Was ist Solarthermie: Einführung & FAQ

Klimaneutral, kostenlos und unbegrenzt verfügbar: Die Nutzung der Sonne als erneuerbare Energiequelle hat viele Vorteile. Jährlich stehen in Deutschland pro Quadratmeter im Mittel 1.050 Kilowattstunden Sonnenenergie zur freien Verfügung. Mit dieser Energie lässt sich nicht nur Strom erzeugen, sondern auch Wärme für Heizung und Warmwasser. So leistet Solarthermie einen wichtigen Beitrag, den Verbrauch fossiler Energien zu senken und CO₂-Emissionen zu reduzieren.

ModernisierungsCheck: Solaranlage prüfen

Finden Sie heraus, ob sich eine Solarthermieanlage für Ihr Gebäude lohnt – und was Sie sonst noch für weniger Kosten und mehr Komfort tun können:

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Was ist Solarthermie: Definition

Der Begriff Solarthermie bedeutet: mit Sonnenenergie Wärme erzeugen; entweder zum Erwärmen des Trinkwassers oder zum Heizen. Dazu werden sogenannte Sonnenkollektoren verwendet. Die Solarthermie zeichnet sich durch eine besonders gute Ökobilanz aus.

Solarthermie einfach erklärt

Aus Sonnenenergie wird Wärme – das ist das einfache Prinzip der Solarthermie. Meist wird die Energie aus der Sonneneinstrahlung mit Hilfe von Kollektoren auf dem Dach eingefangen, in den Heizungskeller transportiert und dort für die Warmwasserbereitung oder zum Heizen genutzt. Die Technik für Solarthermie gilt als ausgereift und Sonne scheint in ganz Deutschland ausreichend.

Die Solarthermie hat somit das Potenzial, einen wesentlichen Beitrag zur Energiewende zu leisten. Dennoch sind solarthermische Anlagen auch heute noch nicht sonderlich weit verbreitet. Von den knapp 20 Millionen Wärmeerzeugern in Deutschland nutzen rund 2,6 Millionen Solarthermie. Das heißt, bei etwa 13 Prozent der Heizanlagen für Häuser und Wohnungen kommt Solarthermie aktuell zum Einsatz.

In der Regel deckt eine Solarthermieanlage den Bedarf an Heizenergie nicht vollständig, sondern wird mit einer herkömmlichen Heizung kombiniert. In sogenannten Sonnenhäusern ist die Solarthermie hingegen die wichtigste oder sogar einzige Heizquelle im Haus. Wegen des enormen Bedarfs an Speichervolumen und Kollektorfläche wird dieses Konzept allerdings eher selten umgesetzt; es lässt sich überdies meist nur in einem Neubau realisieren. Weitere Informationen finden Sie auch im „Ratgeber Heizung“ von der Verbraucherzentrale.

Wie funktioniert Solarthermie?

Eine Solarthermieanlage besteht im Wesentlichen aus den Solarkollektoren, einer Pumpe und einem Speicher. Ausgangspunkt der Anlage sind die Kollektoren, die meist auf dem Dach angebracht sind. In ihnen wird die Strahlungsenergie der Sonne eingefangen. Sie erwärmt eine Flüssigkeit, die sich in den Kollektoren befindet. Über eine Pumpe wird die erwärmte Flüssigkeit durch einen Rohrkreislauf in den Solarspeicher transportiert. Die Wärme wird gespeichert und kann schließlich mit Hilfe eines Wärmetauschers zur Erwärmung des Trinkwassers oder zur Unterstützung der Raumheizung genutzt werden. Solarspeicher können sich je nach Dimension und Auslegung der Solarthermieanlage unterscheiden.

Wie das Ganze im Detail aussieht, lesen Sie im Beitrag „Funktionsweise von Solarthermie”.

Solarthermie oder Photovoltaik? Unterschiede im Vergleich

Solarthermieanlagen wandeln Sonnenenergie in Wärme um. Photovoltaikanlagen machen aus Sonnenlicht elektrischen Strom. Dabei nutzen sie den physikalischen Effekt der Verarbeitung von Strom zu Licht mittels Leuchtdioden – nur umgekehrt. Der bei der Photovoltaik erzeugte Strom kann entweder im Haushalt verbraucht oder ins öffentliche Stromnetz eingespeist werden. Der/die Erzeuger*in erhält dafür eine gesetzlich vorgeschriebene Einspeisevergütung. Das heißt: Bei einer Photovoltaikanlage kann die erzeugte Energie voll genutzt werden.

Bei einer Solarthermieanlage hingegen wird besonders im Sommer mehr Sonnenenergie gesammelt, als genutzt werden kann. Denn: Die Wärme, die im Haushalt nicht benötigt wird, kann derzeit nicht in öffentliche Wärmenetze eingespeist werden. Außerdem ist die Speicherkapazität der meisten Anlagen nicht groß genug, um diese Wärme längere Zeit zu speichern.

Dazu kommt noch die unterschiedliche Entwicklung bei den Kosten: Photovoltaik (und Speicher dafür) sind in den vergangenen Jahren immer günstiger geworden. Für Solarthermie sind die Preise dagegen nicht gesunken. Deshalb spricht die größere Wirtschaftlichkeit meist für Photovoltaik – wie auch die Flexibilität beim Einsatzbereich und die einfachere Technik.

Unterschiede zwischen Solarthermie und Photovoltaik

Wenn Sie vor der Entscheidung zwischen Solarthermie und Photovoltaik stehen, sollten Sie verschiedene Faktoren berücksichtigen: zum Beispiel Ihren Energiebedarf, Ihr Budget und die zur Verfügung stehende Dachfläche. Eine Photovoltaik-Anlage ist vor allem dann attraktiv, wenn ein möglichst großer Anteil des erzeugten Stroms selbst verbraucht wird. Immer häufiger wird dabei der Strom auch zum Erwärmen des Trinkwassers genutzt.

Bei entsprechendem Budget und ausreichender Fläche ist es durchaus möglich, Solarthermie und Photovoltaik gleichzeitig auf einem Dach zu nutzen. Zudem existieren auch Hybridmodule, die beide Funktionen miteinander vereinen.

Für wen eignet sich Solarthermie?

Solarthermieanlagen lassen sich grundsätzlich sowohl auf Neu- als auch auf Altbauhäusern installieren. Am besten eignen sich stark geneigte Dächer mit einem Neigungswinkel von etwa 45 Grad und einer südlichen Ausrichtung. In diesem Fall sind die Installationskosten am geringsten und die Energieausbeute am höchsten. Werden Dächer mit westlicher oder östlicher Ausrichtung für Solaranlagen genutzt, ist eine etwas größere Kollektorfläche notwendig. Auf Flachdächern werden Solarkollektoren „aufgeständert“.

Wirtschaftlich kann sich eine Solarthermieanlage für Haushalte am ehesten ab drei bis vier Personen rentieren – und zwar vor allem dann, wenn sie einen großen Anteil des Warmwasserbedarfs deckt. Zudem eignet sich Solarthermie optimal für den Betrieb einer Fußbodenheizung. Photovoltaik ist in der Regel wirtschaftlicher bei einem überdurchschnittlichen Stromverbrauch, zum Beispiel durch Wärmepumpe und Elektroauto.

Steht bei Ihnen eine Modernisierung oder der Tausch der bestehenden Heizanlage an? Dann sollten Sie über den Einbau einer Solaranlage nachdenken. Sowohl für eine komplette Erneuerung als auch für eine teilweise Nachrüstung gibt es Förderprogramme vom Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA), der Förderbank KfW sowie Ländern, Kommunen und privaten Versorgern. Ob sich die Installation einer Solarthermieanlage in Ihrem konkreten Fall lohnt, können Sie mit dem interaktiven ModernisierungsCheck überprüfen. Dabei müssen auch Angaben zu Ihrer Heizung machen.

Stromverbrauch und Solarthermie

Eine Solarthermieanlage kann dazu beitragen, Ihren Stromverbrauch zu senken. Zum Beispiel, indem Sie Ihre Waschmaschine und den Geschirrspüler direkt ans Warmwasser anschließen – vorausgesetzt, sie sind dafür geeignet. In diesem Fall übernimmt die Solarthermieanlage die Erwärmung des Brauchwassers. Die in den Haushaltsgeräten integrierten Elektroheizungen, die oft einen hohen Stromverbrauch haben, werden nicht mehr benötigt. So verbrauchen Sie deutlich weniger Strom.

Auch die Solarthermieanlage selbst verbraucht Strom – vor allem zum Pumpen der Solarflüssigkeit. Deswegen ist auf ein besonders effizientes Modell zu achten. Bei älteren Solarthermieanlagen kann es sinnvoll sein, die Solarpumpe auszutauschen. Denn neue Pumpen sind meist wesentlich effizienter als alte Pumpen.

Vor- und Nachteile von Solarthermie

Moderne Solarthermieanlagen bieten zahlreiche Vorteile, haben allerdings auch ein paar Schattenseiten, wie die folgende Tabelle veranschaulicht.

Geschichte der Solarthermie

Bereits die alten Ägypter*innen und Mesopotamier*innen sowie die frühen Hochkulturen Südamerikas nutzten die Wärme der Sonnenstrahlen. Ihre Gebäude hatten eine spezielle Architektur: Fenster und Türen waren so positioniert, dass die Sonnenwärme aufgenommen und im Gebäude gespeichert werden konnte. Auch das Grundprinzip der Solarthermie half den Menschen bereits seit der Antike. Schon 800 vor Christus kamen einfache Solarspiegel zum Einsatz, um Sonnenstrahlen auf einen Punkt zu fokussieren und so Wasser zu erwärmen.

Die Vorläufer der heutigen Sonnenkollektoren erfand der Schweizer Naturforscher Horace-Bénédict de Saussure im 18. Jahrhundert. Der von ihm entworfene Prototyp des Flachkollektors mit Glasabdeckung erzielte bereits Temperaturen von bis zu 83 Grad Celsius und hat sich in seiner Bauart bis heute kaum verändert. De Saussure nutzte darüber hinaus das Prinzip der Solarthermie für den Betrieb von Gewächshäusern.

Ein Wendepunkt in der jüngeren Geschichte der Solarthermie war die erste Ölkrise. Stark steigende Preise für Erdöl führten dazu, dass Mitte der 1970er Jahre erste umfassende Konzepte entwickelt wurden, um Solarthermie für die Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung zu nutzen.

Zukunft der Solarthermie

Es gibt einige Faktoren, die für eine vielversprechende Zukunft und eine breitere Nutzung der Solarthermie sprechen. Dazu zählt, dass sie in Wohnhäusern auf eine recht einfache Art und Weise große Teile des Wärmebedarfs decken kann. Zudem könnten mit Solarthermie der Bedarf an fossilen Energieträgern und damit auch die CO₂-Emissionen deutlich gesenkt werden.

Ein Problem: Die erzeugte Wärme muss bisher immer vom/von der Erzeuger*in selbst verbraucht werden. Doch einige Entwickler*innen arbeiten an großen Anlagen mit saisonalen Speichern und der Möglichkeit, Solarwärme in Nah- und Fernwärmenetze einzuspeisen. Dadurch würde sich die Rentabilität von Solarthermieanlagen in Zukunft deutlich erhöhen. Ein Beispiel dafür ist die größte Solarthermieanlage Deutschlands, die gerade in Leipzig entsteht.

Manche Firmen setzen bereits heute auf sogenannte solare Großanlagen. Diese Anlagen besitzen Absorptionskältemaschinen, um Solarwärme zur Kühlung von Räumen und Gebäuden zu nutzen. Auch Solarthermie-Kraftwerke werden kontinuierlich weiterentwickelt. In ihnen wird Sonnenlicht gebündelt, um mit dem daraus entstehenden Wasserdampf Stromgeneratoren anzutreiben. Als besonders zukunftsweisend galt lange das vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt entwickelte Solarturmkraftwerk, das mit einer innovativen Technologie und höheren Temperaturen arbeitet und so bessere solare Wirkungsgrade erzielt. Inzwischen gibt es größere Solarturmkraftwerke und vielversprechende neue Ansätze.

Lohnt sich Solarthermie?

Ob sich Solarthermie lohnt, hängt von unterschiedlichen Faktoren ab. Dazu zählen zum Beispiel die Ausrichtung des Dachs, die Größe des Hauses, die Anzahl der Familienmitglieder und nicht zuletzt die Höhe verfügbarer Fördermittel. Mit dem interaktiven ModernisierungsCheck können Sie prüfen, ob sich Solarthermie für Sie lohnt. Für eine genaue Berechnung müssen Sie bei dem Check auch einige Daten rund um Ihre Heizanlage eingeben. Konkrete Beispiele finden Sie im Praxistest-Solarthermie-Artikel zum Thema Monitoring und Alltagsfragen.

Wie viel CO₂ lässt sich durch Solarthermie sparen?

Mit einer Solarthermieanlage können Sie nicht nur Ihre Heizkosten senken, sondern auch Ihre CO₂-Emissionen deutlich reduzieren. Im Vergleich zum Heizen mit Gas spart Solarthermie etwa 200 Gramm CO₂ pro Kilowattstunde Nutzwärme.

Ein Beispiel für den Jahresverbrauch in einem 140 Quadratmeter großen Einfamilienhaus mit vier Bewohner*innen: Mit Solarthermie für Warmwasser sparen Sie bei einer Anlage mit sechs Quadratmetern Flachkollektoren und einem 300-Liter-Speicher jährlich rund 400 Kilogramm CO₂. Um die gleiche Menge CO₂ zu binden, müssten Sie etwa 30 Bäume pflanzen, hegen und pflegen.

Wenn Sie im selben Gebäude Solarthermie für Heizung und Warmwasser installieren (mit 15 Quadratmetern Flachkollektoren und einem 1.000-Liter-Speicher) ist eine CO₂-Ersparnis von 640 Kilogramm möglich. Um diese Menge CO₂ zu kompensieren, müssten Sie mehr als 50 Bäume pflanzen. Weitere Beispiele zu CO₂-Einsparungen finden Sie bei unserem Praxistest Solarthermie.

Solarthermieanlage selbst bauen

Im Internet kursieren einige Anleitungen, um Solarkollektoren selbst zu bauen. Das ist zwar möglich – aber in Punkto Kapazität und Effizienz ist eine solche Anlage Marke Eigenbau allerdings nicht mit einer professionellen Solarthermieanlage zu vergleichen. Außerdem gilt: Selbst gebaute Solarthermieanlagen werden vom BAFA oder der KfW nicht gefördert.

Dennoch können beispielsweise Pool-Kollektoren von Hausbesitzer*innen mit handwerklichem Geschick selbst aufgebaut werden. Und auch beim Einbau einer Solarthermieanlage für Heizung und Warmwasser spricht nichts dagegen, bestimmte Arbeiten selbst zu erledigen und so die Installationskosten zu senken. Angefangen von Wanddurchbrüchen für die Solarthermieleitung vor der Installation bis zu Malerarbeiten nach dem Einbau.

Kühlung mit Solarthermie: Geht das wirklich?

Klimaanlagen verbrauchen in der Regel sehr viel Strom und nutzen oft klimaschädigende Kältemittel. Kühlen ist jedoch auch mit Hilfe von heißem Wasser möglich, also mit Solarthermie. Der Vorteil: Am größten ist der Kältebedarf meist im Sommer – gerade dann, wenn Solarthermieanlagen auf Hochtouren laufen. Mit dem heißen Wasser können Absorptions- oder Adsorptionskältemaschinen betrieben werden. So lässt sich jede Menge Strom sparen und Emissionen werden vermieden.

Der Nachteil: Sorptionskältemaschinen sind in der Anschaffung wesentlich teurer als herkömmliche Klimaanlagen. Sie rechnen sich deswegen trotz Förderung meist nur, wenn besonders viel oder das ganze Jahr über Kälte benötigt wird. Deswegen kommt die Solarthermie-Kühlung vor allem in Industrie und Gewerbe zum Einsatz. Für die meisten Ein- oder Zweifamilienhäuser und auch Mehrfamilienhäuser ist sie bisher nicht geeignet. Eine mögliche Alternative: Photovoltaik und eine auch zum Kühlen geeignete Wärmepumpe.

Autor: André Uhl