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Ratgeber: Solar-Warmwasser für Ein- und Mehrfamilienhäuser

Wie wird solar Warmwasser erzeugt? Wie hoch ist der Beitrag zum Warmwasserverbrauch? Lohnt sich eine Solar-Anlage für Warmwasser?

Um mit Solar Warmwasser zu erzeugen, benötigt man eine Solarthermie-Anlage, die die auf dem Dach per Kollektoren "gesammelte" Solarwärme an den Warmwasser-Speicher weiterleitet, um dieses zu erwärmen. Technisch sind solche Anlagen vergleichsweise einfach aufgebaut. Rund 60% des Warmwasserbedarfs kann solar gedeckt werden. Je nach Anlagengröße und Warmwasserbedarf amortisiert sich die Investition nach rund 10 Jahren.

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Warmwasser ist für uns heute eine selbstverständliche Alltäglichkeit. Mit Hilfe der Sonnenenergie (Solarenergie) lässt sich das Warmwasser umweltfreundlich und "kostenlos" erzeugen. Lediglich die Anlagenkosten und der Strom der Solarpumpe sind zu tragen. Wir wollen in diesem Artikel erklären, was Sie wissen müssen, wenn Sie solar Warmwasser erzeugen möchten. Sie erfahren unter anderem von uns, wie Sie bei jahreszeitlich und witterungstechnisch bedingten Solarertrags-Schwankungen dennoch Ihren Warmwasserverbrauch decken können und so immer unter Ihre solarwarme Dusche springen können.

Aufbau einer Solar-Anlage für Warmwasser

Das Herzstück einer Solarthermie-Anlage sind die solarthermischen Kollektoren, die man in unterschiedlicher Bau- und Funktionsweise und daraus resultierend Leistung auf, am oder neben dem Haus installiert, zum Beispiel 

  • auf dem Dach
  • an Fassaden,
  • an Balkonbrüstungen und -wänden oder
  • auf freien Stellflächen auf dem Grundstück.

Die Solarkollektoren sammeln die thermische Energie der Sonnenstrahlen, die auf sie treffen, ein und absorbieren diese. Mit Hilfe eines Wärmeüberträgermediums, zum Beispiel ein Wasser-Frostschutzmittel-Gemisch (auch Solarflüssigkeit genannt) wird die Wärme von den Kollektoren vom Dach in einen Warmwasserspeicher (auch „Pufferspeicher“ genannt) in den Hauswirtschaftsraum oder Keller transportiert.

Sobald ein Verbraucher eine der Zapfstellen im Haushalt öffnet (Wasserhahn oder Dusche aufdreht) wird dann das Solar-Warmwasser aus dem Speicher entnommen - entweder direkt oder über eine Frischwasserstation - und über entsprechende Trinkwasserleitungen zur Dusche oder Waschbecken geleitet. Daraufhin wird der Puffer mit Wasser bzw. Solarwärme aufgefüllt.

Kleinere Solarthermieanlagen werden häufig nur zum Warmwasser-Erhitzen eingesetzt werden. Im Sommer kann so der gesamte Warmwasser-Bedarf gedeckt werden. (Grafik: Paradigma / Ritter Energie- und Umwelttechnik GmbH & Co. KG)
Kleinere Solarthermieanlagen werden häufig nur zum Warmwasser-Erhitzen eingesetzt werden. Im Sommer kann so der gesamte Warmwasser-Bedarf gedeckt werden. (Grafik: Paradigma / Ritter Energie- und Umwelttechnik GmbH & Co. KG)

Funktionsprinzip: So wird solar Warmwasser erzeugt

Die Art und Größe der Kollektoren einer Solar-Anlage für Warmwasser werden so gewählt, dass diese im Sommer, der solarertragsstarken Zeit, den Warmwasserbedarf komplett decken können. Die eigentliche Heizung kann dann ausgeschaltet werden, was wiederum deren Lebensdauer verlängert und einen höheren Energiebedarf durch ein nur sehr kurzfristiges Anspringen im Sommer vermeidet.

Anders ist das in den Übergangszeiten und im Winter. Da ist die Sonneneinstrahlung naturgemäß geringer, so dass weniger solar erhitztes Warmwasser zur Verfügung steht. Häufig deckt die Anlage dann nicht mehr den Warmwasserbedarf des Haushalts vollständig ab, sodass dann die normale Zentralheizung des Hauses anspringt, wenn ein zuvor festgelegter Temperaturunterschied zwischen Kollektor und Wärmespeicher erreicht wird.

Die folgende Grafik zeigt übers Jahr betrachtet anschaulich, wie und wann sich Solarertrag und der Bedarf an Warmwasser in einem herkömmlichen Haushalt decken oder nicht decken:

Jährlicher Wärmeertrag einer Anlage für Solar-Warmwasser (Grafik: energie-experten.org)
Jährlicher Wärmeertrag einer Anlage für Solar-Warmwasser (Grafik: energie-experten.org)

Der solare Deckungsgrad, der sich hier beispielhaft aus der Grafik ergibt, betrüge bis zu 50 Prozent. Das bedeutet, dass das solarerhitzte Warmwasser bis zu 50 Prozent der bisher zur Warmwasserbereitung verwendeten Energie einspart.

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Planung und Dimensionierung der Anlagengröße

Als Richtwert gilt, dass pro Person ein täglicher Bedarf von etwa 50 Litern Warmwasser besteht. Da ist Waschwasser, Duschwasser, Wäschewaschwasser und Spülwasser drin. Eine Warmwasser-Solarwärmeanlage kann solch einen Bedarf an Wärme mit einer Kollektorfläche von etwa 1 m2 mit Vakuumröhrenkollektoren bis 1,5 m2 mit Flachkollektoren in Kombination mit einem Speichervolumen zwischen 80 und 100 Litern decken.

Hochgerechnet auf einen durchschnittlichen Haushalt mit vier Personen käme man mit dem Richtwert auf eine solare Warmwasser-Anlage mit einer Kollektorfläche zwischen gut 4 und 6 m2 und einem Speicher mit einem Fassungsvermögen zwischen 280 bis 400 Litern.

Tabelle 1: Berechnung des Solar-Ertrags für Warmwasser
Solarstrahlung 1.000 W/m2
Kollektorleistung 500 W/m2
Sonnenstunden 800 h/a
Kollektorertrag pro Jahr 400 kWh/(m2a)
Kollektor-Fläche 6 m2
Anlagenertrag pro Jahr 2.400 kWh/(m2a)

Wichtige Tipps zur Planung einer Solar-Warmwasser-Anlage:

  • Der gesamte Solar-Ertrag pro Jahr liegt bei durchschnittlich 450 bis 600 kWh pro m2 Kollektorfläche
  • Der Ertrag ist nicht überall in Deutschland gleich hoch, besonders günstig sind Standorte an der Ostsee und im Süden
  • Zu den standortbedingten Einflussfaktoren zählen die Dachausrichtung zur Sonne, die Dachneigung und die Verschattungssituation
  • Eine Solaranlage ausschließlich zur Warmwasserbereitung sollte pro Person über etwa 1 bis 1,5 m2 Kollektorfläche verfügen
  • Der Warmwasserspeicher sollte etwa 80 Liter pro Person fassen. Bei einer vierköpfigen Familie mit 2 Kindern sollten Sie rund 300 Liter Fassungsvolumen einplanen.
Tabelle 2: Größen-Planung einer Anlage für Solar-Warmwasser
Anzahl Familienmitglieder Größe der Kollektorfläche Anzahl Kollektoren (bei 2 m2 pro Kollektor
1 1,5 m2 1
2 3 m2 2
3 4,5 m2 3
4 6 m2 3
5 7,5 m2 4
6 9 m2 5
7 10,5 m2 6
8 12 m2 6

Eine sinnvolle Dimensionierung der Anlage ist von enormer Bedeutung, da sie wesentlich über die Wirtschaftlichkeit entscheidet. Als Faustformel für die Absorberfläche von Trinkwassererwärmungsanlagen gelten bei Flachkollektoren 1,5 m2 pro Person. Das notwendige Speichervolumen ermittelt sich durch den doppelten täglichen Warmwasserverbrauch und liegt in der Regel bei etwa 100 Litern pro Person.

Was kostet eine Warmwasser-Solaranlage?

Die Preise für Solarkollektoren unterscheiden sich je nachdem, ob Sie Flach- oder Vakuumröhrenkollektoren kaufen wollen. Flachkollektoren sind mit 200 € pro Kollektor günstiger als Vakuumröhrenkollektoren, die ab 350 € kosten. Vakuumröhrenkollektoren sammeln jedoch mehr Solarwärme, sodass Sie weniger Kollektorfläche benötigen. Dennoch sind Vakuumröhrenkollektoren preislich etwas teurer als Flachkollektoren.

Solar-Kollektoren können den gesamten Warmwasser-Bedarf im Sommer decken. (Foto: Bundesverband der Deutschen Heizungsindustrie e.V. (BDH), Köln)
Solar-Kollektoren können den gesamten Warmwasser-Bedarf im Sommer decken. (Foto: Bundesverband der Deutschen Heizungsindustrie e.V. (BDH), Köln)

Zusätzlich zu den Kosten für die Kollektoren kommen noch Ausgaben für andere Komponenten wie einen Solar-Warmwasser-Speicher, Regelung, Pumpe, Solarthermieleitungen und natürlich die Kosten für die eigentliche Montage der Anlage.

Hier finden Sie einen detaillierten Überblick über alle Kostenpositionen einer Solarthermie-Anlage.

Tabelle 3: Beispielberechnung der Kosten einer Solarthermie-Anlage für einen 4-Personen-Haushalt nur für Warmwasser
Solaranlage für Warmwasser Kosten
6 m2 Flachkollektoren 1.200 €
300 Liter Solar-Warmwasser-Speicher 500 €
Installation (Rohre, Pumpe, Montage) 2.000 €
Anschaffungskosten gesamt 3.700 €
Zuschuss/ Förderung 1.200 €
Betriebskosten pro Jahr 75 €
Jährliche Ersparnis der Heizkosten 150 bis 200 €
Amortisation rund 15 bis 20 Jahre

Wenn Sie schon erwägen solar Warmwasser zu erzeugen, sollten Sie auch die Möglichkeit in Betracht ziehen, über die Solaranlage die Erwärmung des Heizwassers solar zu unterstützen. Entsprechende Anlagen fallen um einiges größer aus als reine Anlagen zur solaren Warmwassererzeugung. Im Einfamilienhaus wird eine etwa doppelt so große Kollektorfläche notwendig. Da aber sowieso eine Anlage gebaut werden soll, fallen die Mehrkosten nur zu rund einem Drittel ins Gewicht.

Experten-Tipp: Um den richtigen Installationsbetrieb zu finden, sollten zunächst Angebote unterschiedlicher Betriebe eingeholt werden. Qualifizierte Fachbetriebe kennen sich zudem mit den aktuellen Förderprogrammen aus. Beachten Sie, dass Solarkollektoren, die eine Förderung aus dem Marktanreizprogramm (MAP) erhalten, das Prüfzertifikat Solar Keymark tragen müssen. Der » BAFA-Liste können Sie entnehmen, welche Kollektoren förderfähig sind.

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Weitere Informationen zur Solarwärme

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"Wann lohnt eine Anlage für Solar-Warmwasser?" wurde am 21.09.2017 das letzte Mal aktualisiert.