Solarheizung: heizen mit Sonnenenergie

Eine Solarheizung ist ein System, das aus Sonnenenergie Wärme für ein vorhandenes Heizungssystem gewinnt. Häufig ist damit eine Solarthermieanlage gemeint. Man spricht dann von „Solarthermie zur Heizungsunterstützung“. Doch nicht nur das Heizen mit Solarthermie ist möglich: Auch die Kombination aus Photovoltaikanlage und Wärmepumpe (oder Heizstab für die Warmwasserbereitung) ist sehr effizient und kann ebenfalls als Solarheizung betrachtet werden. Auch lassen sich damit Trinkwasser, Wasser für die Dusche, für Geschirrspüler und Waschmaschine erwärmen. 

In den seltensten Fällen ist eine Solarthermieanlage allein dazu in der Lage, einen Haushalt mit genügend Wärme zu versorgen. Die Anlage wird vielmehr mit einer klassischen Heizung – bisher betrieben mit Öl oder Gas, jetzt verstärkt mit Pellets oder Biomasse – kombiniert. Sobald die durch Solarthermie erzeugte Wärme nicht ausreicht, schließt die klassische Heizung die Lücke. Dennoch lässen sich durch das solare Heizen sowohl Energie einsparen als auch Heizkosten senken und zugleich der CO2-Ausstoß reduzieren. Eine Wärmepumpe kann hingegen die konventionelle Heizung vollständig ersetzen. Sollte der durch die PV-Anlage erzeugte Strom nicht ausreichen, um die Wärmepumpe zu betreiben, kann (Öko-)Strom zugekauft werden. 

Solarthermieanlagen haben bezogen auf die Umwandlung der einfallenden Sonnenenergie eine hohe Effizienz – sie wandeln ca. 50 % in Wärme um. Photovoltaikanlagen wandeln nur etwa 20–25 % der einfallenden Solarenergie in Strom um. Der gewonnene Solarstrom kann aber für viele Anwendungen genutzt werden, so auch für die Erzeugung von Wärme: Aus einer Kilowattstunde elektrischer Energie lassen sich 4–5 Kilowattstunden thermische Energie erzeugen. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass der Solarstrom je nach Bedarf für die Strom- oder Wärmeversorgung eingesetzt werden kann. 

Solarthermieanlagen werden in der Praxis vor allem zur Warmwasserbereitung genutzt, seltener zum Heizen. Für das Heizen mit Solarthermie sind deutlich größere Anlagen notwendig, die auch entsprechend teurer sind. Die Solarthermieanlage versorgt einen Haushalt in der Regel nur zu etwa einem Drittel bis zur Hälfte mit der benötigten Wärmeenergie. 

Für eine Solar-Komplettanlage mit Heizung werden Sonnenkollektoren auf dem Hausdach (oder auch an der Fassade) angebracht. Diese bestehen aus sogenannten Absorbern aus dunkel beschichtetem Metall unter einer schützenden Glasschicht. Die Absorber nehmen aufgrund der dunklen Farbe die Sonnenwärme auf und geben sie an ein Röhrensystem ab. In dem befindet sich eine Flüssigkeit als Wärmeträger, die meist aus Wasser und einem Frostschutzmittel besteht. 

Die erwärmte Flüssigkeit wird mittels einer Pumpe ins Innere des Hauses transportiert, wo sie durch einen Solarwärmetauscher geleitet wird. Hier gibt die Solarflüssigkeit die Wärme an einen Speicher ab, sodass sie für Verbraucher – Heizung, Dusche, Waschmaschine etc. – zur Verfügung steht. Die erkaltete Flüssigkeit wird erneut in die Kollektoren geleitet und der Kreislauf beginnt von vorn. 

Eine Wärmepumpe nutzt thermische Energie, die in der Umwelt gespeichert ist – in der Luft, im Erdreich oder im (Grund-)Wasser. Sie wird mit Strom betrieben, idealerweise mit selbst gewonnenem, günstigem Solarstrom aus der eigenen Photovoltaikanlage. 

Im Inneren der Wärmepumpe befindet sich ein Verdampfer, der die Umgebungswärme auf ein flüssiges Kältemittel im Pumpsystem überträgt. Es verdampft schon bei niedrigen Temperaturen und wird daher bei steigender Temperatur gasförmig. Ein Verdichter, der mit Strom betrieben wird, erhöht den Druck auf das Kältemittel. Dadurch wird der Dampf erhitzt, bis seine Temperatur die im Heizungssystem übersteigt. So kann nun Wärme aus dem Pumpsystem an das Heizungssystem abgegeben werden. Das Kältemittel kühlt dabei ab, verflüssigt sich und wird zurück an den Anfang des Kreislaufs geleitet.

Mit dieser effizienten und umweltfreundlichen Art der Wärmegewinnung heizen Sie solar und erwärmen Wasser. Wer dank eigener Photovoltaikanlage günstigen Solarstrom gewinnt, senkt auf diese Weise die eigenen Energiekosten. Überschüssiger Strom kann außerdem genutzt werden, um einen Heizstab speziell für die Warmwasserbereitung zu betreiben. 

Im Hinblick auf den Klimawandel ist das Heizen mit Solarwärme aus ökologischen Gründen sinnvoll. In Bezug auf Solarthermieanlagen gilt: Ob eine Solar-Komplettanlage mit Heizung wirtschaftlich viele Vorteile bietet, hängt von verschiedenen Faktoren ab, unter anderem der Ausrichtung der Kollektoren. Eine zentrale Rolle spielen die Energiepreise, durch die sich die Kostenersparnis beim Einsatz der Solarthermie bestimmt. 

Auch eine Photovoltaikanlage muss sorgfältig geplant werden, um deren Wirtschaftlichkeit zu garantieren. Für die Kombination mit Wärmepumpe und einem – häufig sinnvollen – Stromspeicher fallen einmalige Investitionskosten an, die sich im Laufe der Jahre jedoch amortisieren. Ab diesem Zeitpunkt werden Strom und Heizenergie nahezu kostenlos gewonnen. 

Was kostet eine Solarheizung? 

Die Verbraucherzentrale schätzt die Kosten für eine Solarthermieanlage für ein Einfamilienhaus auf etwa 6.000 bis 10.000 €, sofern diese ausschließlich für die Warmwasserbereitung gedacht ist. Zugrunde gelegt wird hier eine Kollektorfläche von 3 bis 6 m². Für Solarthermie mit Heizungsunterstützung steigen die Kosten auf etwa 9.000 bis 17.000 € bei einer Kollektorfläche zwischen 9 und 20 m². 

Die Dimensionierung der PV-Anlage hängt davon ab, wie hoch der Energieverbrauch (Strom, Warmwasser und Heizung) voraussichtlich sein wird. Zu den Kosten für die PV-Anlage kommen die Investitionskosten für die Wärmepumpe, die je nach Art der Wärmegewinnung unterschiedlich ausfallen. Als grober Richtwert lassen sich etwa 20.000 € ansetzen. Weitere Kosten können für die Erschließung anfallen.

Zu den einmaligen Investitionskosten kommen sowohl bei Solarthermie als auch bei Photovoltaik  mit Wärmepumpe laufende Kosten für Wartung, den Betrieb der Pumpe (über elektrischen Strom aus dem Netz), eventuelle Reparaturen und Versicherungsbeiträge. Mithilfe einer Förderung können die Kosten für beide Arten der Solarheizung gesenkt werden. 

Achtung: Für Solarthermieanlagen wird eine staatliche Förderung derzeit nur für Solar-Komplettanlagen mit Heizung (also nicht für Anlagen ausschließlich zur Warmwasserbereitung) vergeben. Erfahren Sie mehr über mögliche Förderungen für Photovoltaikanlagen.

Wie viel sparen Sie durch das Heizen mit Sonnenenergie?

Für eine 10 m² große Solarthermieanlage mit günstigen Standortvoraussetzungen berechnet die Verbraucherzentrale eine Ersparnis von etwa 2.500 Kilowattstunden (kWh) Erdgas pro Jahr. Bei einem Gaspreis von 13 Cent pro kWh, den die Verbraucherzentrale in ihrer Berechnung zugrunde legt, ergibt sich so beispielhaft eine jährliche Ersparnis an Gaskosten von 325 €. Unter diesen Umständen müsste eine Solarthermieanlage über 30 Jahre betrieben werden, bevor sich die Anschaffungskosten von rund 10.000 € amortisiert haben. 

Bei den mittlerweile stark gestiegenen Gaspreisen ergibt sich jedoch eine andere Rechnung. Im Oktober 2022 lag der durchschnittliche Gaspreis bei 22 Cent pro kWh – für Neukunden sogar noch höher. Die jährliche Ersparnis läge hier bereits bei 550 €. Diese Entwicklung zeigt, wie wichtig die Energiepreise für die Berechnung der Wirtschaftlichkeit der Heizungsunterstützung durch Solarthermie sind. 

Die mögliche Kostenersparnis durch die Kombination aus PV-Anlage und Wärmepumpe lässt sich nicht pauschal beziffern. Zu viele Faktoren spielen eine Rolle, darunter der Energiebedarf, der Stromverbrauch, weitere Verbraucher etc. Die Verbraucherzentrale beurteilt jedoch, dass sich die Wirtschaftlichkeit einer Photovoltaikanlage durch die Einbindung einer Wärmepumpe steigern lässt.

Grundsätzlich benötigen Solarthermieanlagen nur wenige Quadratmeter Platz, sodass sich Solarthermie und Photovoltaik auch kombinieren lassen. Das kann sinnvoll sein, da beispielsweise der Solarstrom genutzt werden kann, um die Pumpe der Solarthermieanlage günstig zu betreiben. Häufig sind aber Dachfläche oder finanzielle Mittel begrenzt, sodass eine Entscheidung getroffen werden muss. 

Generell sollte diese auf einer sorgfältigen Planung und Berechnung basieren. Unter anderem die Verbraucherzentrale Bayern vertritt den Standpunkt, dass sich eine Photovoltaikanlage oft schneller rechnet als eine Solarthermieanlage. Gründe dafür sind unter anderem 

• die einfachere Technik einer PV-Anlage, die ohne Verlegung von Rohrsystemen auskommt,
• die Möglichkeit, überschüssigen Strom (z. B. auch während Urlaubszeiten) gegen eine Einspeisevergütung zu verkaufen,
• verschiedene Optionen, bei einer PV-Anlage den Eigenverbrauch zu optimieren und so die Wirtschaftlichkeit zu verbessern.