher Speicher eingesetzt, die ein Volumen von 700 bis 1.000 Litern vorweisen. Die Solarthermie wird also nur zur Unterstützung der bereits vorhandenen Heizungsanlage eingesetzt und kann die Heizkosten reduzieren.
Der große Unterschied zur Solarthermieanlage für die reine Trinkwassererwärmung besteht im Speicher. Handelsüblich sind dabei drei verschiedene Speicheraufbauten: Bei einem Tank-in-Tank-Speicher wird ein Trinkwasserbehälter in einen Stahlspeicher integriert. Pufferspeicher mit einem innen integrierten Wärmeübertrager für die Trinkwassererwärmung arbeiten nach dem Durchlaufprinzip und werden als Kombi-Speicher angeboten. Kombi-Speicher werden zusätzlich auch mit einer integrierten Frischwasserstation angeboten, bei der ein externer Wärmeübertrager für die Trinkwassererwärmung sorgt.

Kosten und Förderprogramme

Die Anschaffung einer Solarthermieanlage ist eine nicht unerhebliche Investition. Die Kosten belaufen sich je nach Anlage und Umfang durchschnittlich auf 4.000,00 € bis 10.000,00 €. Es gibt in Deutschland jedoch Förderprogramme, um Investitionsreize für die Solarthermie zu schaffen und den Markt anzukurbeln.
Auf Bundesebene werden Förderungen durch die KfW (Kreditanstalt für Wiederaufbau) und das BAFA (Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle) angeboten.

BAFA-Förderung

Anfang des Jahres 2021 wurde die BEG Bundesförderung für effiziente Gebäude eingeführt. Generell erfolgt die Förderung jetzt prozentual. Die Förderung von 30 % der förderfähigen Kosten kann beim BAFA beantragt werden. Sowohl Solarthermieanlagen zur Warmwasserbereitung, zur Raumheizung als auch zur kombinierten Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung werden gefördert, sofern die Anlage im Gebäudebestand installiert wird. Dafür sind die Staffelförderung mit Pauschalbeträgen, die Förderung pro Quadratmeter und der Kesseltauschbonus weggefallen.
Fördervoraussetzung ist, dass die Kosten für die Einzelmaßnahme die Grenze von 2.000,00 € übersteigen und die Anlage in der BAFA-Liste der förderfähigen Kollektoren und Solaranlagen aufgeführt ist. Förderanträge sind zwingend vor Baubeginn beim BAFA einzureichen, wobei schon die schriftliche Auftragsvergabe oder der Liefervertrag als Baubeginn betrachtet wird. Um die Basisförderung von 30 % auf 35 % zu erhöhen, bedarf es eines ISFP (Individueller Sanierungsfahrplan) von einem Energieberater, der die neue Solarthermieanlage als Maßnahme der energetischen Sanierung festlegt.
Solarthermieanlagen sind förderfähig. BAFA-Förderung oder KfW-Förderungen sind möglich.
Solarthermieanlagen sind förderfähig. BAFA-Förderung oder KfW-Förderungen sind möglich.
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KfW-Förderung

Eine Solarthermie-Förderung über die KfW ist im Rahmen von Neubauten oder Sanierungen nach Effizienzhaus-Standard vorgesehen.
Bei Bestandsbauten wird für Komplettsanierung über das KfW-Förderprodukt 430 "Energieeffizient Sanieren – Investitions­zuschuss" ein Zuschuss von 40 % der Investitionskosten und maximal 48.000,00 € gewährt. Das KfW-Förderprodukt 151 "Energieeffizient Sanieren – Kredit" bietet Darlehn bis zu 120.000,00 € inklusive bis zu 48.000,00 € Tilgungszuschuss für die komplette Sanierung zum KfW-Effizienzhaus, wovon die Solarthermieanlage ein Bestandteil sein kann. Beide KfW-Förderprodukte können nicht mit der BAFA-Förderung kombiniert werden.
Als Alternative bietet die KfW mit dem KfW-Förderprodukt 167 "Energieeffizient Sanieren – Ergänzungs­kredit" ein Darlehen für die Sanierung von Heizungen in Bestandsbauten von bis zu 50.000,00 € mit nur 0,78 % Zinsen an, das aber mit der BAFA-Förderung kombiniert werden kann. Hier entfällt dann jedoch der Zuschuss. Für Neubauten hält die KfW bis einschließlich Juni 2021 mit dem KfW-Förderprodukt 153 "Energieeffizient Bauen" Kredite bis zu 120.000,00 € mit einem Tilgungszuschuss von bis zu 30.000,00 € bereit.

Solarthermie wird noch immer unterschätzt

Der Nutzen der Solarthermie scheint in der Öffentlichkeit noch immer nicht richtig wahrgenommen zu werden. Der vergleichsweise kostengünstige Aufwand für eine Solarthermieanlage rechtfertigt sich schon dadurch, dass durch die Nutzung von Sonnenenergie erhebliche Mengen fossiler Brennstoffe eingespart werden können. Durch Solarthermieanlagen zur kombinierten Warmwasseraufbereitung und Heizungsunterstützung erhöht sich die Einsparmöglichkeit noch einmal. Werden weniger fossile Brennstoffe verbraucht, macht sich das natürlich auch durch weniger CO2 in der Luft bemerkbar.
Solarthermieanlagen empfehlen sich auch für den industriellen Bereich. Brauereien, Wäschereien oder auch Lebensmitteltrocknungsanlagen arbeiten auf einem niedrigen Temperaturniveau, bei dem die Solarthermie erhebliche Einsparmöglichkeiten bieten kann.
Eine Solarthermieanlage mit etwa 1,5 Quadratmeter Kollektorenfläche pro Person eines Haushalts nebst durchschnittlichem 300-Liter-Speicher kann in den Sommermonaten den kompletten Bedarf an Warmwasser und in den kalten Monaten rund drei Fünftel davon decken. Im Bereich der solarthermischen Kühlung kann die Solarwärme im Sommer bei einem hohen Kühlungsbedarf in Absorptionskältemaschinen genutzt werden.
Generell kann also die Installation einer Solarthermieanlage empfohlen werden, da sie ökologischen Nutzen für die Umwelt bringt und die Einsparung von Energie- und Heizkosten forciert. Ein Nachteil der Solarthermie kann nur in ihrer Abhängigkeit vom Wetter und der Sonneneinstrahlung gesehen werden. In der kalten Jahreszeit liefert sie nicht ausreichend Wärme, um die Raumheizung alleine bewältigen zu können. Sie kann deshalb in der Winterzeit nur eine bereits vorhandene Heizungsanlage unterstützen und entlasten.
Autor
Frank Hartung
  • Frank Hartung
  • Unabhängiger Bauberater, Baumediator und Inhaber von hausbauberater.de
  • Web: www.hausbauberater.de
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