Solarthermie: Funktionsweise, Systeme, Kosten und Förderung

Heizkosten senken, unabhängiger werden, Klima schützen. Welche Optionen passen am besten zu Ihnen? Jetzt den Check machen und herausfinden!

Solarthermie – kostenlose Energie für Warmwasser und Heizung

Heizkosten senken, unabhängiger werden, Klima schützen. Welche Optionen passen am besten zu Ihnen? Jetzt den Check machen und herausfinden!

Zum ModernisierungsCheck

ModernisierungsCheck

Lohnt sich die geplante Modernisierungsmaßnahme? Minutenschnell den wärmetechnischen Zustand Ihres Gebäudes berechnen und analysieren, wie hoch das Einsparpotenzial ist. Mit Tipps und Infos zu Fördermitteln.

Mit einer Solarthermieanlage reduzieren Sie vom ersten Tag an Ihre Energiekosten. Gefördert wird sie noch dazu vom Staat. Aber bevor Sie gleich loslegen und Ihren Fachbetrieb kontaktieren: wir haben im Folgenden noch ein bisschen Basiswissen für Sie zusammengetragen. Das Wichtigste vorab: nur richtig installierte und laufend kontrollierte Anlagen arbeiten wirklich effizient. Achten Sie daher von Beginn an auf fachgerechte Beratung und Umsetzung!

Was ist Solarthermie?

Eine Solarthermieanlage wandelt Sonnenenergie in Wärme um. Diese Wärme wird zum Erhitzen des Trinkwassers oder zum Heizen genutzt. Dazu werden sogenannte Sonnenkollektoren auf das Hausdach montiert und mit der Heizanlage im Keller verbunden. Die Technik für Solarthermie gilt als weitgehend ausgereift und Sonne scheint in ganz Deutschland ausreichend.

In der Regel deckt eine Solarthermieanlage den Bedarf an Heizenergie nicht vollständig, sondern wird mit einer herkömmlichen Heizung kombiniert. In sogenannten Sonnenhäusern ist die Solarthermie hingegen die wichtigste oder sogar einzige Heizquelle im Haus. Wegen des enormen Bedarfs an Speichervolumen und Kollektorfläche wird dieses Konzept allerdings eher selten umgesetzt. Weitere Informationen finden Sie auch im „Ratgeber Heizung“ von der Verbraucherzentrale.

Solarthermie oder Photovoltaik?

Solarthermieanlagen wandeln Sonnenenergie in Wärme um. Photovoltaikanlagen machen aus Sonnenlicht elektrischen Strom. Dabei nutzen sie den physikalischen Effekt der Verarbeitung von Strom zu Licht mittels Leuchtdioden – nur umgekehrt. Der bei der Photovoltaik erzeugte Strom kann entweder im Haushalt verbraucht oder ins öffentliche Stromnetz eingespeist werden.  

Bei einer Solarthermieanlage hingegen wird besonders im Sommer mehr Sonnenenergie gesammelt, als genutzt werden kann. Denn: Die Wärme, die im Haushalt nicht benötigt wird, kann derzeit nicht in öffentliche Wärmenetze eingespeist werden. Außerdem ist die Speicherkapazität der meisten Anlagen nicht groß genug, um diese Wärme längere Zeit zu speichern.

Unterschiede zwischen Solarthermie und Photovoltaik in der Übersicht

 

SolarthermiePhotovoltaik

Art der erzeugten Energie

Wärme

Strom

TechnologieSonnenkollektorenPhotovoltaik-Module
EinsatzbereichHeizung und WarmwasserStrom, Warmwasser, Heizung (z.B. mit Wärmepumpen)

Möglichkeit der Einspeisung ins öffentliche Energienetz

nein

ja

Wirkungsgrad der Gesamtanlagerund 22 - 35 Prozentrund 12 Prozent
FörderungZuschuss auf die InvestitionskostenEinspeisevergütung nach EEG
Amortisationlängerkürzer
CO2-Einsparung pro Jahr65-125 kg/m²65-105 kg/m²

Wenn Sie vor der Entscheidung zwischen Solarthermie und Photovoltaik stehen, sollten Sie verschiedene Faktoren berücksichtigen: zum Beispiel Ihren Energiebedarf, Ihr Budget und die zur Verfügung stehende Dachfläche. Eine Photovoltaik-Anlage ist vor allem dann attraktiv, wenn ein möglichst großer Anteil des erzeugten Stroms selbst verbraucht wird. Immer häufiger wird dabei der Strom auch zum Erwärmen des Trinkwassers genutzt.

Bei entsprechendem Budget und ausreichender Fläche ist es durchaus möglich, Solarthermie und Photovoltaik gleichzeitig auf einem Dach zu nutzen. Zudem existieren auch Hybridmodule, die beide Funktionen miteinander vereinen.

Wie funktioniert eine Solarthermieanlage?

Die Funktionsweise einer Solaranlage ist auf den ersten Blick relativ einfach:

- Sonnenstrahlen erwärmen den Kollektor und die darin enthaltene Solarflüssigkeit.
- Die bis zu 90°C heiße Flüssigkeit zirkuliert zwischen Kollektor und Pufferspeicher.
- Das Wasser im Speicher nimmt die Wärme der Solarflüssigkeit auf.
- Vom Pufferspeicher aus wird das Haus bei Bedarf mit Wärme versorgt. 

Geht es um die tatsächliche Umsetzung, wird das Ganze schon etwas komplexer.

Solarthermie: Aufbau und Module

Eine Solarthermieanlage besteht im Wesentlichen aus zwei Modulen oder Hauptkomponenten:

- den Solarkollektoren, die Sonnenstrahlen aufnehmen und in Wärme umwandeln.
- dem Solarspeicher, der die Wärme zwischenlagert und bei Bedarf zum Erhitzen des Wassers oder zur Unterstützung der Heizung zur Verfügung stellt.

Kollektoren und Speicher sind über ein Rohrsystem miteinander verbunden. Darin befindet sich das Transportmittel der Wärme: die Solarflüssigkeit. In der Regel besteht sie aus einem Mix aus Wasser und Frostschutzmittel. Mit einer Solarpumpe wird die Flüssigkeit durch den Solarkreislauf bewegt. Bis hierhin ein ziemlich simpler Aufbau. Es gibt jedoch noch weitere wichtige Module.

Die zentrale Steuerungseinheit einer Solarthermieanlage wird als Solarregler bezeichnet. Wann immer im Speicher Ladekapazitäten frei werden, erkennt dies der Regler automatisch und setzt die Solarpumpe zum Wärmetransport von den Kollektoren zum Speicher in Gang. Zudem verfügen Solarthermieanlagen über ein oder mehrere Ausdehnungsgefäße, um Volumenschwankungen und Druckveränderungen bei unterschiedlichen Temperaturen auszugleichen. Durch diesen Aufbau werden Schäden am Rohrsystem oder anderen Anlageteilen vermieden.

Funktionsweise von Solarthermie

Geht es nur um die Funktionsweise, gibt es grundsätzlich zwei Varianten von Solarthermie:

- Solarthermie zur Erwärmung des Trinkwassers
- Solarthermie zur Unterstützung der Raumheizung und zur Erwärmung des Trinkwassers

Beide Anlagentypen werden üblicherweise mit einem anderen Heizsystem kombiniert. Ihr Aufbau und die Grundvoraussetzungen sind zwar ähnlich, dennoch gibt es einige Unterschiede, die bei der Planung  beachtet werden sollten.

Solaranlagen, die ausschließlich für Warmwasser dienen, werden meist mit Flachkollektoren betrieben. Solche Anlagen benötigen eine geringere Kollektorfläche sowie einen kleineren Speicher als Solarthermieanlagen für die Heizungsunterstützung. Aus diesen Gründen sind auch die Investitionskosten und der Planungsaufwand bei einer Anlage für Warmwasser geringer. Solarthermieanlagen für Warmwasser erreichen einen solaren Deckungsgrad von rund 60 Prozent. Das bedeutet: 60 Prozent der Energie zur Wassererwärmung kommt von der Sonne. Ihren größten Nutzen bringen Solarthermieanlagen für Warmwasser im Sommer.

Solarthermieanlagen für Heizung und Warmwasser sind teurer

Solarthermie für Heizungsunterstützung und Warmwasser hingegen macht sich vor allem im Frühjahr und im Herbst bezahlt – wenn die Anlage einen Großteil des Heizenergiebedarfs decken kann. Übers Jahr gerechnet erreichen solche Anlagen einen solaren Deckungsgrad von rund 30 Prozent. Meist werden bei ihnen die effizienteren Röhrenkollektoren verwendet. Außerdem wird ein deutlich größerer Solarspeicher benötigt. Deshalb sind Solarthermieanlagen für Heizungsunterstützung und Warmwasser teurer.

Wirkungsgrad von Solarthermie einfach erklärt

Der Wirkungsgrad beschreibt das Verhältnis zwischen eingesetzter und nutzbarer Energie. Oder als Frage formuliert: Wie viele der empfangenen Sonnenenergie kann von einer Solarthermieanlage in Wärmeleistung umgesetzt werden? Wird über den Wirkungsgrad von Solarthermie gesprochen, geht es meist um zwei verschiedene Dinge:

- entweder den Wirkungsgrad der Solarkollektoren
- oder den Wirkungsgrad der gesamten Solarthermieanlage.

Der Wirkungsgrad eines Solarkollektors beträgt in der Regel rund 50 Prozent. Das heißt: Ein Kollektor kann die Hälfte der Sonnenenergie aufnehmen und in nutzbare Wärme umwandeln. Unterschiede zwischen einzelnen Kollektoren können Hausbesitzer*innen mit den Solar-Keymark-Kennzahlen prüfen.

Beim Wirkungsgrad einer Solarthermieanlage ist es etwas komplizierter. Das liegt vor allem an der Tatsache, dass eine Solarthermieanlage die meiste Energie im Sommer bereitstellt – genau dann, wenn Hausbesitzer am wenigsten Energie für Heizung und Warmwasser benötigen. Das Problem: Wenn Energie da ist, aber nicht genutzt werden kann, sinkt der Wirkungsgrad der Solarthermieanlage. Dies ist besonders im Sommer und besonders bei Anlagen zur Heizungsunterstützung der Fall. Entsprechend erreichen Solarthermieanlagen für Warmwasser maximal einen Wirkungsgrad von etwa 50 Prozent; Solarthermieanlagen für Heizung und Warmwasser kommen durchschnittlich auf 25 bis 30 Prozent.

Solarkollektoren für Warmwasser – flach oder röhrenförmig?

Ein Solarkollektor sammelt die in den Sonnenstrahlen enthaltene Energie und wandelt sie in Wärme um. Dabei erhitzt sich das Trägermedium, mit dem die Wärme vom Kollektor zum Solarspeicher transportiert wird. Der Solarkollektor ist somit das zentrale Element einer Solarthermieanlage. Solarkollektoren existieren in unterschiedlichen Ausführungen. Zwei Varianten sind am meisten verbreitet: Flachkollektoren und Röhrenkollektoren.

Der Flachkollektor ist die einfachere Variante. In einem rechteckigen Gehäuse befinden sich verschlungene Rohre, die eine Solarflüssigkeit enthalten. Über den Rohren liegt ein beschichtetes Absorberblech, das die Sonnenenergie gut aufnehmen kann. Meist besteht es aus Kupfer oder Aluminium. Das Blech ist von oben durch ein besonders bruchfestes Glas geschützt. Wenn Sonnenlicht darauf trifft, entsteht Wärme. Diese erhitzt die Solarflüssigkeit in den Rohren. Dabei wird die erwärmte Flüssigkeit zum Solarspeicher transportiert; gleichzeitig fließt kalte Flüssigkeit vom Speicher zu den Kollektoren zurück.

Ein Vakuumröhrenkollektor besteht – wie es der Name schon sagt – aus einzelnen Glasröhren. Bei moderneren Systemen sind zwei konzentrische Glasröhren wie bei einer Isolierkanne verschmolzen; in dem Raum zwischen den Röhren befindet sich das Vakuum. Dadurch sind sie besonders gut isoliert und besitzen einen höheren Wirkungsgrad als Flachkollektoren. Die Absorber und Leitungen befinden sich auf oder innerhalb der inneren Röhre. Die Herstellung von Röhrenkollektoren ist aufwendiger und daher auch teurer.

Darüber hinaus gibt es noch weitere Kollektorarten, wie etwa Hybridkollektoren oder Luftkollektoren.

Solarspeicher bevorratet die Sonnenenergie

Der Speicher einer Solarthermieanlage ist ein Vorratsbehälter zum Speichern der Sonnenwärme, die im Kollektor gesammelt wurde. Er wird auch Solarspeicher genannt. Es gibt Solarspeicher, die ausschließlich der Warmwasserbereitung dienen und Speicher, die die Raumheizung unterstützen.

Wenn die Sonne scheint, ist auch die Wärmeerzeugung kein Problem. Da dies aber nicht rund um die Uhr der Fall ist, besitzt jede Solarthermieanlage einen Solarspeicher. Er speichert die Wärme für ein paar Tage, so dass sie bei Bedarf genutzt werden kann. Ein Solarspeicher besitzt einen Wärmetauscher sowie Anschlüsse zum Solarkreislauf – das sind die Rohre, die den Speicher mit den Kollektoren verbinden. Hat sich die Trägerflüssigkeit in den Kollektoren erwärmt, wird sie zum Speicher transportiert. Ist sie abgekühlt, wird sie zurück zu den Kollektoren transportiert, wo sie sich erneut erwärmt. Es gibt verschiedene Varianten von Solarspeichern.

Trinkwasserspeicher

Wird die Solarthermie ausschließlich zur Warmwassererzeugung genutzt, kommt ein Trinkwasserspeicher zum Einsatz. Er enthält das Wasser, das zum Beispiel in Bad und Küche benötigt wird. Im Einfamilienhaus hat der Trinkwasserspeicher üblicherweise ein Fassungsvermögen von 300 bis 500 Litern. Bei einer korrekt dimensionierten Solarthermieanlage können damit etwa 60 Prozent des Warmwasserverbrauchs durch Sonnenenergie gedeckt werden.

Pufferspeicher

Bei Solarthermie für Heizung ist der Betrieb eines Pufferspeichers notwendig. Ein solcher Speicher ist mit Heizwasser gefüllt und größer als ein Trinkwasserspeicher. In einem Einfamilienhaus enthält er zwischen 750 und 1.500 Liter und ermöglicht so das solare Heizen. Pufferspeicher sind meist als Schichtenspeicher konzipiert.

Erfahrungsbericht Praxistester Thomas Funcke

„Wir haben einen 800 Liter großen Pufferspeicher. Bezogen auf unsere Kollektorgröße hätte auch ein etwas kleinerer Speicher gereicht. Aber es hat sich rausgestellt, dass diese Größe für uns gar nicht schlecht ist.“

Kombispeicher

Beliebt sind auch platzsparende Kombispeicher. Sie können alle Funktionen in einem Gerät integrieren: Sie sind Wärmespeicher für die Solarthermieanlage, Puffer für den Heizkessel und dienen zur Erwärmung des Trinkwassers. Kombispeicher gibt es drei Varianten:

1. Tank-in-Tank-Speicher: Im oberen Teil des großen Heizwasserspeichers ist ein kleinerer Speicher enthalten, in dem das Trinkwasser erwärmt wird.

2. Durchlauferhitzer-Prinzip im Speicher: Das Trinkwasser wird bei Bedarf durch ein spiralförmiges Rohr im Warmwasserspeicher geführt und dabei erhitzt.

3. Frischwasserstation: Die Frischwasserstation befindet sich außerhalb des Speichers, bestenfalls in der Nähe des Wasserhahns, der am häufigsten für Warmwasser genutzt wird. In der Frischwasserstation wird das Trinkwasser über einen externen Wärmeübertrager erhitzt – nach dem gleichen Prinzip wie beim Durchlauferhitzer.

Schichtenspeicher

Kaltes Wasser ist schwerer als warmes Wasser – diese Eigenschaft des Wassers macht das Prinzip des Schichtenspeichers aus. Kaltes und somit schweres Wasser sammelt sich unten im Speicher. Wärmeres und leichteres Wasser steigt nach oben. Der Vorteil dieser Speicherart ist: Wasser zum Heizen kann oben aus dem Speicher entnommen werden – wo es besonders heiß ist. Das kältere Wasser im unteren Teil kann hingegen leichter erwärmt werden. Dadurch ist mit dem Schichtenspeicher eine optimale Nutzung der Wärmeenergie bei jedem Wetter möglich.

Um den Schichteffekt zu verstärken, haben Schichtenspeicher eine besonders schlanke und längliche Form. Zudem wird das Wasser durch eine spezielle Anordnung der Wärmetauscher je nach Temperatur an der passenden Stelle im Speicher eingeschichtet.

Erfahrungsbericht Praxistester Thomas Funcke

„Wir haben eine Frischwasserstation eingebaut. Die sitzt direkt am Pufferspeicher und funktioniert wie ein Durchlauferhitzer: Wenn wir den Hahn aufdrehen, läuft frisches Leitungswasser durch die Station.“

Langzeitspeicher

Langzeitspeicher können die Wärme über einen Zeitraum von mehreren Monaten speichern. So ist es möglich, die Sommersonnenwärme bis in die Winterzeit hinein zu nutzen. Deshalb werden diese Speicher oft auch als saisonale Speicher bezeichnet. Je nach Bauweise bestehen Langzeitspeicher aus Stahl, Kunststoff oder Beton. Es gibt Sonnenhäuser, bei denen die sechs Meter hohen Speicher mitten im Gebäude aufgestellt werden. Sie haben eine außerordentlich starke Wärmedämmung von bis zu 30 Zentimetern. In anderen Fällen werden Langzeitspeicher unterirdisch platziert: als Erdspeicher oder Eisspeicher. Diese benötigen keine Dämmung.

Erdspeicher und Eisspeicher funktionieren nach dem gleichen Prinzip. Zunächst wird die überschüssige Energie aus der Solarthermieanlage zum Langzeitspeicher transportiert. Bei Bedarf, also in der Regel in den Wintermonaten, wird diese Energie von einer Wärmepumpe wieder nutzbar gemacht. Erdspeicher arbeiten dabei mit Temperaturen zwischen 6 und 12 Grad Celsius. Bei Eisspeichern entzieht die Wärmepumpe dem Wasser im Speicher so lange Energie, bis dieses zu Eis gefriert. So wird auch die entstehende Kristallisationswärme genutzt.

Tabelle: Speichertypen im Vergleich

TrinkwasserspeicherPufferspeicherKombispeicher
Einsatzbereich
WarmwassererzeugungHeizungWarmwassererzeugung + Heizung
Speicherkapazität
300 bis 500 Liter750 bis 1.500 Liter800 bis 1.500 Liter
Anschaffungskosten
ca. 1.000 EuroEmaille: ca. 1.500 Euro, Stahl: ca. 3.000 EuroTank-in-Tank System: 1.300 bis 1.500 Euro, Speicher mit Wärmetauscher 1.800 bis 2.500 Euro

Solarregler, Wärmetauscher und andere Komponenten

Solarregler - Herzstück einer Solarthermieanlage

Der Solarregler wird auch als Herzstück einer Solarthermieanlage bezeichnet. Er bestimmt, wann die Solarpumpe anspringt, die die Solarflüssigkeit von den Kollektoren zum Speicher und wieder zurück transportiert.

Ist die Temperatur im Kollektor höher als im Speicher, wird die Pumpe durch den Solarregler eingeschaltet. Die Solarflüssigkeit transportiert die Wärme in den Speicher. Dafür wird meist ein Temperaturunterschied von vier bis acht Grad als Einschaltbedingung gewählt. So wird vermieden, dass sich die Pumpe im Sekundentakt ein- und ausschaltet und schnell kaputt geht; normalerweise betragen die Intervalle einige Minuten.

Ist die Temperatur in den Kollektoren niedriger als im Speicher, wird die Solarpumpe durch den Solarregler angehalten. Auch wenn der Speicher keine Energie mehr aufnehmen kann, schaltet der Solarregler die Pumpe ab.

Je nach Konfiguration der Anlage können Solarregler in der Praxis sehr komplexe Aufgaben übernehmen – zum Beispiel die Regelung mehrerer Heizkreise. Zudem gibt es Solarregler, die über verschiedene Schnittstellen ein Auslesen der Daten ermöglichen – und somit ein einfaches Monitoring der Solarthermieanlage unterstützen.

Wärmetauscher - interne oder externe Varianten

Ein Wärmetauscher überträgt die Wärme von einem Medium auf ein anderes – im Falle einer Solarthermieanlage von der Solarflüssigkeit auf das Trinkwasser beziehungsweise das Heizungswasser. Und das funktioniert so: Im Wärmetauscher kommen warme Solarflüssigkeit und zu erwärmendes Wasser über eine Trennschicht in Kontakt. Diese Trennschicht leitet Temperaturen gut, ist aber undurchlässig für Flüssigkeiten. Auf diese Weise wird die Wärme vom wärmeren zum kälteren Medium übertragen. Die Bezeichnung „Wärmeübertrager“ wäre daher eigentlich passender.

Je nach Solaranlage und Speichertyp können Wärmetauscher entweder direkt im Solarspeicher integriert sein oder extern im Leitungssystem. Interne Wärmetauscher werden eher in kleineren Solarthermieanlagen zur Warmwasserbereitung eingesetzt. Externe Varianten zeichnen sich durch eine höhere Wärmeübertragung aus. Sie werden in der Regel bei größeren Solarthermieanlagen genutzt – oder wenn die Anlage mehrere Speicher besitzt.

VarianteInterne WärmetauscherExterne Wärmetauscher
Platzierung in der SolarthermieanlageIntegration im SolarspeicherPlatzierung an den Zuleitungsrohren
Bauartspiralförmiges KupferrohrRohrbündel oder Plattenwärmetauscher
Vorteilerelativ geringe Investitionskostenmaximale Wärmeübertragung, leicht zugänglich bei Austausch
NachteileVerkalkungsprobleme ab einer gewissen Laufzeitrelativ hohe Investitionskosten

Trägermedium und Solarkreispumpe

Mit dem Trägermedium einer Solarthermieanlage wird die in den Kollektoren erzeugte Wärme zum Solarspeicher transportiert. Häufig wird als Trägermedium in einer Solarthermieanlage eine Solarflüssigkeit verwendet, die aus einer Mischung aus Wasser und Propylenglycol besteht – das ist ein Frostschutzmittel. Dieses Gemisch hat einerseits einen niedrigeren Gefrierpunkt, andererseits einen höheren Siedepunkt als Wasser. Das bedeutet: Im Winter friert die Solarflüssigkeit nicht so schnell ein wie Wasser. Im Sommer kann sie bei großer Hitze nicht so schnell verdampfen. Allerdings hat der Mix aus Wasser und Frostschutzmittel nicht nur Vorteile. Je höher der Anteil an Propylenglycol ist, desto zähflüssiger wird das Gemisch – was wiederum die Wärmeübertragung erschwert.

Aus diesem Grund wird in manchen Fällen auch reines Wasser als Trägermedium für Solarthermie eingesetzt. Um Schäden bei Frost vorzubeugen, wird die Temperatur in den Solarkollektoren mit einem Sensor überwacht. Im Falle von Temperaturen um den Gefrierpunkt wird warmes Wasser in die Kollektoren geleitet. Deswegen steht hier ein besserer Wirkungsgrad des Trägermediums einem erhöhten Energieaufwand bei kalten Temperaturen gegenüber.

Bei Luftkollektoren wird als Trägermedium, wie der Name bereits sagt, Luft verwendet. Im Vergleich zu anderen Systemen wird eine größere Fläche beansprucht, denn Luft benötigt zur Wärmeübertragung ein größeres Volumen als Flüssigkeit. Besonders effizient lassen sich Luftkollektoren vor allem bei größeren Räumen wie zum Beispiel Schwimmbädern oder Sporthallen einsetzen. Auch bei Systemen mit Eisspeichern finden Luftkollektoren Anwendung.

Eine Solarkreispumpe sorgt dafür, dass die erwärmte Solarflüssigkeit, also das Trägermedium, von den Kollektoren zum Speicher befördert wird. Gleichzeitig transportiert sie umgekehrt die abgekühlte Solarflüssigkeit zurück zu den Kollektoren.

Das Ausdehnungsgefäß gleicht Druckunterschiede aus

Ein Ausdehnungsgefäß in einer Solarthermieanlage dient dazu, unterschiedliche Druckverhältnisse im Solarkreislauf auszugleichen. Das ist notwendig, weil sich die Solarflüssigkeit ausdehnt, sobald sie sich erwärmt. Ohne Ausdehnungsgefäße könnte die Heizanlage beschädigt werden.

Ausdehnungsgefäße kommen bei allen Heizungsanlagen zum Einsatz, die als hydraulische Systeme funktionieren. In Solarthermieanlagen werden sogenannte Membranausdehnungsgefäße verwendet. Bei dieser relativ komplexen Variante sind zwei Teile durch eine Membran voneinander getrennt. Während der eine Teil mit dem Solarkreislauf verbunden ist und sich bei Bedarf mit Solarflüssigkeit füllt, ist der andere Teil mit Stickstoff gefüllt. Wenn sich die Solarflüssigkeit bei der Erwärmung ausdehnt und Druck auf die Membran ausübt, wird der Stickstoff im anderen Teil der Membran komprimiert. Auf diese Weise erfolgt ein ständiger Druckausgleich innerhalb des geschlossenen Systems.

Wie alle diese Komponenten miteinander agieren, sehen Sie im folgenden Video.

Vor- und Nachteile von Solarthermie

Moderne Solarthermieanlagen bieten zahlreiche Vorteile, haben allerdings auch ein paar Schattenseiten, wie die folgende Tabelle veranschaulicht.

Vorteile einer SolarthermieanlageNachteile einer Solarthermieanlage
Umweltfreundlichkeit:Investitionskosten:

Beim Betrieb einer Solarthermieanlage entstehen keine CO2-Emissionen. Wer Solarthermie nutzt, reduziert den Verbrauch fossiler Brennstoffe wie Heizöl oder Erdgas.

Die anfänglichen Investitionskosten für eine Solarthermieanlage sind relativ hoch. Die Kosten werden auch vom Wirkungsgrad bestimmt: Je effizienter die Anlage, desto höher die Investitionskosten.

Staatliche Förderung: Wetterabhängigkeit:

Für die Installation von Solarthermie gibt es staatliche Förderungen und zinsgünstige Kredite.

Der Energieertrag einer Solarthermieanlage ist abhängig vom Umfang der Sonneneinstrahlung.

Sparpotenzial: Standortabhängigkeit:

Mit dem Betrieb einer Solarthermieanlage können Sie im Vergleich zu einer herkömmlichen Heizanlage langfristig Heizkosten sparen.

Zur Installation der Kollektoren benötigen Sie eine geeignete Dachfläche. Schatten von Nachbargebäuden oder Bäumen können den Solarertrag senken.

Langlebigkeit: Notwendige Umbauten:

Hochwertige Solaranlagen können noch nach über 30 Jahren zuverlässig Wärme erzeugen. Einige Hersteller geben Garantiezeiträume von 20 Jahren an.

Für die Installation der Solarleitung zwischen Kollektoren und Speicher müssen manchmal Umbauten vorgenommen werden.

Kombinationsmöglichkeit:

Solarthermieanlagen können problemlos mit Brennwertheizungen, Wärmepumpen oder anderen Heizanlagen kombiniert werden.

Was kostet eine Solarthermieanlage?

Eine Solarthermie-Anlage kostet für ein durchschnittliches Einfamilienhaus zwischen 5.000 und 10.000 Euro. Entscheidend ist, ob Sie die Anlage nur für die Erzeugung von Warmwasser oder zusätzlich auch für Ihre Heizung nutzen möchten.  

Ein Blick auf die verschiedenen Förderangebote lohnt sich in jedem Fall.

Solarthermieanlage für die Heizung: Lohnt sich das?

Ob sich eine Solarthermie-Anlage für die Heizung lohnt, hängt vor allem von der Amortisationszeit ab. Relativ hohe Fördersummen verkürzen diesen Zeitraum auf etwa 20 Jahre. 

Die folgenden Beispielrechnungen dienen der Orientierung. Einen vollständigen Überblick erhalten Sie in unserem Beitrag zu Preisen, Kosten und Amortisation von Solarthermie-Anlagen

Solarthermie-Anlage: Kosten für Warmwasser und Heizung

12m2 Flachkollektoren8m2 Röhrenkollektoren
Preis (inklusive Installation)10.200 €10.100 €
Zuschuss/Förderung3.000 €3.000 €
Betriebskosten pro Jahr100 €100 €
Amortisation21 Jahre18 Jahre
Rendite-1,7 %

Aus ökologischer Sicht lohnt sich eine Solarthermie-Anlage jedoch in jedem Fall. Der CO2-Ausstoß eines Gebäudes kann mit ihrer Hilfe deutlich reduziert werden. 

Genaueres zur Amortisationszeit von Solarthermie-Anlagen finden Sie in einem eigenen Artikel. 

Wird eine Solaranlage für Warmwasser gefördert?

Ja. Etwa ein Drittel der Kosten für Kauf und Installation einer Solarthermieanlage kann durch Fördergelder gedeckt werden. Die Mittel gibt es sowohl für Solaranlage für Warmwasser als auch für Anlagen für Warmwasser und Heizung.

Diese Maßnahmen werden gefördert:

Planung

Installation

Erweiterung

Optimierung

Die wichtigsten Fördergeber sind das BAFA und die KfW-Bank. Weiterführende Informationen gibt es in unserem Artikel zur Förderung für Solarthermie-Anlagen

Dass die Nachfrage nach solchen Anlagen stetig steigt, zeigt die folgende Infografik.

Welche Kombinationsmöglichkeiten von Solarthermie gibt es?

Solarthermie ist in der Regel nicht die einzige Heizquelle im Haus. Sie wird meist gemeinsam mit einer zweiten Heiztechnik eingesetzt. Nur so steht auch im Winter genug Heizwärme bereit – also zu einer Zeit, da der Wärmebedarf hoch und die Sonneneinstrahlung gering ist. Dabei ist grundsätzlich eine Kombination von Solarthermie mit allen Heizungsvarianten möglich: Öl-, Gas-, oder Pelletheizung, Wärmepumpe oder Fernwärme. Hier erklären wir Ihnen, wie die unterschiedlichen Kombinationen funktionieren.

Solarthermie und Gasheizung

Besonders weit verbreitet ist die Kombination aus Gasheizung und Solarthermie. Sowohl die Solaranlage als auch das Gasheizsystem erzeugen Wärme. Diese Wärme wird entweder sofort genutzt – oder, wenn Überschüsse vorhanden sind, in einen gemeinsamen Speicher geleitet. Dabei startet die Gasheizung immer nur dann, wenn die Solaranlage nicht genug Wärme erzeugt und der Speicher leer ist.

Solarthermie und Ölheizung

Bei der Kombination von Solarthermie mit einer Ölheizung zur reinen Warmwasserbereitung werden Heizelemente der Ölheizung durch den Trinkwasserspeicher hindurch geführt, um so das Wasser zu erwärmen. Geht es um die Kombination Öl und Solar zur Raumheizung, wird das gleiche Prinzip wie bei der Solar-Gas-Kombination angewendet: Beide Heizsysteme speisen Wärme in den Kombispeicher ein. Dabei springt die Ölheizung erst ein, wenn die Wärme der Solarthermieanlage nicht mehr ausreicht und der Speicher leer ist.

Solarthermie und Pelletheizung

Die Kombination von Solarthermie und Pelletheizung ist besonders umweltfreundlich. Mit ihr kann ein Haus zu 100 Prozent mit Wärme aus regenerativen Energien versorgt werden. Da zu einer effizienten Pelletheizung auch ein ausreichend großer Pufferspeicher gehört, bietet sich die Kombination von Solarthermie und Pelletheizung sogar an. Das Prinzip ist das gleiche wie bei der Kombination von Solarthermie mit Gas oder Öl. Es gibt einen gemeinsamen Kombispeicher. Dieser wird zunächst von der Solarthermieanlage aufgeladen.

Solarthermie und Erdwärme

Bei der Kombination einer Solarheizung mit einer Wärmepumpe sind zwei Varianten möglich: eine direkte und eine indirekte Kombination. Bei der direkten Kombination speisen beide Systeme die erzeugte Wärme in einen gemeinsamen Speicher ein – ähnlich wie bei anderen kombinierten Heizanlagen. Bei der indirekten Variante hingegen erwärmt die Solarheizung das Erdreich oder den Speicher, aus dem die Wärmepumpe die Energie bezieht. So lassen sich höhere Erträge erzielen.

Kombination von Solarthermie mit Photovoltaik

Die Kombination von Solarthermie und Photovoltaik wird auch als „Thermovoltaik“ oder „Photothermie“ bezeichnet. Auch hier gibt es zwei Möglichkeiten. Entweder es werden zwei voneinander getrennte Anlagen für Photovoltaik und Solarthermie installiert – wie zum Beispiel bei den Praxistestern Thomas Funcke und Jan Rutz. Oder es werden sogenannte Hybridmodule verwendet. Das sind Solarkollektoren, die einen Teil Photovoltaik zur Stromerzeugung und einen Teil Solarthermie zur Wärmeerzeugung haben.

Solarthermie und Fußbodenheizung

Besonders für den Neubau gilt: Die Nutzung von Solarthermie eignet sich optimal in Kombination mit dem Betrieb einer Fußbodenheizung. Das liegt vor allem an der relativ geringen Vorlauftemperatur, die eine Fußbodenheizung im Vergleich zu herkömmlichen Heizkörpern benötigt. Bei ausreichend groß dimensionierten Solaranlagen reichen die erzeugten Temperaturen in der Regel sogar aus, um auch in der Übergangszeit genügend Wärme für die Raumheizung zur Verfügung zu stellen. Eine Kombination von Solarthermie und Fußbodenheizung kann sich also auszahlen und sollte beim Neubau unbedingt in Erwägung gezogen und im Einzelfall von einer Fachkraft geprüft werden.

Solarthermie und Durchlauferhitzer

Manche Hausbesitzer*innen kombinieren ihre Solarthermieanlage mit einem vollelektronischen Durchlauferhitzer. Steht an Regentagen oder im Winter nicht genug Sonnenenergie zur Verfügung, übernimmt ein solcher Durchlauferhitzer die Nacherwärmung des solar vorgewärmten Trinkwassers. Dabei ist es wichtig, die Durchlauferhitzer möglichst nah an der Zapfstelle zu installieren, damit Leitungsverluste möglichst gering bleiben.

CO2 sparen durch Solarthermie

Mit einer Solarthermieanlage können Sie nicht nur Ihre Heizkosten senken, sondern auch Ihre CO2-Emissionen deutlich reduzieren. Im Vergleich zum Heizen mit Gas spart Solarthermie etwa 250 Gramm CO2 pro Kilowattstunde Nutzwärme.

Ein Beispiel für den Jahresverbrauch in einem 140 Quadratmeter großen Einfamilienhaus mit vier Bewohnern: Mit Solarthermie für Warmwasser sparen Sie bei einer Anlage mit sechs Quadratmetern Flachkollektoren und einem 300-Liter-Speicher jährlich rund 500 Kilogramm CO2. Um die gleiche Menge CO2 zu binden, müssten Sie jedes Jahr etwa 40 Bäume pflanzen.

Wenn Sie im selben Gebäude Solarthermie für Heizung und Warmwasser installieren (mit 15 Quadratmetern Flachkollektoren und einem 1.000-Liter-Speicher) ist eine CO2-Ersparnis von 800 Kilogramm möglich. Um diese Menge CO2 zu kompensieren, müssten Sie jedes Jahr mehr als 60 Bäume pflanzen. Weitere Beispiele zu CO2-Einsparungen finden Sie bei unserem Praxistest Solarthermie.

Artikel

Serviceangebote

Solarthermie in der Praxis

  • Solarthermie: Anlagen im Test

    Solarthermie gilt als ausgereift und zuverlässig. Warum setzen dann nicht mehr Hauseigentümer auf Sonnenwärme? Das klärt ein neuer Test – und zeigt an konkreten Beispielen, worauf Hauseigentümer bei Solarthermie achten sollten.

    Artikel lesen
  • Solarthermie planen: Alle Schritte erklärt

    Der Praxistest Solarthermie zeigt: Wer die Installation einer Solarthermieanlage plant, sollte sich genügend dafür Zeit nehmen. Nur dann wird die Anlage am Ende hohe solare Erträge erzielen. Und: Zu einer professionellen Planung von Solarthermie gehört unbedingt auch eine Energieberatung.

    Artikel lesen
  • Solarthermie installieren: Alles, was Sie wissen müssen

    Die Installation einer Solarthermieanlage ist kein Hexenwerk. Trotzdem sollte sie von einem erfahrenen Fachhandwerker sorgfältig durchgeführt werden. Im folgenden Text erhalten Sie einen Überblick über alle wichtigen Installationsschritte: von der ersten Begehung des Hauses bis zum Check der Anlage einige Wochen nach der Installation.

    Artikel lesen
  • Solarthermie: Monitoring & Betrieb

    Die Solarthermie-Installation ist vorüber. Und die Freude darüber, dass die Sonne das Wasser für die morgendliche Dusche erwärmt, wird bald zur Gewohnheit. Jetzt beginnt der Alltag mit Solarthermie.

    Artikel lesen
  • Expertenstatements Solarthermie

    Woran erkenne ich, dass meine Solarthermieanlage auch richtig funktioniert? Kann ich trotz Solaranlage in den Sommerurlaub fahren? Oder: Was muss ich eigentlich bei Kälte und Schnee beachten? Diese und weitere Fragen rund um das Thema Solarthermie beantworten unsere Experten.

    Artikel lesen
  • Erfahrungsberichte zur Solarthermie

    Steigende Unabhängigkeit von fossilen Energieträgern oder sinkende Energiekosten. In unserer Serie PraxisCheck erzählen uns Anlagenbesitzer*innen ihre Gründe für eine Solarthermieanlage.

    Artikel lesen
  • Partner des Praxistests Solarthermie

    Vier Brennwertgeräte mit Solarthermie und zwei Anlagen zur Nachrüstung stellen die Partner für den Praxistest kostenlos zur Verfügung. Außerdem erhalten die Test-Haushalte Wärmemengenzähler und Gas Smart Meter.

    Artikel lesen