Heizen mit der Sonne wird technisch auf zwei Arten umgesetzt: Entweder wird die Solarwärme direkt genutzt oder über den Umweg der Stromerzeugung gewonnen. Strombetriebene Heizsysteme speisen sich aus einer Photovoltaikanlage. Um die Solarwärme im Eigenheim direkt zu nutzen, kommt die Solarthermie zum Einsatz. Im Sprachgebrauch werden Solarmodule der Stromerzeugung und Kollektoren der Solarthermie zugeordnet. Wir erklären, wie sich Solarwärme gewinnen, speichern und im Haushalt nutzen lässt.

Das Funktionsprinzip der Sonnenwärmeanlage

1. Zuerst wird die Solarwärme eingefangen. Die Sonnenkollektoren bestehen aus dunklen, absorbierenden Oberflächen, die sich durch die auftreffenden Strahlen erwärmen. In den Platten liegen feine Röhrchen.
2. Diese leiten die Wärme in ein angeschlossenes Zirkulationssystem.
3. Über die Solarleitungen transportiert eine Trägerflüssigkeit die Wärme zum Speicher.
4. Mithilfe eines Wärmetauschers wird die Wärme an den Speicher übergeben.
5. Eine Pumpe unterstützt das Zirkulationssystem und optimiert die Übertragung.
6. Die gespeicherte Wärme wird je nach Bedarf in den Heizkreislauf, die Brauchwasserbereitung oder in beides abgegeben.

Zu beachten ist die klare Abgrenzung: Eine mit Solarstrom betriebene Wärmepumpenheizung nutzt zwar indirekt Sonnenenergie, hat mit der direkten Solarwärme aus der Solarthermie aber technisch nichts zu tun.

Unregelmäßige Solarwärme regelmäßig nutzbar machen

Die zentrale Herausforderung ist es, trotz schwankender Sonneneinstrahlung dauerhaft Wärme bereitzustellen. Die Speicherung der Solarwärme ist dabei die anspruchsvollste Aufgabe. Schichtenspeicher nutzen den Umstand, dass nicht der gesamte Speicherinhalt auf Höchsttemperatur gehalten werden muss: Das wärmste Wasser sammelt sich oben und steht dort für die Entnahme bereit. Gute Dämmstoffe halten die Wärmeverluste niedrig, sodass die im Sommer gewonnene Wärme möglichst lange erhalten bleibt.

Liefermenge und Grenzen

In privaten Haushalten wird die Solarwärme über Flach- oder Vakuumröhrenkollektoren eingefangen. Jeder Kollektor liefert eine Höchstmenge an Wärme und darunter abgestufte Mengen je nach Sonnenschein. Moderne Kollektoren nutzen auch diffuses Licht, sodass ein völliger Lieferstopp nur bei Dunkelheit, an stark bewölkten Tagen und bei Niederschlag eintritt. Für ein Einfamilienhaus mit vier Personen werden Kollektorflächen ab etwa 6 Quadratmetern benötigt. Die Leistung hängt zudem von der Region ab, denn die sonnenreichsten Gegenden Deutschlands liefern bis zum Doppelten der Solarwärme klimatisch benachteiligter Regionen.

Kosten und Förderung

Die Kosten einer Solarwärmeanlage hängen von Kollektortyp, Fläche und Nutzung ab. Für die reine Warmwasserbereitung ist die Investition überschaubar, während die Heizungsunterstützung eine größere Fläche und einen größeren Speicher erfordert. Solarthermie ist über die Bundesförderung für effiziente Gebäude förderfähig: Als Einzelmaßnahme werden in der Regel 30 Prozent der Kosten über das zuständige Bundesamt bezuschusst, mit einem individuellen Sanierungsfahrplan ein zusätzlicher Bonus. Wird die Solarwärme im Rahmen eines Heizungstauschs installiert, kann die Förderung über die KfW höher ausfallen. Der Antrag ist vor der Auftragsvergabe zu stellen. Die aktuellen Konditionen sollten Sie vorab prüfen.

Flach- und Vakuumröhrenkollektoren

Für die Gewinnung von Solarwärme stehen zwei Kollektortypen zur Verfügung. Flachkollektoren sind robust und vergleichsweise günstig und decken den Bedarf der meisten Ein- und Zweifamilienhäuser gut ab. Vakuumröhrenkollektoren arbeiten dank ihrer besseren Dämmung auch bei niedrigen Temperaturen und diffusem Licht effizient und liefern je Fläche einen höheren Ertrag, sind aber teurer. Welcher Typ sinnvoll ist, hängt von der verfügbaren Dachfläche, der Ausrichtung und dem Ziel ab: Für die reine Warmwasserbereitung genügt meist eine kleinere Fläche, während die Heizungsunterstützung eine größere Kollektorfläche und einen entsprechend dimensionierten Speicher erfordert.

Solarwärme sinnvoll einbinden

Ihren größten Nutzen entfaltet die Solarwärme, wenn sie gut in das übrige Heizsystem eingebunden ist. Im Sommer kann die Solarthermie einen Großteil der Warmwasserbereitung übernehmen und die Hauptheizung über Monate entlasten. In der Übergangszeit unterstützt sie zusätzlich die Raumheizung, besonders in gut gedämmten Gebäuden mit Flächenheizung, die mit niedrigen Vorlauftemperaturen auskommen. So sinken Brennstoffverbrauch und Emissionen, und die Anlage schont den Wärmeerzeuger. Eine fachkundige Auslegung von Kollektorfläche und Speicher sorgt dafür, dass die Sonnenwärme optimal genutzt wird.

Fazit

Solarwärme ist eine der einfachsten und ausgereiftesten Möglichkeiten, erneuerbare Energie im Eigenheim zu nutzen. Über Kollektoren wird die Sonnenwärme direkt gewonnen, über einen gut gedämmten Speicher nutzbar gemacht und für Warmwasser und Heizung eingesetzt. Entscheidend für den Nutzen sind eine passend dimensionierte Kollektorfläche und ein guter Speicher. In Verbindung mit der staatlichen Förderung und den eingesparten Brennstoffkosten ist die Solarthermie eine lohnende Ergänzung, die die Abhängigkeit von steigenden Energiepreisen verringert.

Solarwärme ist damit ein zentraler Baustein einer Wärmeversorgung mit hohem erneuerbaren Anteil. Sie lässt sich sowohl in Neubauten als auch bei der Sanierung einbinden und ergänzt nahezu jedes Heizsystem sinnvoll. Wer die Anlage sorgfältig plant und die Förderung nutzt, senkt seine Energiekosten und den Verbrauch fossiler Brennstoffe.

Für die Entscheidung zwischen Solarthermie und Photovoltaik oder einer Kombination beider Techniken lohnt sich eine individuelle Beratung, die den Wärme- und Strombedarf, die Dachfläche und das vorhandene Heizsystem berücksichtigt. So lässt sich die für das eigene Haus wirtschaftlichste Lösung finden.