Solarenergie Warmwasser: Die ökologische Warmwassererzeugung

Solarthermie-Anlagen stehen nicht in direkter Konkurrenz zu Photovoltaik-Anlagen, obwohl sich beide Systeme im Regelfall die frei verfügbaren Dachflächen teilen. Vielmehr ergänzen sich die Systeme gegenseitig, wobei PV-Anlagen für den Solarstrom und damit für die kontinuierliche Energieversorgung zuständig sind, Solarthermie-Anlagen dagegen für die Warmwasserbereitung - zum Trinken, Heizen, Baden und Duschen genutzt werden.

Einsatzmöglichkeiten der Solarthermie im Haushalt

Warmes Wasser wird ständig benötigt - und ist daher ein unverzichtbarer Bestandteil einer jeden Immobilie. Warmes Wasser kann auf mehrere Arten erzeugt werden, weshalb sich Ihnen hier unterschiedliche Optionen eröffnen. Eine Möglichkeit ist die Solarthermieanlage. Diese Anlage, bzw. genau genommen deren Wärmetauscher mit Trägerflüssigkeit, kann Sonnenenergie bzw. Sonnenstrahlen in Warmwasser umwandeln. Dieses kann innerhalb der Heizungsanlage oder zur Warmwasserversorgung genutzt werden.

Im Gegensatz zu Photovoltaik-Anlagen erzeugen die Solarkollektoren von Warmwasser-Solaranlagen keinen Solarstrom. Stattdessen wird über Umwege warmes Wasser erzeugt. Angesichts der Tatsache, dass rund 12 % des Energiebedarfs einer konventionellen Immobilie auf die Warmwasserbereitung entfallen, kann so ein Stück Autarkie erreicht werden - bei gleichzeitiger Reduzierung der CO2-Bilanz der Immobilie und der zu erwartenden Energiekosten. Die KfW gibt an, dass mit einer Solarthermieanlage bis zu 65 % des jährlichen Warmwasserbedarfs gedeckt werden können.

Wie hoch der tatsächliche Anteil der Solarthermie an der Warmwasserbereitung im Haushalt ausfällt, hängt stark vom energetischen Standard der Immobilie und den Verbrauchsgewohnheiten der Bewohner ab. Denn warmes Wasser wird auch zum Heizen benötigt, wobei aus naheliegenden Gründen mehr und stärker geheizt werden muss, wenn der Dämmstandard der Immobilie nicht mehr zeitgemäß ist. Besonders hohe Autarkie- und Einsparpotenziale lassen sich daher in Niedrigenergiehäusern realisieren.

Weitere Möglichkeiten, um mit Solarenergie Warmwasser aufzubereiten

Die Warmwasseraufbereitung kann im eigenen Zuhause nicht nur über Solarthermieanlagen stattfinden, sondern auch durch die Kombination von Solar mit anderen Anlagen erfolgen. Im Folgenden stellen wir Ihnen die wichtigsten alternativen Möglichkeiten vor.

Heizstab zur Warmwasseraufbereitung

Die Verwendung eines Heizstabes zur Warmwasseraufbereitung ist unkompliziert und kostengünstig in der Anschaffung - sofern bereits eine PV-Solaranlage vorhanden ist. Heizstäbe funktionieren, wie der Name vermuten lässt, ähnlich wie ein Wasserkocher: Heizwendeln im Stab erzeugen mittels elektrischer Energie eine hohe Temperatur, die auf das Wasser übertragen wird und selbiges erwärmt. Günstige Heizstäbe verfügen lediglich über eine On-Off-Steuerung, teurere Varianten nutzen eine (stufenlose) Temperaturregelung und eine Zeitschaltuhr. Mit Hilfe eines Energiemanagers kann überschüssiger Solarstrom direkt in den Heizstab geleitet werden. Auch der Pufferspeicher einer thermischen Solaranlage kann so warm gehalten werden.

Warmwasser-Wärmepumpe mit Hilfe von Solarstrom antreiben

Diese Möglichkeit ist zwar nicht zur Heizungsunterstützung, dafür aber zur Warmwasseraufbereitung geeignet: Warmwasser-Wärmepumpen nutzen überschüssigen Strom aus der PV-Anlage, um Wasser in einem angeschlossenen Speicher zu erwärmen. Deren Vorteil liegt in der überschaubaren Leistungsaufnahme, sodass schon wenig Sonneneinstrahlung ausreicht, um Wasser zu erwärmen. Achten Sie auf das SG-Ready-Label auf der Wärmepumpe. Diese Label gewährleistet, dass dieses Modell Smart Grid tauglich ist und somit mit einer Photovoltaikanlage gekoppelt werden kann.

Durchlauferhitzer und Boiler mit integrierter Speichereinheit

Weder Boiler noch Durchlauferhitzer sind Weltneuheiten, doch in Verbindung mit einer integrierten Speichereinheit avancieren sie zur wertvollen und umweltbewussten Ergänzung. Auch hier kann Solarstrom zur Wassererwärmung genutzt werden. Wer Wert auf ein autarkes Zuhause legt, kann die beiden Warmwasserklassiker mit einem Stromspeicher kombinieren, um Spitzen in der Solarstromerzeugung abzufangen und für dunklere Tage vorzusorgen.

Hybridmodule kombinieren Photovoltaik- und Warmwasseraufbereitung

Hybrid-Solaranlagen sind in der Anschaffung zwar recht kostspielig, sie kombinieren aber de facto Warmwassererzeugung und Stromerzeugung, was den hohen Preis rechtfertigt. Diese Hybridanlagen stellen eine mögliche Lösung für Haushalte dar, die einen überdurchschnittlich hohen Warmwasserbedarf aufweisen oder über genügend Platz für einen großen Speicher verfügen.

So erzeugt Solarenergie Warmwasser bei einer Solarthermie-Anlage

Wie der Name schon andeutet, funktionieren Solarthermie-Anlagen wie folgt: Auf dem Dach fangen die Kollektoren der solarthermischen Anlagen die Sonnenstrahlen ein, anschließend wandelt das System die gewonnene Energie in Wärme um - und erwärmt damit das kalte Wasser aus der Grundversorgung im Erdreich.

Der Prozess läuft in drei Phasen ab:

1. Solarkollektoren fangen das Sonnenlicht als Energiequelle ein.
2. Eine Wärmeträgerflüssigkeit transportiert die Energie über einen festen Kreislauf (das Rohrnetz) zum Wärmespeicher, der wiederum das zu diesem Zeitpunkt noch kalte Brauchwasser erwärmt.
3. Das erwärmte Wasser wird dann in einem Pufferspeicher zwischengespeichert, von wo aus es in verschiedene weitere Systeme gelangen kann, z. B. in den Wasserhahn oder zur Heizungsunterstützung in die jeweiligen Heizkörper.

Unterscheidung zwischen den Kollektoren einer Solarthermie-Anlage

Der Energie-Bedarf bestimmt auch den Kollektortyp! Es gibt zwei verschiedene Varianten, die eine Solarwärmeanlage gleichermaßen antreiben: Flachkollektoren und Vakuum-Röhrenkollektoren.

Flachkollektoren sind in der Regel etwas günstiger in der Anschaffung, ähneln denen einer Photovoltaikanlage und befinden sich in einem gedämmten Kasten. Anders die Röhrenkollektoren, die sich nicht nur optisch von den Flachkollektoren unterscheiden, sondern auch in einem Vakuum arbeiten - daher der Name "Vakuum-Röhrenkollektoren". Sie erzeugen auf gleicher Fläche mehr nutzbare Energie als Flachkollektoren, sind aber etwas teurer in der Anschaffung. Sie sind daher eine Option, wenn wenig Platz auf dem Dach zur Verfügung steht, zum Beispiel, wenn die nutzbare Fläche durch ungünstige Neigungen eingeschränkt ist oder bereits eine Solaranlage zur Stromerzeugung auf dem Dach installiert wurde.

Funktionsweise des Rohrnetzes bei Solaranergie zur Warmwasserbereitung

Kernstück des Systems ist die Träger- bzw. Solarflüssigkeit. Dabei handelt es sich um eine Flüssigkeit aus Wasser und Frostschutzmittel, die in einem bestimmten Verhältnis gemischt wird. Die Flüssigkeit ist in der Lage, Wärme aufzunehmen und zu transportieren, was über das angeschlossene Rohrnetz geschieht. Darin befinden sich weitere Komponenten wie die Solarpumpe, das Ausdehnungsgefäß und das Sicherheitsventil. Sie alle haben in der Solarwärmeanlage ihre ganz spezielle Aufgabe und sorgen für einen effizienten Betrieb und größtmögliche Sicherheit.

Bevorratung von Warmwasser durch den angeschlossenen Speicher

Bevor Trinkwasser erwärmt oder die Warmwasserbereitung die Heizung im Haus unterstützt, wird das aufbereitete solare Warmwasser zwischengespeichert. Dies ist notwendig, da offensichtlich nicht zu jedem Zeitpunkt, an dem eine Warmwasserbereitung über die Solaranlage stattfindet, auch Warmwasser im Haus benötigt wird. Der Puffer-/Warmwasserspeicher wird kontinuierlich mit Trinkwasser gefüllt, welches dann von der Anlage erwärmt wird. Wird im Haus ein Wasserhahn aufgedreht, fließt bei Bedarf warmes Trinkwasser aus dem Hahn - dasselbe gilt natürlich auch für die Dusche oder die Badewanne. Zusätzlich kann das Wasser aus dem Warmwasserspeicher zur Heizungsunterstützung genutzt werden.

Bedarfsgerechte Planung der Solaranlage für Warmwasser

Um Effizienzverluste zu vermeiden und tatsächlich messbare Einsparungen sowohl bei den laufenden Energiekosten für Warmwasser als auch beim ökologischen Fußabdruck der Immobilie zu erzielen, muss die Solarthermieanlage bedarfsgerecht geplant werden.

Hier ist zu beachten: Der Bedarf setzt sich aus zwei Hauptkomponenten zusammen. Zum einen aus dem Warmwasserbedarf der Bewohner, zum anderen aus dem Wärmebedarf der Heizung, der wiederum maßgeblich vom Energieeffizienz- bzw. Dämmstandard abhängt. Im Folgenden weitere wichtige Faktoren, die bei einer bedarfsgerechten Planung berücksichtigt werden müssen.

Eignung des Daches

Der Kollektor einer Warmwasser-Solaranlage sollte sich auf der Südseite des Daches befinden, ohne ständige Verschattung durch große Bäume oder andere Gebäude. Sowohl Flach- als auch Vakuum-Röhrenkollektoren sollten möglichst viel Sonneneinstrahlung erhalten. Eine Dachneigung zwischen 30 und 50 Grad gilt als ideal.

Größe der Kollektoren

Es gilt: Je größer, desto besser. Zumindest dann, wenn die Kollektoren die Sonnenstrahlung tatsächlich ungehindert einfangen. Als grobe Faustregel geht man von einem Warmwasserbedarf von 50 Litern pro Person aus. Diese Menge kann ein 0,8 bis 1,5 Quadratmeter großer Kollektor erzeugen - natürlich nur, wenn die Sonne scheint.

Wie bereits eingangs erwähnt, haben Vakuum-Röhrenkollektoren einen höheren Wirkungsgrad als Flachkollektoren. Daher geht man bei Flachkollektoren von einem Bedarf von 1 bis 1,2 m2 pro Person aus, während bei Vakuumröhrenkollektoren 0,8 bis 1 m2 pro Person ausreichen.

Dimension des Warmwasserspeichers

Das dritte Element einer Thermie-Anlage ist der Pufferspeicher. Da er die Aufgabe der Bevorratung hat, muss er ausreichend groß dimensioniert sein und sich zudem an der Anzahl der Personen im Haushalt orientieren. Sowohl eine zu kleine als auch eine zu große Dimensionierung des Pufferspeichers führt zu Effizienzverlusten, die im Jahresverlauf deutlich hervortreten.

Hierbei ist zu berücksichtigen, dass im Jahresverlauf nicht immer die gleiche Energiemenge erzeugt wird, da die Anlage bzw. das Wärmeträgermedium nur dann Wärmeenergie erzeugen kann, wenn auch die Sonne scheint. Geht man von einem Bedarf von 50 Litern pro Tag/Person aus, sollte der Puffer etwa die doppelte Menge speichern können, also etwa 80 bis 100 Liter pro Person/Tag. Somit können einige Nachteile solcher Anlagen an trüben Tagen bereits durch eine entsprechende Fachplanung beseitigt werden.

Wirtschaftlichkeit im Vergleich: Kosten und Einsparpotenziale

Wichtig: Allgemeingültige Aussagen zur Wirtschaftlichkeit sind aufgrund des hohen Individualitätsgrades einer Solaranlage nicht möglich. Sowohl das regionale Preisgefüge zwischen den jeweiligen Fachbetrieben als auch die letztendliche Integration der Solarthermie in das Haus führen zu teilweise erheblichen Unterschieden. Um die Wirtschaftlichkeit von Solarthermie zu erhöhen, beachten Sie bitte auch unseren nachfolgenden Abschnitt zu den unterschiedlichen Fördermöglichkeiten.

• Kollektoren mit einer Gesamtfläche von ca. 5 m² kosten rund 1.500 Euro.
• Ein 300-Liter-Speicher für Warmwasser kostet in der Anschaffung etwa 1.300 Euro
• Einzelne Komponenten des Rohrnetzes summieren sich bei der Solaranlage auf etwa 1.600 Euro
• Montage und Installation durch einen Fachbetrieb liegen je nach regionalem Preisgefüge und Verfügbarkeit von Dienstleistern bei etwa 1.500 Euro.

In der Summe ist für Solarthermie somit mit Anschaffungs- und Installationskosten von etwa 5.900 Euro zu rechnen. Die Kosten können sich außerdem erhöhen, wenn beispielsweise zunächst Vorkehrungen auf dem Dach getroffen werden müssen oder Sie sich für die etwas teureren, aber effizienteren Röhrenkollektoren entscheiden.

Den Kosten der Solaranlage stehen die möglichen Einsparungen gegenüber. Als Faustregel kann für einen Durchschnittshaushalt von einem Einsparpotenzial von rund 200 Euro pro Jahr ausgegangen werden. Dies gilt, wenn Warmwasser auch zur Heizungsunterstützung und nicht nur als erwärmtes Trinkwasser zur Verfügung steht.

Fördermittel steigern die Wirtschaftlichkeit von Solarthermie!

Insgesamt stehen Ihnen auf Bundesebene drei verschiedene Fördervarianten zur Verfügung:

• Steuerliche Vergünstigungen durch Minderung des zu versteuernden Einkommens bzw. der Steuerlast
• KfW-Förderung, die allerdings nur in Verbindung mit einer energetischen Sanierung und mindestens dem Effizienzhaus 85-Standard möglich ist
• BAFA-Förderung über die Bundesförderung für effiziente Gebäude

Wichtig: Die BAFA-Förderung muss immer vor der Auftragsvergabe für eine Solaranlage beantragt werden. Steuerliche Vorteile gibt es erst im Nachhinein mit Abgabe der Einkommensteuererklärung. Wenn Sie die Solarthermie im Rahmen einer energetischen Gesamtsanierung in Ihr Haus integrieren, können Sie auch einen Zuschuss für den notwendigen Energieeffizienz-Experten und die Baubegleitung erhalten.

BAFA-Förderung für Solarthermie

Die Bundesförderung für effiziente Gebäude für Einzelmaßnahmen (BEG EM) bietet Zuschüsse in Höhe von 25 %. Voraussetzung ist, dass das Gebäude seit mindestens fünf Jahren besteht. Gefördert werden sowohl Wohngebäude als auch Nichtwohngebäude, die mit Solarthermie nachgerüstet werden. Solarthermie wird sowohl exklusiv zur Warmwasserbereitung für Trinkwasser als auch zur Heizungsunterstützung gefördert, sofern die Anlage die technischen Mindeststandards erfüllt und auf der Liste von förderbaren Solarkollektoranlagen der BAFA geführt wird.

Zur Heizungsunterstützung gibt es ebenso von der BAFA Fördermittel. Bei Holzheizungen sind das 10 %, bei Wärmepumpenanlagen 25 bis 30 %. Sofern Sie zur Trinkwassererwärmung und für Wärme eine fossile Heizung austauschen, erhalten Sie bis zu 35 %.

Steuerersparnisse mit Solarthermie realisieren

Absetzbar sind Kosten bis zu 6.000 Euro pro Kalender- und Steuerjahr. Unterschieden wird zwischen Handwerkerbonus (Nachweis über Lohnkosten) und Sanierungsbonus (Nachweis über Fachunternehmererklärung). Durch die absetzbaren Kosten verringert sich Ihr zu versteuerndes Einkommen und damit auch die Höhe der zu zahlenden Einkommensteuer. Dies ist natürlich nur dann möglich, wenn Sie entsprechend Ihrem Einkommen überhaupt Steuern zahlen.

KfW-Fördermittel bei einer energetischen Sanierung

Bei einer ganzheitlichen energetischen Sanierung, bei der auch Solarthermie zum Einsatz kommt, können Sie je nach erreichter Energieeffizienzstufe bis zu 150.000 Euro als zinsgünstigen Kredit und bis zu 45 % Tilgungszuschuss erhalten.

Vor- und Nachteile von Solarthermie in der Praxis

Sonnenwärme nutzen, Warmwasser aufbereiten und de facto eine umweltfreundliche Solarheizung erhalten: Solarthermie bringt viele Vorteile mit, sofern die Anlagen korrekt verbaut werden.

Solar Warmwasser Vorteile:

• Solarenergie ist im Gegensatz zu fossilen Brennstoffen unbegrenzt verfügbar
• Ob zur Heizungsunterstützung und/oder Warmwasserbereitung, Ihre Immobilie wird energieeffizienter und umweltfreundlicher, auch in Verbindung mit einer Gas-Hybridheizung als unterstützende Energiequelle
• Die solare Warmwasserbereitung macht die Energieversorgung der Immobilie autarker, mitunter auch vollständig autark, bei ausreichend hoher Energieeffizienz und überschaubarem Verbrauch
• Solaranlagen sind auf dem Dach kombinierbar, d. h. bei ausreichender Fläche können sowohl Photovoltaik als auch Solarkollektoren für Trinkwassererwärmung, Solarstrom und Heizung genutzt werden
• Die Anlagen gelten als sehr langlebig, Solarkollektoren haben in der Regel eine Lebensdauer von 20 bis 25 Jahren - auch dank ihrer ausgereiften und erprobten Technik
• Staatliche Förderungen erhöhen die Wirtschaftlichkeit

Solar Warmwasser Nachteile:

• Mit Anschaffungskosten von ca. 5.000 bis 6.000 Euro ergibt sich bei einer jährlichen Einsparung von ca. 200 Euro eine relativ lange Amortisationszeit, wobei sich die Anlage bei steigenden Brennstoffkosten für fossile Energieträger schneller amortisiert
• Nur wenn von der Montage bis zum Speicher alle Aspekte für eine hohe Effizienz berücksichtigt werden, ist ein optimaler Ertrag möglich
• Die Anlagenleistung in stets abhängig von Wetter und Standort
• Teilweise sind Umbaumaßnahmen am Gebäude notwendig, um das Rohrnetz und einen ausreichend großen Speicher zu integrieren

Wussten Sie schon? Die Entscheidung für Solarthermie muss keine Entweder-oder-Entscheidung sein. Mit Hilfe eines Systemreglers lassen sich bestehende Anlagen, z. B. Gasheizungen, mit der neuen Technik kombinieren. Vor allem im Winter ist dies hierzulande meist unumgänglich, da in den Wintermonaten die Energieerzeugung über Solarkollektoren rapide abnimmt, während der Wärme- und Heizbedarf massiv ansteigt. Bei energieeffizienten Gebäuden ist ein autarker Betrieb über diese Variante aber teilweise auch schon in der milden Übergangszeit möglich.

Fazit: Solarthermie eignet sich zur Heizungsunterstützung und Warmwasserbereitung

Warmwasserbereitung auf umweltfreundliche und wirtschaftliche Weise? Solar macht's möglich! So wie Solarstrom die Abhängigkeit von fossilen Energieträgern und in der Regel von öffentlichen Stromversorgern reduziert, ist auch die Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung durch Solarthermie und vergleichbare Alternativen eine ökologische und ökonomische Variante der Energieerzeugung. Grundvoraussetzung dafür ist, dass zunächst der tatsächliche Bedarf in Abhängigkeit von Haushaltsgröße, Verbrauchsgewohnheiten und Dämmstandard der Immobilie ermittelt wird. Außerdem muss eine Solarthermieanlage immer optimal auf dem Dach installiert werden.

Sie sollten außerdem die vorhandenen Förderzuschüsse nutzen, die im Regelfall noch vor der Auftragsvergabe an den jeweiligen Fachbetrieb zu beantragen sind. Diese verkürzen die Amortisationszeit erheblich, so dass Sie noch schneller eine Nettoeinsparung durch Ihr umweltfreundliches Warmwasser erzielen. Prüfen Sie bei ausreichend großer Dachfläche auch die Möglichkeit, Solarstrom über eine Photovoltaikanlage mit Trinkwassererwärmung und Heizungsunterstützung über Solarthermie zu kombinieren.