Solarheizung: Heizen mit Strom aus Sonnenenergie

• Einschätzung: Eine Solarheizung ist eine ideale Lösung, um die Heizung von Bestandsimmobilien gemäß Gebäudeenergiegesetz (GEG) mit erneuerbaren Energien zu betreiben.
• Optionen: Es gibt zwei verschiedene Möglichkeiten zur Heizung über Solar: durch Wärme (Solarthermie) oder durch Stromerzeugung (Photovoltaik; PV).
• Vorteile: Heizen mit Solarenergie senkt die Kosten für die Wärmeversorgung erheblich und ist noch dazu umweltfreundlich.
• Bemessung: Die Solarthermie- oder PV-Anlage muss für die Solarheizung ausreichend dimensioniert sein.
• Förderung: Verschiedene Förderungen senken die Anfangsinvestitionen für eine Solarheizung im Haus.

Eine Solarheizung ist eine mit Strom betriebene Heizung, die den Betriebsstrom von der PV-Lösung auf dem Dach bezieht. Eine Solarthermie-Anlage macht sich die Energie der Sonne zur Erwärmung von Wasser für die Heizung und den Haushalt zunutze. Obwohl beide Heizungen über Solar funktionieren, wandelt die PV-Anlage Sonnenlicht in elektrische Energie für den Betrieb der Solarheizung des Hauses um, während Solarthermie die Sonnenwärme nutzt, um Wasser oder andere Flüssigkeiten zu erhitzen. Man unterscheidet:

• Solarthermie-Heizung
• Solarthermie-Kombinationsheizung
• Wärmepumpe mit PV-Anlage
• PV mit Infrarot- oder Stromheizung
   

Familie Sommer, bestehend aus Nils Sommer, seiner Frau Luna und der kleinen Tochter Stella, will statt der alten Ölheizung eine Solarheizung für ihr Einfamilienhaus einbauen. Doch welche Lösung eignet sich am besten und was kostet eine Solarheizung für ein Einfamilienhaus?

Solarthermie oder Photovoltaik – oder beides?

Je nach vorhandener Heizung sollte eine Solarheizung für ein Haus komplett neu geplant oder als Ergänzung der Altheizung installiert werden – verschiedene Möglichkeiten kommen dafür infrage.

Solarthermie-Heizung

Hierbei handelt es sich um eine Wassererwärmungsanlage für die Raumheizung unter Nutzung der Sonnenwärme. Das Funktionsprinzip ist wie folgt:

• Die von der Sonne erhitzten Sonnenkollektoren geben die thermische Energie an ein Wärmeträgermedium (Wasser oder Wasser-Glykol-Gemisch) weiter.
• Eine Pumpe transportiert die erwärmte Flüssigkeit durch ein geschlossenes Rohrsystem zu einem Wasserspeicher mit kaltem Wasser.
• In dessen Pufferspeicher übergibt der Wärmeträger seine thermische Energie an das Wasser.
• Das abgekühlte Wärmeträgermedium wird zu den Solarkollektoren zurückgeleitet.

Vor- und Nachteile

• Die Sonne ist eine unerschöpfliche, CO₂-emissionsfreie und kostenlos verfügbare Energiequelle.
• Die Betriebskosten einer Solarthermie-Heizung sind gering.
• Mitunter sind hohe Anfangsinvestitionen nötig, die sich allerdings durch eine Förderung verringern lassen.
• Viel Sonne – wenig Heizbedarf; wenig Sonne – hoher Heizbedarf: Die Sonnenstrahlung ist im Winter nicht intensiv genug, um die Heizung komplett mit Solarenergie zu betreiben. Sie braucht eine flankierende Heizung, die an trüben Wintertagen einspringt.
   

Familie Sommer könnte ihre alte Ölheizung durch eine Solarthermie-Heizung ersetzen und mit der Solarheizung im Winter auf den Einsatz fossiler Brennstoffe verzichten. Auch außerhalb der Heizperiode kann die Familie dadurch sparen, denn die Anlage dient zusätzlich der Erhitzung des Brauchwassers zum Duschen und Baden. Damit kann die Familie bei entsprechender Dimensionierung der Anlage zudem die Anforderungen des GEG an eine zu mindestens 65 Prozent mit erneuerbaren Energien betriebene Heizung erfüllen. Da eine reine Solarthermie-Heizung aber oft nicht ausreicht, bedarf es eines weiteren Heizungssystems – zum Beispiel einer Wärmepumpe.

Solarthermie-Kombinationsheizung

Da das alleinige Heizen über Solar mit Sonnenkollektoren an kurzen, oft verhangenen Wintertagen unzureichend sein kann, empfiehlt sich eine Hybridheizung. Dabei handelt es sich um eine Kombination aus Solarthermie mit Gas-, Öl- oder Holzheizung oder Fernwärme.

Vor- und Nachteile

• Solarthermie-Heizungen können als Ergänzungssystem für herkömmliche Heizanlagen dienen (Heizung mit Öl, Gas, Pellets, Fernwärme).
• Sie erfordern geringere Investitionskosten als ein komplett neues System.
• Da sie förderfähig sind, amortisieren sich Solarthermie-Anlagen recht schnell.
• Je geringer die Sonneneinstrahlung, desto häufiger muss das andere Heizsystem einspringen.
• Der vorhandene Warmwasserspeicher muss für den Anschluss der Solarthermie-Anlage geeignet sein.
• Bei Fernwärme-Verträgen gibt es oft eine Mindestabnahmemenge. Ist sie zu hoch, lohnt sich die Solarthermieanlage nicht, weil trotzdem Fernwärmekosten anfallen.
   

Zurück zu Familie Sommer: Sie kann ihre alte Ölheizung um eine Solarthermie-Heizung ergänzen und durch das Heizen mit Solar den Verbrauch fossiler Brennstoffe stark reduzieren. Auch diese Variante ist förderfähig, wenn die Solarheizung das Haus künftig zu mindestens 65 Prozent mit erneuerbaren Energien beheizt.

Wärmepumpe mit PV-Anlage

Eine Solarheizung für die Wohnung kann auch aus einer Kombination aus Wärmepumpe und Photovoltaikanlage bestehen. Die mit Solarstrom betriebene Wärmepumpe nutzt die Wärme aus Luft, Erde oder Wasser.

Durch die Nutzung von Solarstrom für den Betrieb der Wärmepumpe können die Energiekosten gesenkt und die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen reduziert werden. Zudem kann überschüssiger Solarstrom, der nicht für die Wärmepumpe benötigt wird, in das Stromnetz eingespeist oder für andere Anwendungen im Haushalt genutzt werden.

Vor- und Nachteile

• Wärmepumpen sind besonders effizient.
• Die Kombination sorgt für die Optimierung des Eigenverbrauchs mit Solarstrom.
• Sowohl PV-Anlage als auch Wärmepumpe sind förderfähig.
• Die moderne, zukunftstaugliche Heizvariante sorgt für die Wertsteigerung der Immobilie.
• Diese Lösung bedarf viel Planung und möglicherweise einer Dachsanierung.
• Hohe Anfangskosten für diese Heizung stellen eine Hürde dar.
• Die Effizienz der PV-Anlage nimmt im Winter ab.
• Sowohl Wärmepumpe als auch PV-Anlage benötigen Platz.
   

Da Familie Sommer einen relativ großen Garten hat, ist das Aufstellen einer Wärmepumpe problemlos möglich. Das vor 35 Jahren zuletzt eingedeckte Dach erfüllt die statischen Voraussetzungen für die Installation einer Aufdachanlage. Allerdings müsste es sowieso neu gedämmt werden, und neue Dachziegel wären in etwa 10 bis 15 Jahren fällig. Frau Sommer schlägt vor, in diesem Zuge die Dacheindeckung vorzuziehen und für die PV-Lösung auf optisch ansprechende, wartungsfreie Solardachziegel zu setzen, die die Heizung mit solarer Energie für die Wärmepumpe versorgen. Dadurch sparen sie sich die komplexe De- und Reinstallation einer Aufdachanlage, wenn das Dach neu gedeckt werden muss.

PV mit Infrarot- oder Stromheizung

Als Alternative zur Wärmepumpe kommen auch Infrarot- oder Stromheizungen in Verbindung mit PV infrage. Sie nutzen zum Heizen solare Energie direkt und ohne den Umweg über warmes Wasser. Als mobile Solarheizung lassen sich Heizlüfter mit Sonnenstrom betreiben, aber auch elektrische Heizkörper oder Fußbodenheizungen. Mit Infrarotstrahlen erwärmte Objekte stellen ebenfalls eine mobile Solarheizung für die Wohnung dar.

Vor- und Nachteile

• Eine Solarheizung fürs Haus lässt sich bei ausreichender Leistung fast ausschließlich mit Solarstrom aus der eigenen Anlage betreiben.
• Neben dem optimierten Eigenverbrauch an Solarstrom lässt sich eine weitgehende Autarkie von Energieversorgern erreichen.
• Strom- und Infrarotheizungen lassen sich ohne großen Aufwand installieren.
• Auch eine Solarheizung für Mietwohnungen lässt sich so realisieren, wenn Mieter:innen ein Balkonkraftwerk haben.
• Reicht die Leistung der PV-Lösung nicht, um die Solarheizung im Winter zu betreiben, muss Strom zugekauft werden.
• Ein Batteriespeicher speichert den Solarstrom für Zeiten, in denen wenig Strom produziert wird. Hier müssen Kosten und Nutzen jedoch abgewogen werden.
• Infrarotheizungen kosten ebenso wie PV-Anlagen relativ viel.
• Bei großer Kälte reichen die strombetriebenen Solarheizungen für Innen bisweilen nicht aus.

Beim Kassensturz wird Familie Sommer klar, dass sie Abstriche machen muss. Sie kann sich entweder die Variante mit alter Heizung und Solaranlage leisten oder muss sich erst einmal auf ein Balkonkraftwerk und eine Solarheizung für ein Zimmer beschränken. Vielleicht ist auch noch eine Solarheizung für den Wintergarten drin, hofft Luna Sonnenschein. Ihr Mann Nils wälzt noch einmal die Förderbedingungen: Die Stromheizung kann nach und nach erweitert werden. Das klingt nach einer guten Lösung.

Was würden die vorgestellten Heizungskonzepte Familie Sommer kosten?

Kosten Solarthermie-Heizung

Eine Solarthermie-Heizung kostet im Schnitt 10.000 Euro und amortisiert sich ohne Förderung nach 15 bis 20 Jahren. Sie braucht jedoch eine flankierende Heizungsanlage, die den Warmwasserbedarf in der sonnenlichtarmen Heizperiode bereitstellen kann, und einen Pufferspeicher, der das von der Sonne erwärmte Wasser vorhält.

Kosten Solarthermie-Kombinationsheizung

Grundsätzlich lassen sich bestehende Heizsysteme mit Solarthermieanlagen nachrüsten. Energieeffizienter sind neue Anlagen. Der Kauf neuer Gas- oder Ölheizungen lohnt sich nicht, da diese nicht förderfähig sind und laut GEG ab 2028 schrittweise ausgetauscht werden müssen – außer sie können zu mehr als 65 Prozent mit erneuerbaren Energien betrieben werden (in der Regel utopisch). Außerdem muss der steigende CO₂-Preis für fossile Brennstoffe mit einkalkuliert werden. Deswegen betrachten wir an dieser Stelle neben dem Einsparpotenzial durch Solarthermie die Möglichkeit, neue Anlagen zu fördern.

Kosten PV-Anlage

Die Kosten für eine PV-Anlage hängen von verschiedenen Faktoren ab:

• Art der Anlage (Aufdach, Indach, Solardachziegel, Fassaden-PV)
• Art der Module
• Größe und Leistung der Anlage
• Installationsaufwand

Familie Sommer müsste für ihr Einfamilienhaus eine Anlage mit 10 Kilowattpeak (kWp) Leistung installieren und dafür rund 14.500 Euro investieren.

Solardachziegel: Effizient, attraktiv, technisch fortschrittlich - und einfach zu verlegen 

Kosten Wärmepumpe

Die verschiedenen Wärmepumpenmodelle nutzen unterschiedliche Umgebungen, um sich deren Temperaturen zunutze zu machen. Mit der Effizienz steigt auch ihr Preis.

Wie funktioniert eine Wärmepumpe? – Plus Solarenergie, Kosten, Förderung, Vor- und Nachteile

Kosten Infrarotheizung

Mit Solarstrom betriebene Infrarotheizungen sind kleine Solarheizungen, die im Verbrauch nur dann etwas kosten, wenn Strom zugekauft werden muss. Der Preis steigt mit der Leistung.

Kosten Stromheizung

Heizung über Solarstrom – das geht auf verschiedene Weise. Hier kommt ein Überblick über die einzelnen Varianten und deren Kosten.

Mobile Elektroheizgeräte eignen sich in Verbindung mit PV auch für andere Einsatzzwecke:

• Solarheizung für Camper
• Solarheizung für Wohnwagen
• Solarheizung fürs Gartenhaus
• Solarheizung fürs Gewächshaus
• Solarheizung fürs Auto

Das GEG setzt in seiner aktuellen Fassung klare Vorgaben für Heizungen. Das gilt auch für Bestandsheizungen, die sukzessive ausgetauscht werden müssen, damit sie zu mindestens 65 Prozent mit erneuerbaren Energien laufen. Neben dem Klimaschutz hat das auch handfeste monetäre Vorteile, da die CO₂-Steuer immer weiter steigen wird. Das verteuert fossile Brennstoffe zusätzlich.

Um die hohen Anfangsinvestitionen in moderne, klimafreundliche Heizungssysteme zu erleichtern, hat der Bund über die Bundesförderung für effiziente Gebäude für Einzelmaßnahmen (BEG EM) einige Förderungen aufgelegt, die bei der KfW oder dem Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) zu beantragen sind. Umweltfreundliche Heizungslösungen werden über Zuschüsse und zinsgünstige Kredite gefördert. Verschiedene Fördermaßnahmen lassen sich kombinieren.

Für das Einfamilien­haus der Sommers wären Investitionskosten bis zu 30.000 Euro förderfähig, und zwar mit einem Zuschuss von bis zu 70 Prozent. Die Grundförderung erhöht sich durch Bonusförderungen und den Emissions­minderungs­zuschlag von 2.500 Euro.

Erläuterungen zu den Boni:

• Effizienzbonus: für besonders effiziente Wärme­pumpen
• Klimageschwindigkeitsbonus: für den Austausch funktions­tüchtiger Heizungsanlagen (Öl, Kohle, Gas, Nacht­speicher­) oder über 20 Jahre alter Gas- oder Biomasse­heizungen und gleichzeitig fach­gerechter Demontage und Entsorgung
• Einkommensbonus: für Haushalte, deren Jahreseinkommen unter 40.000 Euro beträgt.
• Emissionsminderungszuschlag: pauschal 2.500 Euro für den Einbau einer Biomasse­anlage, die den Emissions­grenzwert für Staub von 2,5 mg pro Kubikmeter einhält.

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Nachdem die Finanzierung geklärt ist, muss sich Familie Sommer mit der Größe der geplanten Heizungsanlage für ihr Einfamilienhaus mit 130 Quadratmetern (m2) Wohnfläche befassen.

Technische und bauliche Voraussetzungen für eine Solarheizung

Sowohl Solarthermie als auch PV-Lösung lassen sich nicht auf jedem Dach installieren. Neben dem Eigengewicht der Module sind auch Aspekte wie die Windlast zu berücksichtigen. Das Dach muss also statisch für die Installation der Module geeignet sein. Stark verwinkelte Dächer mit zahlreichen Gauben und Erkern verringern die verfügbare Fläche für die Module. Dann können bis an den Rand verlegbare Solardachziegel eine gute Lösung sein, um trotzdem Solarstrom zu erzeugen.

Ein weiterer Faktor ist die Effizienz: Damit Solarkollektoren oder PV-Module das Optimum aus den Sonnenstrahlen herausholen können, sollten sie im optimalen Winkel auftreffen. Eine Aufständerung kann einen ungünstigen Neigungswinkel des Dachs verbessern. Auch die Ausrichtung des Dachs spielt eine Rolle. Benachbarte Häuser oder Bäume können Verschattungen verursachen. 

Familie Sommers Ahorn wirft zumindest abends seinen Schatten aufs Dach. Leider mindert das die Leistung der geplanten Anlage erheblich, da sich eine Teilverschattung auf das ganze Modul auswirkt. Die Familie könnte sich für Solardachziegel oder das Fällen des Baums entscheiden.

Dimensionierung der Heizung über Solar

Solarthermie: Damit die solare Heizung für die Wohnung der Sommers ausreicht, muss die Kollektorfläche dem Bedarf der dreiköpfigen Familie entsprechen – das entspricht einem solaren Deckungsanteil von 60 Prozent. Um die passende Größe der Solarthermieanlage für Warmwasser und Heizung zu berechnen, müssen sie einige Zahlen zusammentragen:

• Personenzahl im Haushalt
• Wohnfläche
• Individueller Verbrauch
• Grad der Versorgung
• Kollektorenmodell
• Dämmung und energetischer Gebäudezustand

Als Faustformel für Heizung und Warmwasser gelten für drei Personen ein täglicher Warmwasserbedarf von 90 Litern und ein Pufferspeichervolumen von 750 Litern. Dazu bedarf es einer Solarkollektorfläche von 6 bis 9 m2. Man rechnet bei Flachkollektoren mit 3 m2 Kollektorfläche pro Person, bei Röhrenkollektoren mit 2 m2. Anlagen, die nur Warmwasser bereitstellen, dürfen halb so groß sein.

Photovoltaik: Familie Sommer denkt über eine Solarheizung mit einer PV-Anlage nach. Lohnt sich das? Die Einspeisevergütung sinkt jedes Jahr, aber die Stromgestehungskosten liegen weit unter den Preisen, die sie dem Netzbetreiber zahlen müssten. Je mehr Strom sie selbst verbrauchen, desto eher rechnet sich die Anlage. Deswegen muss diese groß genug sein, um neben dem Haushaltsstrom auch die Heizung mit Energie zu versorgen. Die sinkenden Preise für Batteriespeicher lassen die Sommers sogar mit einem Batteriespeicher liebäugeln. Dann können sie den tagsüber erzeugten Strom noch nachts zum Baden oder Heizen nutzen. Wie groß muss ihre Anlage sein, um das leisten zu können?

Als Faustformel gilt: Das 2,5-fache des Strombedarfs geteilt durch 1.000 Kilowattstunden (kWh)/kWp. Zum normalen Strombedarf von 3.600 kWh müssen die Sommers noch den Verbrauch der Solarheizung addieren. Sie haben sich für eine Wärmepumpe entschieden, da diese nicht nur am effizientesten ist, sondern auch am höchsten gefördert wird. Diese verbraucht etwa 4.600 kWh im Jahr. Die PV-Lösung sollte optimalerweise 20 kWp Leistung erbringen. In Kombination mit dem Stromspeicher kann sich Familie Sommer über einen hohen Autarkiegrad freuen.

Zuletzt geändert am: 14.10.2024