Solarthermie nutzt die Wärme der Sonne, um Wasser zu erwärmen. Kollektoren auf dem Dach nehmen die Strahlung auf, eine Flüssigkeit transportiert die Wärme in einen Speicher im Haus. Je nach Auslegung liefert die Anlage einen Teil des Warmwassers oder unterstützt zusätzlich die Heizung. Sie ersetzt die Heizung in aller Regel nicht, sondern entlastet sie. Ob sich das lohnt, hängt vor allem von Dach, Warmwasserbedarf und vorhandener Heiztechnik ab.
So funktioniert eine Solarthermieanlage
Eine Anlage besteht aus wenigen Hauptbauteilen, die als geschlossener Kreislauf zusammenarbeiten:
- Kollektor: Ein dunkler Absorber auf dem Dach wandelt Sonnenstrahlung in Wärme um und gibt sie an die Flüssigkeit in feinen Rohren ab.
- Solarkreis: Gedämmte Leitungen verbinden Kollektor und Speicher. Darin zirkuliert eine Solarflüssigkeit, meist ein Gemisch aus Wasser und Frostschutzmittel, das auch vor Korrosion schützt.
- Solarstation: Sie sitzt meist neben dem Speicher und bündelt Pumpe, Manometer, Sicherheitsventil, Rückflussverhinderer, Durchflussanzeige und Anschlüsse zum Füllen und Entlüften. Dazu gehört ein eigenes Ausdehnungsgefäß.
- Regelung: Sie vergleicht die Temperatur im Kollektor mit der im Speicher. Ist der Kollektor um einen eingestellten Wert wärmer, startet die Pumpe. Gleicht sich die Temperatur an, schaltet sie wieder ab.
- Speicher: Ein Wärmetauscher im unteren Bereich überträgt die Sonnenwärme an das Speicherwasser. Den oberen Teil heizt bei Bedarf die vorhandene Heizung nach.
Die Solarflüssigkeit kommt nicht mit dem Trinkwasser in Berührung. Sie bleibt im eigenen Kreis und gibt ihre Wärme nur über den Wärmetauscher ab.
Flachkollektor oder Röhrenkollektor
Auf Dächern sind zwei Bauarten verbreitet. Welche besser passt, hängt von Dachfläche, Nutzung und Budget ab, weniger von einer grundsätzlichen Überlegenheit.
| Merkmal | Flachkollektor | Vakuumröhrenkollektor |
|---|---|---|
| Aufbau | Absorber unter Glas in gedämmtem Gehäuse | Absorber in luftleeren Glasröhren |
| Wärmeverluste | höher, vor allem bei Kälte | geringer durch Vakuumdämmung |
| Ertrag je Fläche | gut bei Sonne und Wärme | höher bei niedrigen Außentemperaturen |
| Typischer Einsatz | Warmwasser, ausreichend Dachfläche | wenig Fläche, Heizungsunterstützung |
Röhrenkollektoren erreichen im Stillstand sehr hohe Temperaturen. Das stellt höhere Anforderungen an Solarflüssigkeit, Ausdehnungsgefäß und Leitungsdämmung. Eine sorgfältige Auslegung ist bei beiden Bauarten wichtiger als die Wahl des Typs.
Nur Warmwasser oder auch Heizungsunterstützung
Solare Warmwasserbereitung
Die einfachste Form erwärmt nur Trinkwasser. Dafür genügt meist ein bivalenter Warmwasserspeicher mit zwei Wärmetauschern: unten für die Sonne, oben für die Heizung. Im Sommer kann die Anlage einen großen Teil des Warmwassers liefern, in den Wintermonaten wenig. Der Kessel muss in dieser Zeit seltener für Warmwasser anspringen. Weil die Temperatur im Speicher je nach Sonne schwankt, bleibt der Schutz vor Legionellen ein Thema – mehr dazu unter Legionellen und Warmwassertemperatur.
Heizungsunterstützung
Soll die Anlage auch zur Raumwärme beitragen, braucht sie mehr Kollektorfläche und einen größeren Speicher, meist einen Puffer- oder Kombispeicher. Der Nutzen liegt vor allem in der Übergangszeit im Frühjahr und Herbst. Im Hochwinter ist der Ertrag gering, genau dann, wenn der Wärmebedarf am höchsten ist. Wie ein solcher Speicher aufgebaut ist und wann er sinnvoll ist, erklärt der Ratgeber Pufferspeicher. Heizungsunterstützung lohnt eher in Häusern mit niedrigen Vorlauftemperaturen, etwa mit Fußbodenheizung oder großen Heizkörpern.
Kombination mit Gas, Wärmepumpe und Speicher
Solarthermie arbeitet immer mit einem zweiten Wärmeerzeuger zusammen. Die häufigste Kombination im Bestand ist eine Gas-Brennwertheizung. Sie heizt den oberen Speicherteil nach, wenn die Sonne nicht reicht. Ein Vorteil: Ein solar vorgewärmter Speicher senkt die Laufzeit des Kessels im Sommer, in der er sonst nur für Warmwasser kurz taktet. Wie ein Brennwertgerät arbeitet, steht im Beitrag Brennwerttherme. Technisch zählt eine solche Anlage zu den Hybridsystemen; die verbreitetere Kombination aus Wärmepumpe und Gas behandelt der Ratgeber Hybridheizung.
Mit einer Wärmepumpe lässt sich Solarthermie ebenfalls verbinden. Beide liefern ihre beste Leistung aber oft in denselben warmen Monaten. Ob sich der zusätzliche Aufwand rechnet, hängt deshalb stark vom Einzelfall ab. Wer ohnehin plant, das Heizsystem zu erneuern, sollte Solarthermie von Anfang an in die Heizungsmodernisierung einbeziehen, statt sie später an einen ungeeigneten Speicher anzuschließen.
Abgrenzung zu Photovoltaik
Die Begriffe werden oft verwechselt. Solarthermie erzeugt Wärme, Photovoltaik erzeugt Strom. Beide konkurrieren um dieselbe Dachfläche. Mit Solarstrom lässt sich ebenfalls Warmwasser bereiten, etwa über eine Wärmepumpe oder einen Heizstab. Diesen Weg beschreibt der Ratgeber Warmwasser-Wärmepumpe. Daneben gibt es Hybridkollektoren, die Strom und Wärme in einem Modul gewinnen. Welche Lösung für ein Dach sinnvoller ist, hängt von Strom- und Wärmebedarf, vorhandener Heizung und Platz ab. Eine pauschale Antwort gibt es nicht.
Voraussetzungen an Dach und Haus
- Ausrichtung und Neigung: Am günstigsten ist ein Dach nach Süden. Ost- oder Westdächer sind möglich, brauchen aber meist mehr Kollektorfläche.
- Verschattung: Schornsteine, Gauben, Bäume oder höhere Nachbarhäuser können den Ertrag spürbar mindern, vor allem in den Morgen- und Abendstunden.
- Dach und Statik: Dacheindeckung und Tragwerk müssen Montage und Zusatzlast aufnehmen. Steht ohnehin eine Dachsanierung an, ist das ein guter Zeitpunkt.
- Platz für den Speicher: Ein Solarspeicher ist größer als viele herkömmliche Warmwasserspeicher. Raumhöhe, Türbreite und Tragfähigkeit des Bodens spielen eine Rolle.
- Leitungsweg: Vorlauf und Rücklauf müssen gedämmt vom Dach bis zum Speicher geführt werden, etwa durch einen stillgelegten Schornstein oder einen Schacht. Lange Wege kosten Wärme.
Besonderheiten im Altbau und Mehrfamilienhaus
In Berliner Altbauten stellt sich zuerst die Frage, wie das Haus beheizt wird. Viele Wohnungen haben eine eigene Gasetagenheizung ohne zentralen Speicher im Keller. Eine Solaranlage auf dem Dach lässt sich daran nur schwer anbinden. Realistischer ist Solarthermie meist dort, wo es eine zentrale Heizung oder Warmwasserbereitung gibt oder eine solche im Zuge einer Modernisierung entsteht.
Im Mehrfamilienhaus ist das Dach in der Regel Gemeinschaftseigentum. Eine Anlage braucht dann meist die Zustimmung der Eigentümergemeinschaft, oft vorbereitet über die Hausverwaltung. Bei denkmalgeschützten Gebäuden oder in Gebieten mit Gestaltungsvorgaben kann zusätzlich eine Abstimmung mit der zuständigen Behörde nötig sein. Was im konkreten Fall gilt, sollte vor der Planung geklärt werden. Mietwohnungen sind ein eigenes Thema, weil hier der Vermieter entscheidet.
Betrieb, Stagnation und Wartung
Eine Solarthermieanlage läuft weitgehend selbstständig. Einige Punkte verdienen trotzdem Aufmerksamkeit.
Stagnation im Sommer
Ist der Speicher voll geladen und wird kaum Wasser gezapft, schaltet die Pumpe ab. Die Flüssigkeit im Kollektor erhitzt sich weiter und kann verdampfen. Dieser Stillstand ist bei richtig geplanten Anlagen vorgesehen, belastet aber die Solarflüssigkeit. Häufige Stagnation lässt sie schneller altern.
Druck und Solarflüssigkeit
Am Manometer der Solarstation lässt sich der Anlagendruck ablesen. Der richtige Wert hängt von der Anlage ab und steht in der Dokumentation. Sinkt der Druck dauerhaft, kann ein Leck oder ein Defekt am Ausdehnungsgefäß dahinterstecken. Bei der Wartung prüft ein Fachbetrieb unter anderem Frostschutz und Zustand der Flüssigkeit, Druck, Pumpe, Regelung und Fühler. Gealterte Flüssigkeit wird getauscht, weil sie sonst ihren Schutz verliert. Wie oft eine Wartung sinnvoll ist, gibt der Hersteller vor. Ein Blick auf die Anzeige der Regelung verrät oft schon, ob die Anlage Wärme liefert. Läuft die Nachheizung im Sommer auffällig oft, lohnt sich die Prüfung des Warmwasserspeichers und der Solarregelung.
Lohnt sich Solarthermie?
Gute Bedingungen sind ein unverschattetes Süddach, ein spürbarer Warmwasserbedarf, eine zentrale Heizung mit passendem Speicher und kurze Leitungswege. Ungünstig sind kleine oder verschattete Dächer, sehr geringer Warmwasserverbrauch oder ein Heizsystem ohne sinnvolle Anbindung. Für Solarthermie gibt es je nach Programm Fördermöglichkeiten. Die Bedingungen ändern sich, deshalb sollten Sie die aktuellen Programme vor der Beauftragung prüfen. Ob ein Programm für Ihr Vorhaben infrage kommt, lässt sich in einer Fördermittelberatung klären. Am Ende ist Solarthermie kein Selbstzweck, sondern ein Baustein, der zum Gebäude und zur übrigen Heiztechnik passen muss.
