Solar Warmwasser: Aufbau, Planung, Kosten und Förderung

Spricht man von Solar Warmwasser, geht es meist um die Trinkwassererwärmung durch solare Energie. Diese ist nahezu unbegrenzt nutzbar und verursacht keine Brennstoffkosten im laufenden Betrieb. Aus welchen Bestandteilen die Technik besteht, was diese kosten und welche Fördermittel der Staat vergibt, erklären wir in den folgenden Abschnitten.

Wie funktioniert die Solar-Warmwasserbereitung?

Eine Solaranlage zur Warmwasserbereitung fängt das Licht der Sonne auf und wandelt dieses in nutzbare Wärme um. Die Technik, die es in einfachster Form schon seit dem 18. Jahrhundert gibt, besteht heute aus Kollektoren, einem Solarnetz und einem Warmwasserspeicher. Wie das genau funktioniert, zeigen die folgenden Schritte:

  1. Kollektoren wandeln Sonnenstrahlung in Wärme um
  2. Rohrnetz transportiert Wärme ins Haus
  3. Warmwasserspeicher bevorratet warmes Trinkwasser
Kollektoren einer Solar Warmwasser-Anlage auf einem Hausdach
© reimax16 / Fotolia

Schritt 1: Kollektoren wandeln Strahlung in Wärme um

Den Kollektoren kommt eine der wichtigsten Aufgaben einer Solar Warmwasser-Anlage zu. Denn sie fangen das Licht der Sonne auf und wandeln die enthaltene Strahlung in nutzbare Wärme um. Je nach Bauart unterscheidet man dabei einfache Flachkollektoren und effizientere Vakuumröhrenkollektoren.

Während Flachkollektoren aus einem gedämmten Kasten bestehen, setzen sich Vakuumröhrenkollektoren aus mehreren einzelnen Röhren zusammen. Diese sind jeweils von einem Vakuum umgeben, das wie bei einer Thermoskanne für besonders niedrige Energieverluste sorgt.

Vergleicht man beide Bauarten, gewinnen Vakuumröhrenkollektoren auf der gleichen Fläche mehr Energie als Flachkollektoren. Sie eignen sich daher immer dann, wenn der Platz knapp ist oder die Bedingungen vor Ort nicht optimal sind.

Schritt 2: Rohrnetz transportiert die Energie im Haus

Das Rohrnetz einer Solar Warmwasser-Anlage führt von den Warmwasserkollektoren zum Speicher. Es wird von der Solarflüssigkeit (Gemisch aus Frostschutzmittel und Wasser) durchflossen und sorgt für den Transport der solaren Wärme vom Dach zum Speicher. Das Netz enthält außerdem Bauteile wie das Ausdehnungsgefäß, das Sicherheitsventil oder die Solarpumpe, ohne die ein sicherer und zuverlässiger Betrieb kaum möglich wäre.

Schritt 3: Warmwasserspeicher bevorratet warmes Trinkwasser

Der Warmwasserspeicher besteht aus einem mit Trinkwasser gefüllten Behälter. Er wird über die Solar-Warmwasseranlage mit Wärme versorgt und gibt warmes Trinkwasser bei Bedarf an die Entnahmestellen im Haus ab. Damit das auch funktioniert, wenn die Sonne einmal nicht scheint, wird er zur Sicherheit zusätzlich von einer konventionellen Heizungsanlage mit Wärme versorgt. Eine starke Dämmung sorgt darüber hinaus dafür, dass möglichst wenig Energie entweicht.

Solaranlagen für Warmwasser richtig planen

Die richtige Größe der Anlage hängt neben den örtlichen Gegebenheiten vor allem vom Warmwasserbedarf im Haus ab. Auch wenn bei der Dimensionierung einer Anlage zur Warmwasserbereitung mit Solar von einer Bedarfsabdeckung von 60 Prozent ausgegangen wird: Die optimal berechneten Anlagen zur Warmwasserbereitung mit Sonnenenergie decken in den heißen Monaten des Jahres den Warmwasserbedarf eines Haushalts zu 100 Prozent ab. In den kühleren Monaten erfolgt die Versorgung zusätzlich über das Hauptheizsystem des Gebäudes. Wobei die Solaranlagen so gesteuert sind, dass im ersten Schritt der Bedarf über die Warmwasserbereitung solar gedeckt wird. Reicht dies nicht aus, ergänzt die Heizanlage den restlichen Bedarf.

Wie groß sollten die Kollektoren geplant werden?

Bei der Berechnung der Anlagengröße wird von einem Verbrauch von 50 Litern Warmwasser pro Person im Haushalt ausgegangen. Diese Menge deckt ein Kollektor in der Größe von 0,8 bis 1,5 Quadratmetern. Die Kollektoren einer Solarthermie-Anlage sollten auf jeden Fall so groß sein, dass sie genügend Energie für die Warmwasserbereitung ernten können. Für die richtige Dimensionierung kommt es dabei nicht nur auf die Art der Kollektoren an. Vakuumröhrenkollektoren erreichen auf gleicher Fläche zum Beispiel höhere Erträge als Flachkollektoren. Es kommt auch auf die Ausrichtung, die Neigung und die Verschattung des Daches an. Als Daumenwert kann man dabei von folgenden Werten ausgehen:

  • Flachkollektoren werden mit etwa 1 bis 1,2 Quadratmeter je Person geplant
  • Vakuumröhrenkollektoren werden mit etwa 0,8 bis 1 Quadratmeter je Person geplant

Wie groß sollte der Trinkwasserspeicher geplant werden?

Da warmes Wasser meist dann benötigt wird, wenn die Sonne gerade nicht scheint, muss die kostenfreie Solarwärme gesammelt und bis zum Bedarf vorgehalten werden. Diese Aufgabe übernimmt der Brauch- oder Warmwasserspeicher. Um auch an dunklen Tagen ausreichend Energie bereithalten zu können, sollte er in Wohngebäuden mindestens den doppelten Tagesbedarf an warmem Wasser beinhalten. Ausgehend von 50 Litern Warmwasser pro Person muss das Speichervolumen des Wärmespeichers demnach zwischen 70 und 100 Litern liegen. 

Wichtig: Wird ein Speicher mit mehr als 400 Litern installiert, sind besondere Hygieneanforderungen einzuhalten. Das ist wichtig, um auch bei geringeren Entnahmemengen einen optimalen Schutz vor Keimen und Legionellen zu bieten.

Richtig dimensioniert ist eine Solaranlage äußerst effizient

Da der Wasserverbrauch jedoch sehr individuell ist, erfolgt die Ermittlung des täglichen Verbrauchs im Idealfall durch das Ablesen einer installierten Warmwasseruhr. Denn ist die Anlage zu klein dimensioniert, kann dies genauso wenig effizient sein wie bei einer zu großzügigen Dimensionierung. Durch die doch sehr einfache Anlagentechnik weist die Wasserbereitung mit Solar so gut wie keine Nachteile auf. Richtig dimensioniert ist sie äußerst effizient. Denn sie schont die Umwelt durch einen geringeren Verbrauch fossiler oder nachwachsender Ressourcen. Außerdem produziert sie mit Ausnahme des Verbrauchs elektrischer Energie keine umweltbelastenden Emissionen.

Die Kosten und Einsparungen der Solar-Warmwasserbereitung

Kollektoren auf dem Hausdach zur Warmwasserbereitung mit Solartechnik
© Pavlo Vakhrushev / Fotolia

Eine typische Solaranlage zur Warmwasserbereitung im Einfamilienhaus hat eine Kollektorfläche von vier bis fünf Quadratmetern und einen Warmwasserspeicher von rund 300 Litern. Abhängig vom regionalen Preisgefüge entstehen dabei Kosten von:

  • 1.500 bis 2.500 Euro für Kollektoren
  • 800 bis 1.000 Euro für Warmwasserspeicher
  • 1.200 bis 1.500 Euro für Rohre, Armaturen und Montage

Insgesamt belaufen sich die Kosten der Solar Warmwasser-Bereitung dabei auf rund 3.500 bis 5.000 Euro. Natürlich gilt auch hier, dass die Preise mit zunehmender Anlagengröße steigen.

Einsparungen der Solarthermie zur Trinkwassererwärmung

Je nachdem, wie groß die Technik ausgelegt ist, senkt sie die jährlichen Heizkosten um 150 bis 250 Euro. Berücksichtigt man die mögliche Förderung, kann sich Solar Warmwasser dabei nach etwa zwölf Jahren rechnen. Über einen Zeitraum von 20 Jahren sind darüber hinaus Einsparungen von rund 2.000 Euro möglich.

Fördermittel für Solaranlagen zur Warmwasserbereitung

Das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) fördert den Einbau einer Solaranlage zur ausschließlichen Warmwasserbereitung im Altbau (Bestandsgebäude) mit einem Zuschuss von bis zu 30 Prozent der förderfähigen Kosten. Bedingen sind hier:

  • eine Mindestkollektorfläche von drei Quadratmeter
  • der Einbau eines Pufferspeichers mit einem Speichervolumen von 200 Liter

Zu beantragen ist die Förderung über das Programm „Heizen mit erneuerbaren Energien – Solarthermie“ direkt beim BAFA - und zwar noch vor Beginn der Maßnahmen.

Heizung.de Autor Alexander Rosenkranz
Fazit von Alexander Rosenkranz
Eine Solar Warmwasser-Anlage erhitzt Trinkwasser zum Spülen, Duschen oder Waschen mithilfe kostenfreier Solarenergie. Während die Technik im Einfamilienhaus zwischen 3.500 und 5.000 Euro kostet, rechnet sie sich nach einem Zeitraum von etwa zwölf Jahren.
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