Bauen mit Solarthermie

Seit 1. Januar 2016 ist die nächste Stufe der Energieeinsparverordnung (EnEV) in Kraft getreten. Für Neubauvorhaben heißt das: Der maximal zulässige Primärenergiebedarf für Heizung, Warmwasser, Kühlung und Lüftung sinkt um 25 Prozent. Neubauten können diese Vorgaben faktisch nicht mehr ohne den Einsatz Erneuerbarer Energien erfüllen. Die gesetzten Standards können besonders kosteneffizient durch die Kombination einer Solaranlage mit einem Gas-Brennwertkessel erfüllt werden. Am klimafreundlichsten dürfte meist die Kombination einer Solaranlage mit einer Pelletheizung sein.

Die Sonne anzuzapfen, um Wärme fürs eigene Haus zu gewinnen, ist für eine wachsende Zahl von Bauherren bereits Teil des energetischen Baukonzepts. Eine Solaranlage verbraucht keine Brennstoffe, senkt die Energiekosten und steigert den Wert der Immobilie erheblich. Mit Solarspeichern kommt man schon heute bei der Wärme- und Stromversorgung  einer größtmöglichen Selbstversorgung mit Erneuerbaren Energien immer näher.

Eine Solaranlage trägt allerdings nur zur Energieeinsparung bei, wenn sie störungsfrei läuft und richtig geplant und montiert wurde. Fehler bei Planung oder Montage können zu geringeren Solarerträgen führen, in extremen Fällen gar zu einem höheren Verbrauch an konventioneller Energie als ohne Solaranlage. Eine richtige Planungen ist daher die Grundvorsetzung für den effizienten Einsatz von Solarenergie.

Welche Solaranlagen gibt es?

Es gibt verschiedene Sonnenkollektoranlagen und Konzepte mit jeweils spezifischen Betriebsweisen. Solaranlagen zur Wärmeerzeugung gibt es in zwei Varianten:

1. Solaranlagen zur Erwärmung von Brauchwasser
2. Solaranlagen, die das Brauchwasser erwärmen und die Raumheizung unterstützen (Heizungsunterstützung)

Aus Kostengründen wird vor allem die erstere Variante eingesetzt. Dabei können thermische Solaranlagen, sofern sie richtig ausgerichtet sind, etwa 50 bis 60 Prozent des Energiebedarfs für die Warmwasserversorgung decken. Dazu ist es wichtig, dass die Ausrichtung eines Sonnenkollektors als heizungsunterstützende Kombianlage nicht mehr als 45° von der Südrichtung abweichen sollte. Bereits in der Planungsphase muss geklärt sein, wo und wie die Anlage montiert wird. Dabei spielen Dichtigkeit des Daches, Korrosionsbeständigkeit korrespondierender Materialien und angreifende Schnee- und Windlasten eine Rolle. Die Dächer sollte eine Neigung von 30 bis 60° aufweisen und nach Süden ausgerichtet sein. Bei anders ausgerichteten Dächern muss die Kollektorfläche vergrößert werden, um eine ausreichende Energieausbeute zu erzielen. Bei einer Montage auf einem Flachdach ist eine Aufständerung für die optimale Leistungsausbeute erforderlich.

Woraus bestehen die Solar-Brauchwasseranlage?

Die Bauteile, aus denen thermische Solaranlagen bestehen, sind:

• Kollektor: Dieser wandelt die einfallende Sonneneinstrahlung in Wärme um und überträgt diese auf eine Flüssigkeit. Die Kollektoren gibt es als Flach-, als auch Vakuum-Röhren-Kollektoren. Letztere sind zwar sehr viel kostspieliger, dafür sind auch die Wirkungsgrade deutlich höher angesiedelt.

• Solarkreis: von hier aus wird die heiße Flüssigkeit mit einer Pumpe zum Warmwasserspeicher transportiert. Dort wird sie über den Wärmetauscher abgekühlt und zurück zum Kollektor geführt.

• Warmwasserspeicher: das von der Sonne erwärmte Wasser wird bis zum Verbrauch zwischengespeichert.

• Nachheizung: speichert auch an trüben Tagen warmes Wasser im Speicher.

• Regelung: sorgt für das korrekte Zusammenspiel der einzelnen Bauteile. Sie ist entscheidend für den effizienten Betrieb einer Solaranlage

Was muss bei der Planung beachtet werden?

Bevor die konkrete Planung beginnt, muss zunächst geprüft werden, ob Gebäudestandort und -ausrichtung einen wirtschaftlich vertretbaren Kollektorertrag liefern. Ein Neubau hat den Vorteil, dass Architektur und Statik der Trägerkonstruktion dafür optimal gewählt werden können. Wichtig sind kurze Leitungswege zum Speicher. Ferner sollte eine Simulationsberechnung Orientierungswerte für den praktischen Betrieb liefern. Die Auslegung von Kollektorfläche und Pufferspeicher ist davon abhängig, ob allein die Trinkwassererwärmung unterstützt oder zusätzlich die Raumheizung mit versorgt werden soll. Dabei spielt die Anzahl der Personen im Haus eine entscheidende Rolle.

Bei der Wahl der Solaranlage kommt es auch darauf an, für eine Montage-Art zu entscheiden. Dabei haben Bauherren die Wahl zwischen der Indach- und der Aufdach-Montage.

Indach-Montage

Die Indach-Montage ist besonders kostengünstig und ästhetisch ansprechend. Sie eignet sich, sollen gute Erträge erzielt werden, jedoch nur für Dächer mit einer Neigung zwischen 30 und 50°. Statt herkömmlicher Dachziegel sind die Kollektoren die neue Dacheindeckung und der Witterungsschutz kann durch die Dachhaut übernommen werden.

Ausnahmen gelten bei Welleternit als Dachhaut. Statische Belastungen sind in der Regel nicht zu erwarten, da die Solarkollektoren meist weniger Gewicht, als Dachziegel aufweisen. Zusätzlich wird der Wärmeverlust minimiert, da die Verbindungsleitungen nicht mehr im Freien liegen und die Abkühlflächen der Kollektoren verringert werden.

Aufdach-Montage

Bei der Aufdach-Montage kommen höhere Kosten auf den Bauherrn zu. Das liegt vor allem daran, dass der Kollektor ein witterungsbeständiges Kollektorgehäuse und eine korrosionsbeständige Tragkonstruktion benötigt. Leitungen und Tragkonstruktionen müssen wasserdicht durch die Dachhaut geführt werden. Zudem müssen statische Belastungen auf der Dachhaut und Wärmeverluste durch die im freien liegenden Verbindungsleitungen berücksichtigt werden.

Großen Einfluss auf den Ertrag hat die Regelung der Anlage. Die Qualitätsstufen reichen vom einfachen Solarregler bis zur Multifunktionsregelung der gesamten Anlagentechnik. Letztere gestattet jederzeit eine Funktions- und Ertragskontrolle, so dass Defizite durch Optimierung der Regelung behoben werden können.

Kosten der Anlage

Eine Solarheizung zur Heizungsunterstützung hat höhere Preise als die Brauchwassererwärmung.  Eine Preisunterschied ergibt sich auch aus Art der Montage: Indach- oder Aufdach-Montage. Natürlich sind für Bauherren genauso die Kosten einer thermischen Solaranlage entscheidend. Diese liegen derzeit bei etwa 5.000 bis 10.000 Euro, errechnet für ein Einfamilienhaus mit vier Personen und einer Kollektorfläche zwischen vier und sechs Quadratmetern. Das Speichervolumen wird hierbei mit etwa 400 Litern angegeben.

Das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) vergibt ansehnliche Solarthermie Förderung von mindestens 2.000 Euro. Fördervorraussetzung ist allerdings bei Flachkollektoren eine Anlagengröße von mindestens 9 Quadratmetern und einem Speichervolumen von 40 Litern pro Quadratmeter Fläche. Bei Röhrenkollektoren sind es 7 Quadratmeter Mindestfläche und ein Speichervolumen von 50 Litern pro Quadratmeter Fläche.

Fabian Möbis