In nur 20 Minuten tritt durch die Sonnenstrahlen so viel Energie auf die Erde, wie die gesamte Menschheit in einem Jahr verbraucht. Diese Energie dank einer Solaranlage auf dem Dach für den privaten Bedarf zu nutzen, ist nicht nur umweltfreundlich, sondern spart auch bares Geld. Beim Stichwort Solaranlage denken die meisten Menschen aber zunächst an Ökostrom bzw. Photovoltaik. Dabei ist es neben Strom auch möglich, über die Sonnenkollektoren Warmwasser für das eigene Haus zu generieren. Diese solare Warmwasserbereitung wird auch als Solarthermie bezeichnet und kann neben einer anteiligen Sicherung des Warmwasserbedarfs auch zur Heizungsunterstützung dienen.
Was die Vor- und Nachteile der solaren Warmwasserbereitung sind, welche Kosten bei Solaranlagen für Warmwasser anfallen und für wen es sich lohnt, Warmwasser mit Solar zu generieren, erfahren Sie in unserem Ratgeber.
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Wie wird mit Sonnenkollektoren Warmwasser generiert?
Solarthermie bedeutet im Wesentlichen die Energie der Sonne zu nutzen, um Wärme zu produzieren. Doch wie funktioniert das bei einer Warmwasser Solaranlage? Der offensichtlichste Bestandteil einer Solaranlage für Warmwasser sind die Kollektoren, welche auf dem Dach eines Hauses montiert werden. Die schwarzen Kollektoren ziehen die Sonne an, wodurch eine Flüssigkeit im Inneren der Solarmodule auf beinahe 100 Grad erhitzt werden kann. Vereinfacht ausgedrückt kann man das Prinzip der solaren Warmwasserbereitung mit einem Gartenschlauch vergleichen, bei dem sich das verbleibende Wasser im Schlauch bei starker Sonneneinstrahlung schnell erhitzt.
Die in den Kollektoren erhitzte Solarflüssigkeit gibt die Wärme über einen Kreislauf an das Speicherwasser des Solarspeichers im Haus ab. Dadurch kühlt sie automatisch ab und wird dann in dieser Form wieder zurück in die Kollektoren auf dem Dach gepumpt, wo sie sich erneut aufheizen kann. Im Speicher wird die Energie „zwischengeparkt“ und kann zu einem späteren Zeitpunkt genutzt werden, z. B. um das Trinkwasser zu erwärmen oder als Heizungsunterstützung. Der Speicher ermöglicht es somit, den Warmwasserbedarf auch an Tagen ohne Sonne, zumindest anteilsmäßig, decken zu können. Im Sommer kann der Warmwasserbedarf teils vollständig gedeckt werden. Im Winter, wenn die Sonnenenergie nicht ausreicht, springt die eigentliche Heizungsanlage ein, welche an den Pufferspeicher angeschlossen ist.
Das System besteht also aus folgenden Komponenten:
Kollektoren (Vakuumröhrenkollektor oder Flachkollektor)
Solarspeicher und Heizungsanlage
Solarflüssigkeit und Pumpe
Solarkreislauf mit isolierten Röhren
Solar-Warmwasserspeicher mit Heizungsunterstützung
Neben der Warmwasserbereitung kann eine Solarthermieanlage auch genutzt werden, um die Heizung im Haus zu unterstützen. Bei einer solchen kombinierten Anlage wird die Energie nicht nur für die Erwärmung von Wasser verwendet, sondern auch anteilig an den Heizkessel abgegeben. Im Sommer kann die Heizung bei ausreichend Ertrag vollständig über die Energie der Solarmodule versorgt werden, in der kalten Jahreszeit wird Wärme teils über die konventionelle Heizung, teils über die solare Heizungsunterstützung bereitgestellt. Bei einem neuen, energieeffizienten Haus können mit einer kombinierten Solarthermieanlage so bis zu 30 Prozent des Energiebedarfs für die Heizung über die Sonnenenergie abgedeckt werden.
Wichtig für den Ertrag: Die richtigen Kollektoren
Die Kollektoren auf dem Dach sind die Quintessenz für ein effizientes Solar-Warmwasser-System. Sie sind der Grundstein, dass die Sonnenenergie überhaupt absorbiert und für Solarstrom (Photovoltaik) oder für ein Warmwasser-Solar-System genutzt werden kann.
Bei Bau bzw. Installation von Sonnenkollektoren für Warmwasser sind 3 Aspekte besonders zu beachten:
Wahl des Kollektor-Typs: Flachkollektor oder Vakuumröhrenkollektor
Wahl einer geeigneten Kollektorfläche
Optimale Ausrichtung und Neigung der Kollektoren
Kollektor-Typ
Der verwendete Kollektor-Typ wirkt sich sowohl auf die Kosten einer Solaranlage für Warmwasser als auch auf die Optik nach dem Bau aus. Flachkollektoren sind preiswerter und eine Empfehlung, wenn die Anlage lediglich zur Warmwasserbereitung genutzt werden soll. Vakuumröhrenkollektoren nehmen auf dem Dach dagegen weniger Platz ein, da Sie auf gleicher Fläche höhere Erträge generieren können. Sie sind in der Wärmeleitung effizienter, da die Wärmeisolation bei diesen Kollektoren besser umgesetzt werden kann.
Kollektorfläche
Damit sich für die Installation eines Systems für Solar Warmwasser die Kosten rechnen, ist auch die richtige Größe der Anlage und damit auch der Kollektoren entscheidend. Für eine grobe Kalkulation können Sie von einem durchschnittlichen Warmwasserbedarf von ca. 50 Liter pro im Haus lebender Person ausgehen. Die dafür benötigte Energie kann je nach Ausrichtung und Neigung der Solarmodule durch einen Sonnenkollektor mit einer Fläche von 1 bis 1,5 m² (Flachkollektor) bzw. 0,8 bis 1 m² (Röhrenkollektor) abgedeckt werden. Damit ergibt sich als Empfehlung für einen Haushalt mit 4 Personen z. B. eine geeignete Kollektorfläche von 4 bis 6 m² (bei einem Flachkollektor). Möchten Sie dagegen einen kombinierten Solar-Warmwasserspeicher mit Heizungsunterstützung, benötigen Sie entsprechend auch mehrere Kollektoren, mit einer Gesamtfläche von mindestens 10 m². Welche Größe der Speicher des Systems haben sollte, hängt davon ab, ob die Anlage auch für Geräte mit hohem Wasserverbrauch (z. B. eine Waschmaschine) genutzt werden soll. In der Regel wird ein Speichervolumen von mindestens 50 Liter pro Person im Haushalt empfohlen.
Ausrichtung der Kollektoren & Neigung vom Dach
Eine optimale Neigung des Dachs sowie die richtige Ausrichtung der Kollektoren sichern eine starke Sonneneinstrahlung und garantieren damit die besten Erträge aus der Solaranlage. Ideal ist ein Dach mit einer Neigung von um die 50 Grad, sowie eine tendenziell südliche Ausrichtung der Solarmodule, damit auch in der Übergangszeit genug Sonnenenergie absorbiert werden kann. Bei ungünstiger Neigung des Dachs oder Verluste durch Schatten auf dem Dach, z. B. durch Bäume, müssen unter Umständen mehr Kollektoren montiert werden, um den gewünschten Energiebedarf über das Warmwasser-Solar-System zu erzielen.
Solar für Warmwasser: Lohnt sich das?
Ob sich die Installation einer Solaranlage für Warmwasser an Ihrem Haus lohnt, hängt von unterschiedlichen Faktoren ab: Dazu gehören unter anderem Ihr Verbrauch, die Entwicklung der Energiepreise, die Anschaffungskosten der Anlage, die Höhe von Zuschüssen bzw. Fördermitteln sowie die Lebensdauer der Solaranlage. Auch bestimmte Eigenschaften von Ihrem Haus, z. B. wie energieeffizient der Bau ist oder welche Neigung das Dach hat, wirken sich auf die Erträge und damit auf die Wirtschaftlichkeit der Anlage aus. Die Verbraucherzentrale empfiehlt ab einem Warmwasserbedarf von ca. 40 Kubikmeter im Jahr, über Solarthermie nachzudenken. Natürlich lohnt sich die Möglichkeit, Warmwasser über ein Solar-System zu gewinnen auch für jeden, der den Verbrauch fossiler Brennstoffe und die damit verbundenen Kohlenstoffdioxid-Emissionen reduzieren möchte.
Solare Warmwasserbereitung: hohes Sparpotential über viele Jahre
Über das Jahr gesehen können Sie mit einer Solarthermieanlage erfahrungsgemäß über 50 Prozent der benötigten Energie für die Aufbereitung von Warmwasser sparen, bei einem Solar-Warmwasserspeicher mit Heizungsunterstützung darüber hinaus mehr als 20 Prozent der sonst anfallenden Heizkosten.
Beispielrechnung:
Sie haben in Ihrem Haushalt einen Energiebedarf von 4.500 Kilowattstunden, von welchen 50 Prozent durch Solar-Warmwasser gedeckt werden können. Beträgt der Energiepreis z. B. 7 Cent pro kWh, können Sie mit einer solchen Solarthermieanlage im Jahr 157,5 Euro einsparen. Bei steigenden Energiepreisen lohnen sich die Kosten einer Solaranlage für Warmwasser entsprechend schneller und das Sparpotential für Warmwasser mit Solar wird noch größer. Bei einer kombinierten Anlage mit Heizungsunterstützung können darüber hinaus durchschnittlich 100 bis 300 Euro an Heizkosten pro Jahr eingespart werden, je nachdem wie alt die Heizungen im Haus bzw. wie energieeffizient der Bau ist.
Was sind die Kosten einer Solaranlage für Warmwasser?
Die Kosten einer Solaranlage für Warmwasser hängen von der Größe des Warmwasserspeichers, der Kollektorfläche, dem verwendeten Kollektoren-Typ (Vakuumröhrenkollektor oder Flachkollektor), sowie von der Entscheidung ab, ob die Anlage zusätzlich auch zur Heizungsunterstützung genutzt werden soll. Solaranlagen mit Vakuumröhrenkollektoren sind erfahrungsgemäß bis zu 30 Prozent teurer als solche mit Flachkollektoren. Inklusive Montage muss bei einer durchschnittlichen Solarthermieanlage für einen 4-Personen-Haushalt mit Kosten von 4.000 bis 6.000 Euro gerechnet werden, bei einer kombinierten Anlage für Wasser und Heizungsunterstützung mit 7.000 bis 10.000 Euro.
Förderungen bei Solaranlagen für Warmwasser
Möglichkeiten der Photovoltaik Förderung und die zuletzt kontinuierlich sinkenden Preise für Lithium-Ionen-Batterien waren lange Zeit starke Argumente bei der Entscheidung zwischen Photovoltaik oder Warmwasser. Dank dem Klimaschutzpaket und neuer Fördermittel vom Bund hat nun aber auch die Solarthermie wieder an Attraktivität gewonnen. Für den Bau von einem Warmwasser Solar System oder einem kombinierten Solar Warmwasserspeicher mit Heizungsunterstützung können ab sofort z. B. Fördermittel in Höhe von bis zu 30 Prozent der Anschaffungskosten beantragt werden. Zudem gewährt die KfW attraktive Förderkredite im Programm 167 – „Effizient sanieren“.
Fazit: Die Vor- und Nachteile von Solarthermie
Vorteile | Nachteile |
|---|---|
Klima: Energiebedarf für Warmwasser kann umweltfreundlich und nachhaltig über die eigene Anlage gedeckt werden | Wirtschaftlichkeit: Die Anschaffung / Installation einer Solarthermieanlage lohnt sich kaum für kleine Haushalte (< 3 Personen) |
Finanzen: Kosten für Warmwasserbereitung & Heizung können langfristig gespart werden | Investition: Zunächst fallen hohe Kosten für Kauf & Montage der Anlage an |
Mehr Unabhängigkeit: Die Option, zu großen Teilen selber den Energiebedarf decken zu können, schützt vor steigenden Energiepreisen | Unterschiedliche Effizienz der Anlagen: Erträge sind nicht bei jedem Haus gleich, hängen z. B. von der Neigung des Daches oder möglicher Schattenbildung auf dem Dach ab. |
Wartung: Geringerer Wartungsaufwand von Solarthermieanlagen gegenüber Photovoltaikanlagen | |
Förderung: Staatliche Fördermittel machen die Installation von einem Warmwasser-Solar-System seit 2020 attraktiver |
Was ist sinnvoller – Photovoltaik oder Warmwasser?
Sie haben sich bereits dazu entschieden, auf die Kraft und Wärme der Sonne als nachhaltige Ressource zu setzen? Prima! Vielleicht stehen Sie nun aber vor der Entscheidung, ob Sie lieber Ökostrom mit einer Photovoltaik-Anlage oder Warmwasser über Solar generieren möchten. Um die richtige Wahl zu treffen, können Sie unter anderem überlegen, wie hoch Ihr Energiebedarf und Eigenverbrauch im Haus sind, welche Fläche Sie auf dem Dach überhaupt für Kollektoren zur Verfügung haben und was Ihr Budget für den geplanten Bau der Anlage ist.
Warmwasser-Solaranlagen haben einen höheren Wirkungsgrad als Photovoltaik-Anlagen, da während der Umwandlung von Wärme zu Strom bei einer Photovoltaik-Anlage mehr Energie verloren geht. Eine Investition in eine PV-Anlage ist zunächst auch mit höheren Kosten verbunden. Andererseits sind auch die Einsparpotentiale bei Photovoltaik größer, da der Zukauf von externem Strom teurer ist als von externer Heizwärme. Eine Photovoltaik-Anlage rechnet sich im Vergleich zur Solarthermieanlage umso mehr, je mehr selbst produzierten Strom Sie im Haus als Eigenverbrauch verwerten könnten. Empfehlenswert ist es daher, eine solche Anlage zusammen mit einem Stromspeicher zu installieren.
Wenn Ihr Budget und die verfügbare Fläche auf dem Dach es ermöglicht, ist auch eine Installation beider Systeme, sowohl Photovoltaik als auch Warmwasser, denkbar. Bis zum heutigen Zeitpunkt ist dieses Vorgehen sinnvoller und effizienter als sogenannte Hybridanlagen, welche Solarthermie und Photovoltaik in einem System kombinieren.
Warmwasserbereitung mit Photovoltaik
Die Warmwasser-Solaranlage kann einen wesentlichen Anteil des Energiebedarfs für Warmwasser im Haus abdecken – aus der Sonnenenergie Strom zu generieren, funktioniert bei einer Warmwasser-Solar-Installation jedoch nicht. Anders ist das bei Photovoltaik-Anlagen. Durch eine Systemanpassung können diese sowohl zur Erzeugung von Strom als auch zum Aufwärmen des Wassers im Haus genutzt werden. Dazu wird überschüssiger Strom einer PV-Anlage über Stromkabel zu Heizstäben im Warmwasserspeicher geleitet.
Warmwasser-Solar-System zahlt sich in vielen Fällen aus
Über 2 Millionen Haushalte bzw. Betriebe nutzen bereits die Energie der Sonne, um die Warmwasserbereitung mit Solar zu ermöglichen. Neue Fördermittel vom Bund haben die Attraktivität von Solarthermieanlagen für Hausbesitzer und Bauherren im vergangenen Jahr weiter gesteigert.
Bei einer auf Ihren Warmwasserbedarf angepassten Anlagengröße, optimal positionierten sowie ausgerichteten Kollektoren, sowie einer regelmäßigen Wartung der Solaranlage werden sich die Kosten einer Solaranlage für Warmwasser mit zunehmender Lebensdauer amortisieren, frühestens jedoch ab ca. 9 bis 10 Jahren. In der Solarthermie liegt damit langfristig ein großes Sparpotential. Bei einer kombinierten Anlage mit Heizungsunterstützung ist es darüber hinaus nicht nur möglich, den Bedarf an Warmwasser solar abzudecken, sondern bei der Gasrechnung zusätzlich auch einen nicht unwesentlichen Anteil an Heizkosten einzusparen. Wirtschaftlich interessant ist der Bau von Sonnenkollektoren für Warmwasser in der Regel allerdings nur für Haushalte mit mehr als 3 Personen.
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