Veröffentlicht am Apr 13, 2023

Die Solarheizung – Solarenergie zur Heizungsunterstützung nutzen

Zu Zeiten steigender Energiekosten und Klimakrise ist die Nutzung erneuerbarer Energien umso wichtiger. Solarthermie bietet Ihnen die Möglichkeit, Sonnenenergie effizient zu nutzen – nicht nur für Ihre Warmwasserbereitung, sondern darüber hinaus auch zur Heizungsunterstützung. In diesem Artikel erfahren Sie alles über die Solarheizung, Kosten, Fördermöglichkeiten sowie Vor-, Nachteile und was Sie bei der Planung beachten sollten.
Georgina Motzke
Dieser Artikel wurde von
Georgina Motzke für www.solaranlagen-portal.com verfasst.
Solar Solarenergie nutzen Solarheizung
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Inhaltsverzeichnis:

Solarheizung: Solarthermiekollektor auf Dach

Solarthermie eignet sich sowohl für die Warmwasserbereitung als auch zur zusätzlichen Heizungsunterstützung. | Foto © Christian, Adobe Stock

Überblick solares Heizen: Vorteile und Nachteile

Eine Solarheizung gilt als umweltfreundliche Ergänzung zu Ihrem herkömmlichen Wärmeerzeuger. Welche Vor- und Nachteile Sie auf den ersten Blick bringt, zeigt Ihnen die folgende Tabelle:

Vorteile einer SolarheizungNachteile einer Solarheizung
Umweltfreundlich durch SolarbetriebAbhängigkeit von Sonnenlicht
Unterstützendes Heizsystem zur Verringerung der Heizkostenzusätzlicher Platz für Kollektoren und Speicher erforderlich
größere Unabhängigkeit von fossilen BrennstoffenKosten für die Anschaffung von durchschnittlich 7.000 bis 10.000 Euro
lange Lebensdauerfinanzielle Amortisation erst nach durchschnittlich 15 bis 18 Jahren
vielfältige Kombinationsmöglichkeiten, etwa als Gas-Hybridheizung oder in Kombination mit einer Pelletheizungnotwendige Umbauten erforderlich (Kollektoren, Speicher, Installation von Leitungen, Rohren, etc.)
staatliche Fördermöglichkeiten durch BEG 

Heizung mit Solar: Funktion von Solarheizungen

Solar ist nicht gleich solar. Denn während bei Photovoltaik die Solarstrahlung zur Stromgenerierung (Solarstrom) genutzt wird, wandelt Solarthermie die Sonnenstrahlen in nutzbare Wärme um. Zwar besteht auch die Möglichkeit, mit Photovoltaik zu heizen, doch bezieht sich dies auf das Betreiben einer Elektroheizung mit dem solar gewonnenen Strom. Auch ein PV-Heizstab ist hier möglich. Informieren Sie sich am besten bereits im Vorfeld darüber, ob sich in Ihrem Fall Photovoltaik oder Solarthermie anbietet.

Die Funktionsweise einer Solarheizung ist einfach erklärt: Sonnenstrahlen treffen auf die Solarkollektoren, die sich üblicherweise auf Ihrem Dach befinden. Die dort gewonnene Wärme gelangt anschließend über ein Kreislaufsystem, in dem sich eine Wärmeträgerflüssigkeit befindet, in Ihren Wärmespeicher. Dort überträgt ein Wärmetauscher die Wärme auf Ihr Brauch- sowie Heizwasser.

Nutzungsmöglichkeiten Solarthermie

Solarthermie ermöglicht Ihnen zwei unterschiedliche Nutzungsmöglichkeiten. Abhängig von Ihrem individuellen Verbrauch und den alternativen Heizkosten sollten Sie sich bereits während der Planung darüber Gedanken machen, welche Variante für Sie lukrativer ist:

  1. Solaranlagen zur reinen Warmwasserbereitung
  2. Solarheizungen zur Warmwasserbereitung und zusätzlichen Heizungsunterstützung

Sowohl solares Warmwasser als auch die Solarheizung bringen ihre Vor- und Nachteile. Bei einer Nachrüstung Ihres bestehenden Heizsystems können neben einer langfristigen Ersparnis von Heizkosten zusätzlich umweltschädliche Emissionen verringert werden. Darüber hinaus schonen Sie Ihr bestehendes Heizsystem, verringern den Verschleiß und erzielen dadurch eine höhere Lebenserwartung der Heizung.

Warmwasser Solar: Gegenüberstellung von Solaranlage für Warmwasser und Solaranlage zur Heizungsunterstützung

Die Abbildung zeigt die Solarkreisläufe beider Nutzungsmöglichkeiten von Solarthermie: die thermische Solaranlage für Warmwasser (links) sowie zusätzlich zur Heizungsunterstützung (rechts). | Abbildung: © Agentur für Erneuerbare Energien

Die Solarheizung als Hybridlösung

Sie möchten Ihr Heizungssystem mit Solarthermie unterstützen? Die Solaranlage wird dabei in Kombination mit einer oder mehreren anderen Komponenten genutzt. Dazu werden Solarkollektoren sowie ein Speichersystem installiert. Die durch Sonnenenergie generierte Wärme gelangt über den Heizkreislauf mithilfe einer Solarpumpe in den Solarspeicher. Für den Betrieb der Pumpe benötigen Sie Strom, darüber hinaus ist jedoch keine zusätzliche Energie notwendig, um die Solarheizung zu betreiben. Damit bildet sie eine kostengünstige Komponente des Systems in Bezug auf die Betriebskosten.

Bei ausreichend vorhandener Sonnenenergie decken Sie im Sommer bis zu 100 Prozent Ihres Bedarfs an warmem Wasser und Heizenergie ab. In der kalten Jahreszeit, wenn Ihr Wärmebedarf steigt und die Solarstrahlung nachlässt, springt Ihr bestehendes Heizsystem ein. Es deckt den Energiebedarf, den die Solarheizung nicht bewerkstelligen kann.

Die hybride Heizung bietet den Vorteil, dass sie flexibel auf Ihre individuellen Bedürfnisse angepasst werden kann. Je nach Bedarf an Wärme wird das System in Kombination mit Ihrer konventionellen Heizung auf Ihr Gebäude ausgelegt.

Kostenfaktoren für solares Heizen

Die Kosten für Solarthermie belaufen sich im Schnitt auf etwa 7.000 bis 10.000 Euro – abhängig von der konkreten Auslegung der Anlage. Die zwei ausschlaggebenden Posten bei den Anschaffungskosten sind zum einen die Solarkollektoren, zum anderen die Preise für den Kombispeicher.

Kosten für Solarkollektoren

Die gängigsten Kollektoren, die für Sie infrage kommen, sind Flachkollektoren und Vakuumröhrenkollektoren. Die benötigte Wärme trifft in Form von Sonnenstrahlen auf die Kollektorfläche und gelangt anschließend über den Wasserkreislauf zu Ihrer Speichervorrichtung. Die beiden Kollektorarten unterscheiden sich hierbei vorrangig in ihrer Effizienz und folglich in Ihrem Preis voneinander.

Rechnen Sie für Flachkollektoren mit einem durchschnittlichen Preis von etwa 300 Euro pro Quadratmeter Kollektorfläche. Bei Röhrenkollektoren liegen Sie hier bei etwa 600 EuroTipp: Wie Sie die benötigte Fläche berechnen, erfahren Sie weiter unten in diesem Artikel.

Kostenfaktor Wärmespeicher

Abhängig von der Personenanzahl im Haushalt sowie der zu beheizenden Wohnfläche fällt die Größe des Kombispeichers aus. Dieser trennt das erwärmte Brauchwasser vom Heizkreislauf und fällt entsprechend größer aus, als wenn Sie die Solarthermieanlage lediglich zur Trinkwassererwärmung nutzen würden.

Für einen beispielhaften Vier-Personen-Haushalt rechnen Sie mit einer Speichergröße von etwa 700 bis 1.000 Litern Fassungsvermögen. Ein solcher Solarspeicher kostet durchschnittlich 1.500 bis 3.000 Euro.

Solare Heizung: Rechenbeispiel

Die folgende Tabelle zeigt Ihnen ein Beispiel für eine mögliche Kostenaufstellung einer Solarheizung. Es orientiert sich an dem durchschnittlichen Verbrauch eines Vier-Personen-Haushalts, der ein Einfamilienhaus mit einer zu beheizenden Wohnfläche von etwa 120 Quadratmetern bewohnt.

PostenKosten
Flachkollektoren (ca. 9 qm)2.700 Euro
Solarspeicher (ca. 900 l)2.000 Euro
weitere Komponenten (Rohre, Pumpe, Regler, etc.)1.500 Euro
Montage & Installation2.000 Euro
Gesamtkosten8.200 Euro

Bedenken Sie: Hierbei handelt es sich lediglich um eine Beispielrechnung. Die konkreten Kosten sind beispielsweise abhängig vom Hersteller, der Auslegung der Anlage oder der Wahl Ihres Fachbetriebs.

Amortisation & Ersparnisse der Solarheizung

Zwar kann eine Solarheizung je nach Auslegung mit hohen Investitionskosten verbunden sein, doch kann sie sich dennoch langfristig für Sie rechnen. Zudem sollten Sie nicht vergessen, dass es sich um eine Investition in die Umwelt handelt, da Emissionen verringert werden.

Bedenken Sie jedoch: Solarheizungen decken nicht den gesamten Wärmebedarf. Denn während die Solarenergie im Sommer deutlich höher als im Winter ausfällt und Ihren Bedarf bis zu 100 Prozent decken kann, fällt die Bilanz in der kalten Jahreszeit weniger effizient aus. Ihr bestehendes Heizsystem übernimmt die Generierung der zusätzlich benötigten Wärme auf konventionelle Art. Über das Jahr gerechnet führt dies zu einer Ungleichgewichtung der Bedarfsdeckung im Jahresverlauf.

Warmwasser Solar: Grafik von Bedarf und Deckung des Warmwassers

Verhältnis zwischen Jahresertrag einer Warmwasser-Solaranlage und dem Wärmebedarf an Warmwasser

Unterm Strich ergibt sich eine durchschnittliche Bedarfsdeckung von etwa 60 Prozent bei der Brauchwassererwärmung durch Solarthermieanlagen. Bei der Unterstützung der Heizung sind im Schnitt 20 bis 30 Prozent über das Jahr gerechnet möglich.

Solarheizung: Bedarfsdeckung

Verhältnis zwischen Jahresertrag einer Solarheizung und dem Wärmebedarf für Raumheizung und Warmwasser

Je nachdem, wie hoch die Preise für den Brennstoff Ihres herkömmlichen Heizsystems, die Investitionskosten der Solarheizung sowie die Nutzungsdauer der Anlage ausfallen, fällt auch die Amortisationszeit der Anlage aus. Diese bewegt sich durchschnittlich zwischen 15 und 18 Jahren.

Fördermittel nutzen

Das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle bietet Ihnen im Rahmen der Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) eine lukrative Förderung für Solarthermie. Ein maximaler Fördersatz von 35 Prozent ist hier möglich. Dabei liegt der Regelfördersatz bei 25 Prozent für Solarkollektoranlagen. Ersetzen Sie jedoch darüber hinaus eine alte Ölheizung, Nachtspeicher-, Kohle- oder Gasheizung, erhalten Sie einen zusätzlichen Bonus von zehn Prozent.

Folgende Tabelle zeigt Ihnen eine mögliche Beispielrechnung:

Kosten der Solarheizung 9.000 Euro
Förderung durch BEG25 Prozent- 2.250 Euro
Gesamtkosten 6.750 Euro

Gut zu wissen: Entscheiden Sie sich dazu, Ihre bestehende Heizung gegen eine Wärmepumpe auszutauschen, beträgt der Fördersatz 25 Prozent. Nutzt diese ein natürliches Kältemittel oder als Wärmequelle Wasser, Erdreich oder Abwasser, erhalten Sie weitere fünf Prozent.

Die Förderung kann in diesem Fall folgendermaßen ausfallen:

Kosten der Solarheizung 9.000 Euro
Kosten Luftwärmepumpe mit natürlichem Kältemittel 12.000 Euro
Förderung durch BEG30 Prozent- 6.300 Euro
Austauschprämie für fossilen Wärmeerzeuger10 Prozent- 2.100 Euro
Gesamtkosten 12.600 Euro
Ersparnis durch Förderung 8.400 Euro

Neben der BEG haben Sie die Möglichkeit, die Anschaffungskosten Ihrer Solarheizung durch die KfW fördern zu lassen. Dies ist jedoch nur im Rahmen einer umfassenden energetischen Sanierung zum Effizienzhaus realisierbar.

Voraussetzung & Planung der Solarheizung

Dient Solarthermie nicht nur der Warmwasserbereitung, sondern darüber hinaus auch der Heizungsunterstützung, gilt es einige Dinge im Vorfeld zu beachten:

  • Ermitteln Sie Ihren Bedarf
  • Legen Sie die Kollektorfläche und die Größe des Wärmespeichers dementsprechend aus
  • Sind Dachausrichtung und Dachneigung geeignet für eine Solarheizung?
  • Findet eine Verschattung der vorgesehenen Dachfläche statt?

Warmwasserverbrauch ermitteln

Im ersten Schritt ist es wichtig, dass Sie Ihren Bedarf ermitteln. Denn abhängig von der errechneten Menge an Warmwasser, das Sie benötigen, berechnet sich bereits ein Teil der Größe der Kollektorfläche sowie des Solarspeichers.

Wichtig: Stellen Sie sich zusätzlich zu Ihrem Verbrauch die Frage, ob sich dieser in den kommenden Jahren verändert. Beispielsweise durch Untervermietung oder Familienplanung. Das verhindert zusätzliche Kosten durch eine eventuelle Nachrüstung der Solarheizung.

Um eine schnellstmögliche Amortisation zu erreichen, ist es wichtig, dass Sie Ihren Verbrauch möglichst konkret ermitteln und die Anlage entsprechend auslegen. Nur dann arbeitet sie wirtschaftlich und bietet Ihnen den bestmöglichen Nutzen. 

Als Faustformel gelten bei der Brauchwasserbereitung im Schnitt etwa 60 bis 80 Liter Warmwasser pro Person am Tag. Der ausreichend große Puffer stellt sicher, dass Sie auch über warmes Wasser verfügen, wenn die Sonne einmal nicht scheint. Um Ihren individuellen Verbrauch zu ermitteln, empfiehlt es sich, über einen gewissen Zeitraum den Warmwasserzähler zurate zu ziehen und die Werte anschließend hochzurechnen.

Größe der Solarkollektorfläche: Warmwasser & Heizung

Die gängigsten Kollektorarten sind Flachkollektoren und Vakuumröhrenkollektoren. Beide kommen für die Verwendung einer Solarheizung infrage. Für welche Art Sie sich entscheiden, hängt von Ihren individuellen Wünschen ab.

Flachkollektoren sind eine beliebte Kollektorart, die über einen einfachen und robusten Aufbau verfügen. Sie bieten eine effektive Wirkung bei vergleichsweise günstigen Anschaffungskosten. Vakuumröhrenkollektoren bestehen hingegen aus einzelnen Röhren, in denen ein Vakuum herrscht. Sie arbeiten effizienter als Flachkollektoren, da aufgrund ihrer Bauweise ein geringerer Wärmeverlust entsteht. Gleichzeitig arbeiten sie auch bei hohen Temperaturen sehr effektiv, sind jedoch im Vergleich teurer in der Anschaffung.

Tipp: Steht Ihnen nur eine begrenzte Dachfläche zur Verfügung oder befindet sich bereits eine PV-Anlage in Betrieb, eignen sich Röhrenkollektoren, da sie deutlich weniger Platz benötigen.

Berechnung der Kollektorfläche

Für die Berechnung der Kollektorfläche für eine Solarheizung orientieren Sie sich an folgenden Richtwerten:

  • Flachkollektoren: etwa 2,25 Quadratmeter pro Person
  • Vakuumröhrenkollektoren: etwa 1,75 Quadratmeter pro Person

Bei einer Beispielrechnung für vier Personen ergibt sich hierbei eine Kollektorfläche von etwa neun Quadratmetern bei der Verwendung von Flachkollektoren. Möchten Sie Röhrenkollektoren nutzen, ergibt sich eine Fläche von etwa sieben Quadratmetern.

Größe des Kombispeichers

Ein Speicher gewährleistet, dass Sie zu jeder Zeit über warmes Wasser für Ihre Heizung und als Brauchwasser verfügen – auch wenn die Sonne einmal nicht scheint, etwa an regnerischen Tagen oder in der Nacht. Nutzen Sie Solarthermie sowohl zur Warmwasserbereitung als auch als Solarheizung, benötigen Sie einen Kombispeicher. Dieser ist zum einen größer als ein Speicher zur reinen Brauchwasserbereitung, zum anderen trennt er den Heizwasserkreislauf vom übrigen Warmwasserspeicher.

Um die Größe Ihres Pufferspeichers zu berechnen, ermitteln Sie die zu beheizende Wohnfläche. Für die Solarheizung gilt: Pro 0,8 Quadratmeter Wohnfläche benötigen Sie etwa einen Quadratmeter Kollektorfläche. Für etwa 120 Quadratmeter Wohnfläche ergibt sich eine Kollektorfläche von etwa 9,6 Quadratmetern. Ein Puffervolumen von etwa 50 bis 80 Litern pro Quadratmeter Kollektorfläche ergibt eine Speichergröße von durchschnittlich 480 bis 800 Litern Fassungsvermögen.

Für eine kombinierte Nutzung aus Brauchwasserbereitung und Heizungsunterstützung addiert sich zusätzlich das Fassungsvermögen für Ihr Trinkwasser. Bei unserem Beispielhaushalt mit vier Personen liegt der Bedarf – wie weiter oben bereits berechnet – bei etwa 240 bis 320 Litern. Insgesamt benötigen Sie demnach einen Kombispeicher mit einem durchschnittlichen Fassungsvermögen von etwa 700 bis 1.100 Litern.

Wichtig: Hierbei handelt es sich lediglich um Richtwerte und Beispielrechnungen. Die Berechnung Ihres konkreten Verbrauchs und der daraus resultierenden Speichergröße ist von weiteren Faktoren wie etwa dem Zustand Ihres Gebäudes abhängig. Ein Fachbetrieb schaut sich vor Ort Ihre individuellen Voraussetzungen an und gibt Ihnen Aufschluss.

Sonneneinstrahlung, Dachneigung & Einstrahlwinkel

Die Energie der Sonneneinstrahlung ist abhängig vom Standort. So sind in Deutschland im Schnitt etwa 900 Kilowattstunden pro Quadratmeter (im Norden des Landes) bis etwa 1.200 Kilowattstunden pro Quadratmeter (im Süden des Landes) möglich. Die konkrete Höhe der Sonnenenergie ist maßgeblich für den Ertrag Ihrer Solaranlage.

Warmwasser Solar: Globalstrahlungskarte Deutschland 2022

Die Abbildung zeigt die durchschnittliche Globalstrahlung 2022 in Deutschland. | Bildquelle © Deutscher Wetterdienst

Auch die Dachausrichtung ist von Belang, wenn es um den Ertrag Ihrer Solarheizung geht. Dabei erzielt eine Südausrichtung bei optimalen Bedingungen die besten Ergebnisse. Doch auch Süd-Ost und Süd-West Ausrichtungen können sich für Sie lohnen. Hinweis: Abweichungen von etwa 30 bis 45 Grad mindern Ihre Erträge im Schnitt um bis zu fünf Prozent. 

Gleichzeitig sollten Sie die Dachneigung nicht außer Acht lassen. Der optimale Neigungswinkel der Kollektoren für Solarheizungen beträgt 45 bis 70 Grad und unterscheidet sich damit geringfügig vom optimalen Neigungswinkel für solarthermische Anlagen, die lediglich der Warmwasserbereitung dienen (30 bis 45 Grad). Grund dafür: Für die Heizungsunterstützung nutzen Solarheizungen die tief stehende Sonne während der Übergangszeit besser aus und die Kollektoren können höhere Erträge erzielen.

Warmwasser Solar: Grafik über Neigungswinkel und Ausrichtung von Kollektoren bei Solaranlage Warmwasser

Grafik über Solarstrahlung bei gewissen Neigungswinkeln sowie Himmelsausrichtung. | Grafik © Wirtschaftsministerium Baden-Württemberg

Vermeiden Sie eine Verschattung der Kollektorflächen! Denn abhängig von der Umgebung können benachbarte Gebäude, Masten, Bäume oder Berge einen Schatten auf die Kollektoren werfen und dadurch den Ertrag deutlich mindern. Auch Schornsteine oder Satellitenschüsseln können in diesem Zusammenhang problematisch sein, wenn die Anlage aufgrund dessen unwirtschaftlich wird. Eine Verschattungsanalyse im Vorfeld kann hier Abhilfe schaffen.

Warmwasser Solar: Verschattung der Kollektoren

Verschattung von Solarkollektoren senkt trotz optimaler Ausrichtung den Ertrag. | Abbildung © AngelaStolle, Adobe Stock

Fazit: Lohnt sich die solare Heizungsunterstützung?

Ob sich eine Solarheizung in Ihrem individuellen Fall lohnt, hängt von unterschiedlichen Faktoren ab:

  • Wie viele Personen leben in Ihrem Haushalt?
  • Wie hoch ist Ihr Heiz- und Warmwasserbedarf?
  • Wie groß ist die zu beheizende Wohnfläche?
  • Wie viel Platz bietet Ihr Dach? Haben Sie alternativ eine Fläche, auf die Sie ausweichen können (z. B. Freifläche im Garten, auf einem Gartenhaus, an der Hausfassade)?
  • Wie ist Ihr Dach ausgerichtet?
  • Liegt eine mögliche Verschattung vor?

Oftmals bietet Solarthermie zur Heizungsunterstützung jedoch eine gute Möglichkeit, um langfristig Energiekosten einzusparen. Darüber hinaus sollten Sie den positiven Nutzen für die Umwelt nicht außer Acht lassen. Denn durch Solarthermie werden schädliche Emissionen verringert und Kohlenstoffdioxid eingespart.

Sie decken nicht nur einen Anteil von bis zu 60 Prozent Ihres Warmwasserbedarfs, auch die Heizlast wird zu einem nicht zu unterschätzenden Teil von etwa 20 bis 30 Prozent über das Jahr gerechnet gedeckt. So amortisiert sich die Anlage in durchschnittlich 15 bis 18 Jahren. Bei einer Lebensdauer der Kollektoren von mehr als 25 Jahren können Sie im Anschluss eine langfristige Einsparung erzielen.

Wichtig: Damit Solarheizungen wirtschaftlich arbeiten, ist es notwendig, dass sie genau auf Ihren Verbrauch und Ihre individuellen Bedürfnisse ausgelegt sind. Ein Fachbetrieb in Ihrer Nähe hilft Ihnen bei der Berechnung Ihres Bedarfs und informiert Sie über Kosten und das weitere Vorgehen. So finden Sie gemeinsam die bestmögliche Lösung.

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