Heizen mit Solarenergie – So macht es Sinn

Auf der Suche nach nachhaltigen Energiequellen für die Zukunft steht natürlich neben dem Wind und der Erdwärme die Sonne ganz vorne. Aber die Energie der Sonne zum Heizen einsetzen – geht das? Die Antwort ist ein kräftiges „Ja – aber“. Das Heizen mit Solarenergie kann trotzdem funktionieren – und rentabel sein. Wir erklären, worauf es ankommt.

Voraussetzungen für das Heizen mit Solarenergie

Um gleich mit dem „Aber“ zu beginnen: Die Energie der Sonne ist zwar unerschöpflich, aber sie steht uns nicht so gleichmäßig zur Verfügung. Die Sonne scheint nur tagsüber und im Sommer viel mehr als im Winter, wo wir die Heizung am dringendsten brauchen. Und: Voraussetzung für das Einfangen der Sonnenenergie ist ein gewisses Maß an möglichst sonnenzugewandter Fläche, in der Regel auf dem Dach. Diese beiden Einschränkungen mitbedacht bleibt durchaus ein „Ja“.

Das Problem mit der Nacht lässt sich nämlich mit etwas Speicherkapazität durchaus lösen. Für die Überbrückung der Winterzeit gibt es ebenfalls Möglichkeiten, allerdings nur begrenzt. Grundsätzlich gibt es zwei Möglichkeiten, die Energie der Sonne zu nutzen: als Solarthermie oder über den Umweg der Photovoltaik.

Heizen mit Photovoltaik

Photovoltaik bedeutet hier, Sonnenenergie in Strom umzuwandeln und sie dann fürs Heizen einzusetzen. Das wird in der Regel sicher nur in Kombination mit einer anderen Wärmequelle gehen. Die Verbindung der Stromgewinnung durch die Sonne mit einer Wärmepumpenheizung ist aber eine recht elegante Heizmöglichkeit: Die Wärmepumpe trägt die Grundlast, aber die Photovoltaikanlage  produziert im Winter durchaus auch Strom, der zumindest das Trinkwasser erwärmen kann.

Wenn du im Sommer überschüssigen Strom produzierst und ihn ins Netz einspeist und dort sozusagen speicherst, kannst du ihn im Winter wieder entnehmen. Zumindest einen erheblichen Teil des Strombedarfs der Wärmepumpe kannst du damit bestreiten. Bei einer sehr guten Dämmung des Hauses ist der Energiebedarf nicht so groß. Hier reicht der Sommerstrom durchaus für den Winter aus. Das wäre z. B. bei einem sogenannten Effizienzhaus 40 der Fall. Leider sind hierfür die Stromtarife noch nicht lohnend gestaltet. Du bekommst für eingespeisten Strom weniger bezahlt, als du selbst für den Strom entrichtest, den du dem Netz entnimmst. Obwohl dein Strom sicher kein Strom 2. Klasse ist. Aber dass sich das ändert, ist eine Frage der Zeit.

Das wäre vor allem für den Neubau eines Einfamilienhauses eine Lösung, die zwar in der Investition einiges kostet, sich aber auf längere Sicht bald amortisiert, zumal es dafür zur Zeit noch viel staatliche Förderung gibt. Aber auch beim Neubau eines Mehrfamilienhauses oder bei einer Nachrüstung im älteren Haus kann möglicherweise so eine rentable Lösung aussehen.

Wer jedoch seinen überschüssigen Strom aus der Photovoltaikanlage, also den Strom, den er nicht direkt selbst nutzen kann, nicht ins Stromnetz einspeisen will, der kann damit auch einen Heizstab in einem Heizwasserspeicher erwärmen und damit seine Raumheizung unterstützen.

>> Jetz lesen: Heizen mit Wärmepumpe – Die verschiedenen Arten im Vergleich <<

Heizen mit Solarthermie

Solarthermie bedeutet, die Wärme der Sonneneinstrahlung direkt mit Kollektoren einzufangen und sie über eine Wärmeträgerflüssigkeit vom Dach in einen Speicher zu pumpen. Dort gibt die Flüssigkeit über einen Wärmetauscher wie ein Tauchsieder die Wärme an das kalte Wasser ab und fließt dann wieder zurück in die Kollektoren, um sich dort erneut aufzuheizen. Die Anlage besteht also aus Kollektoren, meist auf dem Dach, aus den 2 Leitungen, über die der Wärmeträger in den Keller (und wieder zurück) gepumpt wird, und dort aus einem Speicher, dem Wassertank, der die Sonnenwärme aufnimmt. Dazwischen geschaltet ist noch ein Steuerungsmodul, das die Pumpe einschaltet, wenn zusätzliche Wärme in den Kollektoren zur Verfügung steht.

Die Kollektoren

Bei den Kollektoren für Solarthermie gibt es grundsätzlich 2 Typen, den Flachkollektor und den Röhrenkollektor.

Der Flachkollektor ist im Grunde ein flacher Kasten, nach unten hin isoliert, nach oben mit einer besonders harten Glasscheibe abgedeckt, in dem in Spiralen die Wärmeträgerflüssigkeit zirkuliert und erwärmt wird. Dies ist eine sehr einfache, preisgünstige und durchaus effektive Möglichkeit.

Der Röhrenkollektor ist komplizierter, aber auch etwa 30 % effektiver und doppelt so teuer. In ihm verlaufen zwei Röhren ineinander, in der inneren der beiden Röhren zirkuliert die Heizflüssigkeit, in der äußeren Röhre befindet sich ein Vakuum, wodurch die Wärme nicht entweichen kann. Die Heizflüssigkeit wird heißer und es wird weniger Kollektorfläche für die gleiche Heizleistung benötigt.

Warmwasserbereitung

Meistens wird es am rentabelsten sein, die Sonnenenergie in erster Linie für die Erwärmung des Trinkwassers zu nutzen und einen mehr oder weniger großen Überschuss an Wärme für die Heizung zu nutzen.

Für die Erwärmung des Trinkwassers werden, je nachdem wie gut ein Haus gedämmt ist, 20 bis 40 Prozent des Heizenergiebedarfs benötigt. Je besser ein Haus gedämmt ist, desto größer fällt natürlich dieser Anteil gegenüber der Raumheizung aus. Das ist durchaus eine Größenordnung, in die es sich lohnt zu investieren.

Wenn die Sonne nur den täglichen Bedarf an warmem Wasser aufheizen soll, sollte der Speicher so groß sein, dass mit ihm nicht nur die nächste Nacht, sondern auch mal ein paar Tage ohne Sonne überbrückt werden können. Wenn man von einem Warmwasserbedarf von 40 l pro Person ausgeht, könnte für einen durchschnittlichen Haushalt schon ein Tank mit 300 l genügen. Die heiße Trägerflüssigkeit wird dann im unteren Drittel des Tanks hineingeleitet. Das erwärmte Wasser steigt, weil es leichter ist als kaltes Wasser, nach oben und während unten immer weiter nachgeheizt wird, kann im oberen Drittel des Tanks schon das heiße Wasser entnommen werden.

Raumheizung

Wer jedoch genügend Platz im Keller und Ehrgeiz hat, kann zusätzlich auch z. B. einen 500,  800 oder 1.000 l-Tank, gut isoliert, als sog. Pufferspeicher nutzen: Die überschüssige Wärme heizt dort schon mal das Heizwasser für die kalten Tage vor. Natürlich müssen dann die Anzahl und die Art der Kollektoren dem angepasst sein. Der Größe der Speicher ist dabei kaum eine Grenze gesetzt außer durch bauliche Gegebenheiten. Am effektivsten kann eine solare Raumheizung sicherlich bei Fußboden- oder Wandheizungen arbeiten, da diese mit niedrigeren Temperaturen auskommen. Und in der Kombination mit einer anderen Wärmequelle, vielleicht einer Erdwärmepumpe, kann die Solarthermie einen erheblichen Anteil an der Raumheizung übernehmen.

In der Regel könnte es am rentabelsten sein, die Solarthermie in erster Linie zur Erwärmung des Trinkwassers zu nutzen und die Anlage so großzügig zu dimensionieren, dass zum einen das Trinkwasser auch in sonnenlosen Tagen noch warm ist und dass ein Wärmeüberschuss auch einen Teil der Heizung übernehmen kann. Diese Möglichkeit ist auch in einem Altbau meist nachrüstbar.

Interessant ist auch bei der Kombination mit einer Erdwärmepumpenheizung: Die überschüssige Wärme des Sommers kann nämlich durchaus in den Erdboden geleitet und dort gespeichert werden. Damit steht im Winter schon eine vorgewärmte Wärmequelle zur Verfügung und hilft, Strom für die Wärmepumpe zu sparen.

Jedes Grad Wärme im Heizwasser spart Energie und vor allem: „Die Sonne schickt keine Rechnung“.

Weiterführende Artikel: co2online.de, solaranlage-ratgeber.de