Solarthermie
Heizen mit Sonnenenergie

Im Prinzip ist Solarthermie eine einfache Technologie. Sowohl bei Flach- als auch bei Vakuumröhrenkollektoren treffen Sonnenstrahlen auf einen Wärmeträger im Inneren, der entweder aus einem Glykolgemisch oder aus reinem Wasser besteht. Dieser Wärmeträger nimmt die Wärme des Sonnenlichts auf und speist diese dann über Leitungen vom Dach in das Heizsystem ein. So wird mit Sonnenwärme Warmwasser erzeugt oder je nach Anlage auch noch die Heizung unterstützt. In der Praxis stecken hinter diesem einfachen Prinzip aber eine Menge technisches Knowhow, ein jahrzehntelanger Entwicklungsprozess und viele Innovationen, die moderne Solarthermiekollektoren so leistungsfähig machen.

Zwischen verschiedenen Kollektormodellen gibt es übrigens erhebliche Leistungsunterschiede. Vakuumröhrenkollektoren sind in der Regel leistungsfähiger als Flachkollektoren, was am Aufbau dieser Kollektoren liegt. Wie der Name sagt, bestehen Vakuumröhrenkollektoren aus einer Reihe doppelwandiger Glasröhren mit spezieller Absorberbeschichtung, die durch ein Vakuum nahezu perfekt isoliert sind. Sonnenlicht gelangt ungehindert in diese Röhren und wird vom Wärmeträger im inneren als Wärme gespeichert. Diese Wärme kann durch das Vakuum nicht mehr austreten und bleibt wie bei einer Thermoskanne im Kollektor „gefangen“.  Unterhalb dieser Röhren liegen CPC Spiegel, die das Sonnenlicht auch bei diffuser Einstrahlung oder bewölktem Himmel in einem optimalen Winkel auf die Vakuumröhren reflektieren. Diese technischen Merkmale machen Vakuumröhrenkollektoren so effizient – vor allem in den Übergangszeiten und im Winter, wenn es weniger Sonnenstunden gibt und das Sonnenlicht in einem flachen Winkel einstrahlt.

Solarthermie lohnt sich eigentlich immer – es gibt nur ganz wenige Ausnahmefälle, wie z. B. eine totale Verschattung des Hausdachs. Auch wenn nur eine kleine Dachfläche zur Verfügung steht, ist es sinnvoll, diese zu nutzen. Solarthermie ist sehr vielseitig skalier- und einsetzbar. Bereits ein einzelner, kleiner Kollektor kann die Heizkosten deutlich reduzieren und lässt sich meistens problemlos in ein bestehendes Heizsystem integrieren. Natürlich kann eine Anlage auch beliebig größer skaliert oder erweitert werden, um noch mehr Wärme zu erzeugen. Außerdem gibt es sowohl für Flach- und Schrägdächer, Dächer mit Nord-Süd- oder Ost-West-Ausrichtung und sogar Gebäudefassaden geeignete Anbringungsmöglichkeiten für Solarthermie.

Diese Frage lässt sich nicht pauschal für jeden Einzelfall beantworten. Grundsätzlich sind beide Technologien aus ökologischer Sicht absolut sinnvoll und lassen sich auch sehr gut kombinieren. Aber: Bei einer begrenzten Dachfläche und bei Bestandsgebäuden, die ohne moderne Energieeffizienzstandards gebaut wurden, ist es sinnvoll, vorrangig Solarthermie zu nutzen. Das sind die drei wichtigsten Gründe dafür:

• Wir verbrauchen im Haushalt die mit Abstand meiste Energie für Wärme, nicht für Strom (ca. 86 % Wärme und 14 % Strom). Wärme ist also der größere Hebel, wenn man Emissionen und Kosten reduzieren will.
• Solarthermie nutzt Sonnenlicht effizienter – Vakuumröhrenkollektoren brauchen zum Teil nur ein Viertel der Fläche, um dieselbe Energiemenge zu erzeugen wie eine PV-Anlage. Das liegt ganz einfach daran, dass das Sonnenlicht die Energie der Sonne bereits in Form von natürlicher Wärme zu uns transportiert. Eine Solarthermieanlage sammelt diese Wärme einfach ein, während in einer Photovoltaikanlage ein Umwandlungsprozess stattfinden muss, um aus Wärme Strom zu machen. Bei dieser Umwandlung geht aber immer ein Teil der Energie verloren.
• Öko-Strom lässt sich problemlos über weite Entfernungen transportieren, grüne Wärme aber nicht. Wenn man also wählen muss, ist es meistens sinnvoller, nachhaltige Wärme direkt dezentral auf dem eigenen Dach zu erzeugen und Öko-Strom gegebenenfalls von etwas weiter weg zu beziehen (z. B. aus einem Offshore-Windpark).

Wie bei jeder Technologie gibt es auch für die Solarthermie bestimmte Herausforderungen, die sich je nach Kollektorart unterscheiden und in der Praxis berücksichtigt werden müssen. Kollektoren, die ein Glykolgemisch als Wärmeträger verwenden, haben beispielsweise höhere Wartungsanforderungen als solche, die nur reines Wasser verwenden (weitere Informationen dazu findest Du bei Frage 5). Die größte Einschränkung für Solarthermie im Allgemeinen ist – wie bei vielen erneuerbaren Energiequellen – die Verfügbarkeit. Die Sonne scheint je nach Bewölkung und Jahreszeit mit unterschiedlicher Intensität und steht auch nicht 24 Stunden täglich zur Verfügung. Im Sommer kann eine gewöhnliche Solarthermieanlage ohne Weiteres den gesamten Wärmebedarf (in der Regel nur Warmwasser) abdecken. Im Winter ist es jedoch in unseren Breitengraden notwendig, einen zusätzlichen Wärmeerzeuger zu verwenden, wie z. B. einen Pelletskessel.

Es ist jedoch keinesfalls so, dass sich Solarthermie nur im Sommer lohnt oder dass ein wolkenbedeckter Himmel sämtliche Wärmeerträge verhindert. Eine moderne, entsprechend ausgelegte Solarthermieanlage kann auch bei diffuser Lichteinstrahlung, im Winter und bei klirrender Kälte noch einen deutlichen Beitrag zur Entlastung des Heizkessels leisten. Außerdem schont es den Heizkessel, über viele Monate komplett ausgeschaltet bleiben zu können, was die Langlebigkeit deutlich erhöht.

Um mögliche Probleme im laufenden Betrieb zu vermeiden und das Maximum aus der eigenen Anlage zu holen ist es wichtig, sich vorab ausführlich von Fachhandwerker:innen beraten zu lassen (siehe Frage 7).

Grundsätzlich gilt: jede Form von Solarthermie ist sinnvoller, als gar keine Sonnenenergie zu nutzen. In der Praxis hat reines Wasser als Wärmeträger aber viele Vorteile gegenüber Glykolgemischen, die aus Frostschutzgründen zum Einsatz kommen. Das hat folgende Hintergründe:

• Wasser ist unzerstörbar – bei großer Hitze wechselt es den Aggregatszustand und wird zu Dampf, nimmt aber keinen Schaden und kondensiert beim Abkühlen einfach wieder zu flüssigem Wasser. Ein Glykolgemisch kann bei zu hohen Temperaturen Schaden nehmen, wenn beispielsweise eine starke Sonneneinstrahlung vorliegt aber nur wenig Wärme entnommen wird.
• Das Glykolgemisch im Solarkollektor muss nach einer gewissen Zeit erneuert werden, damit der Kollektor leistungsfähig bleibt. Das bedeutet immer einen zusätzlichen Handwerkereinsatz.
• Glykolgemische werden zähflüssig, wenn sie abkühlen. Morgens müssen die ersten Sonnenstrahlen den Kollektor dann erst auf „Betriebstemperatur“ bringen, bis die Sonnenwärme genutzt werden kann. Im Gegensatz dazu kann Wasser die Sonnenenergie sofort aufnehmen und in den Heizkreislauf einspeisen.
• Da Glykol nicht in den Heizkreislauf eines Hauses gelangen darf, ist ein spezieller Speicher mit Wärmetauscher erforderlich, der die Solarflüssigkeit vom Heizungswasser trennt. Wenn reines Wasser durch den Kollektor fließt, wird kein Wärmetauscher im Speicher benötigt. Das vereinfacht vor allem eine solare Nachrüstung bei bestehenden Heizanlagen, weil dann meist kein Speichertausch notwendig ist.
• Wasser ist umweltfreundlicher als die Chemikalie Glykol

Nein, eine Solarthermieanlage friert auch im tiefsten Winter nicht ein und muss übrigens auch nicht von Schnee befreit werden. Für den Frostschutz werden zwei Lösungsmöglichkeiten verwendet:

1. Der Einsatz des Frostschutzmittels Glykol in der Solarflüssigkeit verhindert ein Einfrieren bei Minusgraden, bringt aber auch einige Nachteile mit sich, wie bei Frage 5 beschrieben.
2. Damit reines Wasser als Wärmeträger nicht einfriert, kommt ein ausgeklügeltes System zum Einsatz. Dabei wird Niedertemperaturwärme aus dem kalten Bereich des Speichers eingesetzt, um das Wasser im Solarkreislauf immer knapp über dem Gefrierpunkt zu halten. Der Energieaufwand für den Frostschutz wird so minimal gehalten und durch die höhere Effizienz des Wärmeträgers Wasser mehr als aufgewogen.

Das unabhängige Label Solar Keymark gibt Auskunft über die Energieerträge verschiedenster Kollektormodelle unter unterschiedlichen Einsatzbedingungen. So wird ein objektiver Vergleich zwischen Produkten ermöglicht. Viele Hersteller veröffentlichen die Ertragslabel für ihre Produkte auf ihrer Homepage, alternativ kannst Du die Ertragslabel für einzelne Hersteller oder Kollektoren in der Datenbank von Solar Keymark finden.

Eine Solarthermieanlage ist Teil Deines Heizsystems, weshalb Du Dich immer persönlich und ausführlich von einem Heizungsbauer oder einer Heizungsbauerin beraten lassen solltest. Niemand kennt Deine Heizanlage, die technischen Rahmenbedingungen Deines Hauses und Deine individuellen Heizbedürfnisse so gut wie Dein Fachbetrieb vor Ort. Es gibt kein Schema F, dass für jedes Haus gilt. Deshalb ist die individuelle Beratung so wichtig – sie ermöglicht Dir, wirklich informierte Entscheidungen zu treffen und kann nebenbei auch einen wichtigen Überblick zum Thema Förderung geben. Hier findest Du mit wenigen Klicks Fachhandwerker:innen in deiner Region.