1. Wie funktioniert Solarthermie?

Eine thermische Solaranlage wandelt - wie ihr Name bereits verrät - die Sonnenenergie in Wärme um. Liegt etwa ein dunkler Wasserschlauch in der Sonne, wird das Wasser darin erwärmt. Mit Hilfe der Solarthermie können so auf einfache Art und Weise Luft oder Wasser erhitzt werden. Einfache Plastik-Absorber finden beispielsweise in Freibädern Anwendung, während auf Hausdächern meistens mit Glas abgedeckte Flachkollektoren- oder gläserne Röhrenkollektoren zum Einsatz kommen – wie in einem Wintergarten wird es hinter der Glasscheibe besonders warm. Insbesondere letztere besitzen durch die vakuumierten Röhren geringere Wärmeverluste und sind damit effizienter. In den üblicherweise genutzten Sonnenkollektoren wird eine Sole (beispielsweise Wasser mit Frostschutzmittel) durch einen der Sonne zugewandten Absorber gepumpt und erhitzt. Die Wärme wird durch einen Wärmetauscher an einen Warmwasserspeicher abgegeben und kann anschließend in der Küche oder Dusche sowie zum Heizen genutzt werden. Eine einfache und lang erprobte Technologie!

2. Sonne zum Heizen?

Die meiste Energie benötigen wir zum Heizen im Winter. So ist es naheliegend, die Solarthermieanlage zur Unterstützung der Heizung zu nutzen. Leider fällt der Ertrag solarthermischer Anlagen im Winter deutlich geringer aus als im Sommer. Wird die Solarthermieanlage alleine zur Brauchwassererwärmung eingesetzt, können etwa 60 % des Wärmebedarfs solar erzeugt werden.

Faustregel: Dimensionierung der Solarthermieanlage

Pro Person wird eine Kollektorfläche von etwa 1,5 m² benötigt (Vakuumkollektoren ca. 1 m²). Soll auch die Heizung mit der solaren Wärme unterstützt werden, werden pro Haushalt eher 10 bis 20 m² Kollektorfläche benötigt. 

Der Beitrag der Solarthermieanlage am Gesamtheizbedarf bleibt jedoch meistens deutlich unter 30 %. Eine autarke Versorgung durch Sonnenwärme ist in unseren Breitengraden, bedingt durch die geringe Sonneneinstrahlung im Winter, kaum möglich. Insbesondere in den Übergangsmonaten kann eine Solarthermieanlage aber den Energiebedarf des vorhandenen Heizsystems signifikant verringern und in den Sommermonaten ausreichend Wärme zur Brauchwassernutzung bereitstellen.

3. Solarthermie oder Photovoltaik - Wofür soll ich mich entscheiden?

Da die verfügbaren Dachflächen zur Nutzung der solaren Strahlungsenergie begrenzt sind, ist für viele die Entscheidung zwischen Solarthermischer oder Photoelektrischer Anlage nicht einfach. Wenn auch die Nutzung der solaren Wärme sehr sinnvoll erscheint, birgt diese Technologie einige Herausforderungen. Solarthermieanlagen funktionieren am besten bei direkter Sonneneinstrahlung und daher am effektivsten auf freien Süddächern - eine Abweichung Richtung Osten oder Westen birgt etwa ein Viertel Ertragseinbußen. Da PV-Anlagen auch die indirekte Sonneneinstrahlung noch in Strom umwandeln können, sind diese auch für Ost-, West- und sogar Norddächer geeignet.
 

Kurz erklärt: Unterschied Solarthermie und PV-Anlage

PV (kurz für “Photovoltaik”)-Anlagen erzeugen Strom und sind an das öffentliche Stromnetz angeschlossen. Überschüsse (z. B. im Sommer) werden ins Netz eingspeist und vergütet. 

Solarthermieanlagen erzeugen Wärme und sind an den privaten Warmwasserkreislauf angeschlossen. Mögliche Überschüsse im Sommer können nicht genutzt werden. 

Hinzu kommt die aufwändigere Installation einer Solarthermieanlage: Es wird ein Warmwasserspeicher benötigt und es müssen wasserführende, gedämmte Rohre vom Standort des Speichers (meistens im Keller) bis auf das Dach geführt werden. Das Nachrüsten einer Solarthermieanlage ist also durchaus aufwändiger, als das einer PV-Anlage, bei der im Normalfall nur wenige Kabel vom Dach bis zum Netzanschluss geführt werden müssen.

4. Kosten & Amortisation

Einer der größten Vorteile der Photovoltaik ist die Anbindung an das öffentliche Netz: Wird im Sommer mehr Strom erzeugt, als der Haushalt verbraucht, wird der Überschussstrom ins Netz gespeist, steht dort anderen Verbrauchern zur Verfügung und wird vergütet. Dies ist wichtig für den Klimaschutz und hilft gleichzeitig maßgeblich dabei, die Installationskosten der Anlage zu amortisieren. Da die Solarthermieanlage nur mit dem eigenen Warmwassersystem gekoppelt wird, können nicht nutzbare Überschüsse im Sommer “verpuffen”.

Solarthermieanlagen für die Warmwasserbereitung werden mit zunehmender Zahl der Personen im Haushalt wirtschaftlicher. Die finanziellen Förderungen durch Bund, Länder und Gemeinden unterstützen hier zusätzlich. Beispiel: Eine 10 m² große Anlage spart unter günstigen Umständen jährlich etwa 2.500 kWh Erdgas ein. Bei einem Gaspreis von beispielsweise 13 Cent je Kilowattstunde (kWh) sind das etwa 325 Euro im Jahr. Bei niedrigen Betriebskosten von rund 150 Euro im Jahr beträgt die Einsparung innerhalb von 20 Jahren circa 3.500 Euro.

5. PV-T - Doppeltes Potential vom gleichen Dach?

Wer nur kleine Dachflächen zur Verfügung hat und weder auf die Erzeugung von Strom noch Warmwasser verzichten möchte, kann auch kombinierte Lösungen nutzen. Bei sogenannten PV-T Modulen (kurz für "photovoltaisch-thermisch") werden PV-Module zur Stromerzeugung auf der Oberseite mit Solarthermie-Kollektoren auf der Unterseite kombiniert. Der Vorteil: Auf der gleichen Dachfläche kann neben Strom auch Wärme erzeugt werden. Gleichzeitig werden die PV-Module durch die Solarthermiekollektoren gekühlt, was die Effizienz steigert. Der Nachteil: Die Installation ist relativ aufwändig und es gibt noch nicht viele fachkundige Installationsbetriebe, die diese Technik anwenden. Außerdem kann der Wartungsaufwand der sonst recht wartungsarmen PV-Technologie durch die kombinierte Nutzung erhöht werden. Vielversprechend ist auch die Kombination einer Solarthermieanlage mit einer Wärmepumpe: Bereits geringe Temperaturerhöhungen des solarthermischen Wasserkreislaufs, dem die Wärmepumpe die Wärme entnimmt, können die Effizienz der Wärmepumpe steigern.