Solares Heizen: Wie funktioniert das?

Wie funktioniert solares Heizen? Die Sonnenenergie gewinnt immer mehr an Bedeutung. Sie wird nicht nur für die Photovoltaik zur Erzeugung von Strom genutzt. Eine andere Nutzungsmöglichkeit ist die Solarthermie, bei der Wärme aus Sonnenenergie erzeugt wird. Solares Heizen trägt zu einer Minimierung des Verbrauchs fossiler Energieträger bei. Nicht nur für die Wärmeerzeugung, sondern auch für die Warmwasserbereitung können Sie eine Solarthermie-Anlage nutzen.

Wie funktioniert solares Heizen?

Möchten Sie die Wärme der Sonne nutzen, um zu heizen, benötigen Sie eine Solarthermie-Anlage. Es gibt verschiedene Arten solcher Anlagen, die über unterschiedliche Leistungen verfügen. Für welche Leistung Sie sich entscheiden, hängt von der Größe, aber auch von der Sonnenausbeute am jeweiligen Standort ab. Damit Sie auch im Winter, wenn nur wenig Sonne vorhanden ist, von der Solarheizung profitieren können, ist die Anlage mit einem Speicher für die Wärme ausgestattet. Zusätzlich wird ein Heizkessel benötigt. So steht jederzeit genug Wärme zur Verfügung.

Solares Heizen kann nicht nur in privaten Haushalten, in öffentlichen Einrichtungen und in Unternehmen genutzt werden, um Heizkosten zu sparen und den Verbrauch fossiler Energien zu minimieren. Auch in Schwimmbädern kann Solarthermie zur Erwärmung des Wassers genutzt werden.

Gegenüber der Photovoltaik hat solares Heizen einen entscheidenden Vorteil. Die Technologie ist bereits seit Jahren erprobt und ist weniger aufwendig als die Photovoltaik zur Stromerzeugung.

Die Technik für die Solarheizung

Die Funktion einer Solarheizung lässt sich anhand eines Gartenschlauchs, der in der Sonne liegt, einfach erklären. In einem dunklen, auf der Erde liegenden Gartenschlauch steht immer noch ein Rest Wasser. Scheint die Sonne, wird der Gartenschlauch aufgeheizt. Das darin befindliche Wasser erwärmt sich. Fast identisch ist das Prinzip der modernen Solarthermie.

Die Technik der modernen Solarthermie-Anlagen ist zwar mit einem Gartenschlauch vergleichbar, doch ist sie deutlich effizienter und weiter entwickelt. Sie ermöglicht einen hohen Wärmeertrag. Sonnenkollektoren sind mit einer Wärmeträgerflüssigkeit gefüllt. Diese Flüssigkeit erwärmt sich, wenn die Sonne auf die Kollektoren scheint. Die so erzeugte Wärme wird an Wärmeüberträger abgegeben.

Aus dieser Technik ergeben sich zwei verschiedene Anwendungsmöglichkeiten: Warmwasserbereitung und Solares Heizen. Sie können sich für eine dieser Möglichkeiten entscheiden oder beide Möglichkeiten nutzen.
Abhängig von der gewählten Möglichkeit unterscheiden sich Speicherkonzept und Größe der Anlage.

Konzepte und Kollektoren für solares Heizen

Grundsätzlich können Sie verschiedene Arten von Kollektoren wählen, wenn Sie sich für solares Heizen entscheiden. Die Kollektoren werden in der Regel auf dem Hausdach montiert. Um eine hohe Ausbeute an Wärme und Sonnenenergie zu erzielen, müssen die Kollektoren auf der Seite montiert werden, auf der sie die meiste Sonne abbekommen. Bei den Kollektoren werden Flachkollektoren und Vakuumröhren-Kollektoren unterschieden.

Soll die Solaranlage nur zur Warmwasserbereitung genutzt werden, sind

  • Kollektoren
  • Solarkreis mit Wärmeträgerflüssigkeit
  • Warmwasserspeicher mit Wärmeüberträger
  • Solarstation mit Regelung, Pumpe und anderen Armaturen
  • Nachheizung, zumeist der vorhandene Heizkessel

erforderlich.

Um die Wärme der Sonne besser auszunutzen und den Verbrauch fossiler Energieträger zu reduzieren, ist eine Kombination der Solarheizung für die Heizungsunterstützung und die Warmwasserbereitung sinnvoll. Die Leistung der Solarheizung und die Ausbeute an Wärme reichen zumeist nicht aus, um ein Wohngebäude komplett zu beheizen.

Daher wird solares Heizen zumeist zur Unterstützung einer vorhandenen Heizung angewendet. Sie benötigen für die kombinierte Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung eine größere Solaranlage, die über eine größere Kollektorfläche und ein größeres Speichervolumen verfügt.

Die Heizungsunterstützung durch solares Heizen erfolgt vor allem in der Übergangszeit, also im Frühjahr und im Herbst. Um die Sonnenwärme auch im Winter zu nutzen, ist ein Saisonspeicher erforderlich. Er sollte über mehrere Kubikmeter Inhalt verfügen, doch nimmt er entsprechend viel Platz in Anspruch. Daher werden heute zumeist nur Tagesspeicher genutzt, die über ein Volumen von 700 bis 1.000 Litern verfügen.

Bei der Kombination von Trinkwassererwärmung und Heizungsunterstützung werden verschiedene Arten von Speichern genutzt:

  • Tank-in-Tank-Speicher, bei denen ein Trinkwasserspeicher in einem Stahlspeicher integriert ist
  • Kombispeicher mit Durchlaufprinzip, bei denen sich ein innenliegender Wärmeüberträger zur Trinkwasserbereitung in einem Pufferspeicher befindet
  • Kombispeicher mit Frischwasserstation, bei denen ein externer Plattenwärmeüberträger für die Warmwasserbereitung
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Welchen Nutzen hat solares Heizen für die Heizungsunterstützung?

Solares Heizen reicht zumeist nur für die Heizungsunterstützung aus, da nicht genügend Sonne verfügbar ist, um auch in der kalten Jahreszeit ein Haus komplett zu beheizen. Nutzen hat die Solarthermie jedoch nicht nur in privaten Haushalten, sondern auch in der Industrie.

Eine Solarthermie-Anlage mit einer Größe von 1,5 Quadratmetern kann pro Person und Speicher mit ungefähr 300 Litern Inhalt über ein Jahr gerechnet ungefähr drei Fünftel des Bedarfs an Warmwasser decken. In den Sommermonaten kann der Bedarf vollständig gedeckt werden.

Wird eine Solarthermie-Anlage für die Trinkwassererwärmung und die Heizungsunterstützung genutzt, kann sich die jährliche Einsparung an fossilen Energieträgern für die Raumheizung und die Warmwasserbereitung verdoppeln.
Solarthermie kann nicht nur in privaten Haushalten genutzt werden. Sie eignet sich auch für industrielle Prozesse. Bei verschiedenen industriellen Prozessen wie der Lebensmittelindustrie ist das Temperaturniveau oft nur gering.

Die Solarthermie kann in solchen Bereichen den Bedarf an fossilen Energieträgern stark reduzieren. Sonnenwärme kann nicht nur zur Erzeugung von Wärme, sondern auch für die solarthermische Kühlung verwendet werden. Vor allem in den Sommermonaten kann sie zu erheblichen Einsparungen führen, wenn der Bedarf an Kälte hoch ist. In  Absorptionskältemaschinen besteht in den Sommermonaten eine zeitliche Übereinstimmung zwischen Angebot und Nachfrage.

Die Heizungsunterstützung

Ein klassischer Anwendungsbereich von Solarthermie ist die Heizungsunterstützung in privaten Haushalten. Bei der Nutzung in Wohngebäuden können mehr als 10 Prozent des jährlichen Wärmebedarfs durch solares Heizen gedeckt werden. Wie hoch der Anteil des Wärmebedarfs, der durch solares Heizen gedeckt werden kann, tatsächlich ist, hängt von der Größe der Anlage und von der Art des Gebäudes ab. Sonnenenergie kann nicht nur verwendet werden, um ein Haus mit einer Solarthermie-Anlage zu beheizen.

Niedrigenergiehäuser oder Passivhäuser haben einen deutlich geringeren Energiebedarf. Sie sind so ausgelegt, dass sie auch durch ihre Bauweise viel Sonnenlicht aufnehmen können und die Räume daher wärmer sind. Sonnenhäuser sind so gebaut, dass eine Solarthermie-Anlage mitunter vollständig ausreicht, um das Haus zusammen mit der einstrahlenden Sonne durch die Bauweise zu beheizen.

Möchten Sie eine Solarthermie-Anlage nutzen, um Ihr Haus zu beheizen, sollten Sie den Wärmebedarf des Hauses möglichst genau abschätzen. Hilfreich ist die Endabrechnung des Energielieferanten oder der jährliche Bedarf an Erdgas.

Solares Heizen mit anderen Heiztechniken kombinieren

Um den Ausstoß an Kohlendioxid und den Verbrauch fossiler Energieträger zu reduzieren, können Sie solares Heizen mit anderen Heiztechniken kombinieren. Eine vorhandene ÖL- oder Gasheizung kann mit einer Solarthermie-Anlage kombiniert werden. Im Sommer kann der Heizkessel komplett ausgeschaltet werden. Im Winter und in der Übergangszeit übernimmt er die erforderliche Speicherladung. Solares Heizen kann in der Übergangszeit nur dann auf die vorhandene Gas- oder Ölheizung zugreifen, wenn die Speichersolltemperatur unterschritten wird.

Ist der vorhandene Heizkessel schon alt, können Sie vor der Installation einer Solarthermie-Anlage darüber nachdenken, ob der Kessel ersetzt werden sollte. So kann er gut mit der Solarthermie-Anlage kombiniert werden.

Solares Heizen ist förderfähig

Entscheiden Sie sich für solares Heizen, können Sie eine staatliche Förderung von der KfW oder vom Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) erhalten. Sie sollten sich über die Fördermöglichkeiten informieren, bevor Sie eine Anlage installieren. Für bereits laufende Maßnahmen wird die Förderung nicht mehr gewährt. Vor der Installation sollten Sie daher die Förderung für solares Heizen beantragen.

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