Letzte Aktualisierung: 03.09.2020

Technik-Ratgeber "Solarheizung": Varianten, Kosten & Förderungen

Was ist eine Solarheizung? Wie funktioniert sie? Welche Varianten gibt es? Lohnt sich eine solar-elektrische Heizung? Was kostet sie? Gibt es Fördermittel?
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Eine Solarheizung ist eine Heizungsvariante, die aus der Energie der Sonne (Solarenergie) nutzbare Heizwärme erzeugt. Diese Wärme lässt sich anteilig zum Erwärmen von Brauchwasser (Warmwasser, wie es in Küche und Bad benötigt wird) und/ oder zum Erwärmen von Heizwasser (wie es in wasserführenden Heizungsanlagen kreist) einsetzen. Neben Solarthermie-Kollektoren, die die Sonnenwärme direkt zur Heizung weiterleiten, kann man auch Solarmodule einsetzen, um über den Umweg einer elektrischen Wärmeerzeugung per Heizstab oder Wärmepumpe eine Solarheizung zu betreiben. Thermische als auch elektrische Solarheizungen werden in Deutschland vom BAFA und der KfW gefördert.

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Funktionsweise solarer Heizungssysteme

Kommt eine Solarheizung zum Einsatz, wird mit der Energie der Sonne geheizt. Gebäude lassen sich dank der Solarenergie

  • mit Warmwasser (Brauchwasser) und
  • mit Heizungswärme versorgen.

Die Solarheizung macht sich demnach die thermische Energie (Thermie) der Sonne („Solarthermie“) zunutze, daher spricht man auch von einer solarthermischen Heizung oder Solarthermie-Heizung. Daher nennt man auch die technische Anlage zur Wärmeerzeugung einer Solarheizung auch Solarwärme-Anlage bzw. im Fachjargon: "Solarthermie-Anlage".

Die Energie der Sonne ist gratis und wird bis zur Solarthermie-Anlage angeliefert. Die Ausbeute an solarer Wärme (auch Solarwärmeertrag, Solarertrag oder Ertrag genannt), die eine Solarheizung erwirtschaftet, hängt von vielen Faktoren ab. Darunter sind solche,

  • die Sie nicht beeinflussen können wie z. B. die jährliche Sonneneinstrahlung an Ihrem Standort und auf
  • die Sie Einfluss nehmen können wie z. B. die Ausrichtung des Solardachs oder den erzeugungsnahen Verbrauch.

Mit einer durchschnittlichen Solarheizung erzielen Sie in Deutschland einen Solarertrag von 450 bis 600 Kilowattstunden (kWh) Solarwärme pro Quadratmeter Kollektorfläche im Jahr. Damit kommen Sie in einem typischen Einfamilienhaus mit ebensolcher Belegung bei der Warmwasserbereitung auf einen solaren Deckungsgrad von rund 50 Prozent und bei der Heizungsunterstützung auf eine solare Deckung von rund 30 Prozent. Die Höhe der Energie- und damit Kosteneinsparung kann aber je nach Gebäude und Nutzung stark variieren.

Tabelle: Benötigte Kollektorgröße je nach Haushaltsgröße
Haushaltsgröße Flachkollektor Röhrenkollektor
Brauchwasser für 2 Personen 3 m2 2,5 m2
Heizwasser für 2 Personen 4,5 m2 2,5 m2
Brauchwasser für 3 bis 5 Personen 4,5 - 7,5 m2 3,75 - 6,25 m2
Heizwasser für 3 bis 5 Personen 6,75 - 11,25 m2 2,25 - 8,75 m2
Brauchwasser für 6 bis 8 Personen 9 - 12 m2 7,5 - 10 m2
Heizwasser für 6 bis 8 Personen 13,5 - 18 m2 10,5 - 14 m2

Tipp: Solarheizungen werden in Wohngebäuden häufig so ausgelegt, dass Kollektorfläche und Speicher rund 60% des jährlichen Warmwasserbedarfes solar decken. Bei einer größeren Dimensionierung der Solarheizung kann sie auch zur Heizungsunterstützung eingesetzt werden. Der verbleibende Energiebedarf zur Warmwasserbereitung und Raumheizung wird dann von einem weiteren Wärmeerzeuger bereitgestellt.

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Solartechnischer Aufbau im Überblick

Eine typische Solarheizung besteht aus den folgenden Komponenten:

  • Kollektoren auf dem Dach
  • Vor- und Rücklauf vom Kollektor zum Speicher
  • Zentraler Wärmespeicher
  • Zweiter Wärmeerzeuger mit Speicher-Anbindung
  • Steuerung/ Regelung der Solarheizung

Solarkollektoren

Der Kollektor ist das wichtigste Bauteil der Solarheizung, denn er sammelt die auf ihn auftreffende Solarwärme ein und leitet sie zum Speicher weiter. Der Kollektor ist so platziert, dass dort von der einerseits im Tages- und Jahreszeitenverlauf variierenden und andererseits lokal unterschiedlichen Sonnenstrahlung möglichst viel auftrifft.

Es gibt deshalb auch unterschiedliche Orte für die Installation der Kollektoren:

  • auf oder in Dächern (Aufdach-, Indach-Installation)
  • vertikal oder schräg (teils als Sonnenschutz) an Fassaden
  • aufgeständert freistehend im Gelände

Zudem haben sich im Laufe der Zeit verschiedene Kollektortypen bewährt, darunter:

  • Flachkollektoren
  • Vakuum-Röhrenkollektoren
  • Luftkollektoren
  • Hybridkollektoren (PVT-Kollektoren)
  • Schwimmbadabsorber
  • Thermosiphonkollektoren

Wärmespeicher

Ganz gleich, welcher Kollektortyp zur Solarheizung gehört – in allen zirkuliert ein Wärmeträgermedium (Solarflüssigkeit), das die Wärme vom Absorber (z. B. die Rohre im Kollektor) aufnimmt und zum Wärmespeicher der Solarheizung transportiert.

Das flüssige Solarfluid besteht entweder aus purem Wasser oder aus einem Mix aus Wasser und Frostschutzmittel (Wasser-Glykol-Mix). Es wird mit Hilfe von einer Umwälzpume (Solarpumpe) im Primärkreislauf der Solarheizung bewegt - im Sekundärkreislauf zirkuliert das Brauchwasser z. B. zum Duschen und/oder Wasser für die Heizung.

Im Solar-Wärmespeicher wird die solare Wärme mit Hilfe von Wärmeübertragern auf das den Speicher durchströmende Wasser übertragen. Das erwärmte Heizwasser bzw. kann sofort oder zeitversetzt direkt aus dem Puffer abgerufen werden, Brauchwasser kann über einen extra Speicher oder häufig über eine am Puffer angeflanschte Frischwasserstation im Durchlauf erhitzt und entnommen werden. Alternativ kann Solarwärme auch über eine Rücklaufbeimischung des Heizkreises eingebunden werden.

Der Wärmespeicher ist nötig für die Funktionalität einer Solarheizung, weil die Wärmeerzeugung mit der Solarheizung naturgemäß nur dann erfolgt, wenn die Sonne scheint – also tagsüber. Für den Wärmebedarf am Abend oder in der Nacht greift man dann auf den Vorrat im Wärmespeicher zurück. Dank der modernen Steuerung/Regelung läuft der Solarheizungsbetrieb nahezu automatisch.

Um die erzeugte Solarwärme nicht nur einige Tage sondern auch mehrere Monate bis zum Winter zu bevorraten, nutzt man Langzeitspeicher, auch saisonale Speicher genannt, aus Stahl, Kunststoff oder Beton. Ein Einsatzgebiet für Langzeitspeicher sind Ein- und Mehrfamilienhäuser, sogenannte „Sonnenhäuser“, aber auch solarbeheizte Nah- und Fernwärmenetze.

Mit Speichervolumina von 20 m3 kann die Solarheizung im Einfamilienhaus nahezu ganzjährig ausschließlich mit Solarwärme den Heiz- und Trinkwarmwasserbedarf decken. Bei vollständig solarbeheizten Häusern kommen Speicher mit 40 m³ Wasserinhalt zum Einsatz. Die Speicher selbst sind häufig so groß, dass über mehrere Stockwerke reichen und daher bereits in der Bauphase in das Haus eingebracht werden müssen.

Alternativ kommen auch Erdwärmespeicher (Latentwärmespeicher / „Eisspeicher“) zum Einsatz, die unter oder neben dem Haus im Erdreich installiert werden. Auch Erdsonden lassen sich als offene Aquiferspeicher zur saisonalen Speicherung von Solarwärme nutzen, sofern hierfür günstige Grundwasserverhältnisse vorliegen.

Es gilt: Je größer ein Speicher, desto mehr Wärme kann er innerhalb des Solarheizungssystems speichern. Demgegenüber steigen jedoch auch die Wärmeverluste und natürlich die Kosten, sodass die Größe eines wirtschaftlichen Speichers immer ein Kompromiss aus diesen gegenläufigen Größen darstellt.

Anbindung zusätzlicher Wärmeerzeuger

In sehr gut gedämmten Häusern ist es mit der richtigen Technik durchaus möglich, eine Solarheizung monovalent – also ohne eine Zusatzheizung – zu betreiben. Bei sehr vielen Häusern kommt eine Solarheizung jedoch nicht ohne Zusatzheizung aus. Häufig kann im Sommer auf die Zusatzheizung gänzlich verzichtet werden. Erst in den Übergangsmonaten und im Winter muss die Solarheizung dann bivalent - also mit einem weiteren Wärmeerzeuger – betrieben werden, um Grund- und Spitzenlast abzudecken.

Solarheizungen lassen sich dazu mit den verschiedensten Heizungsarten kombinieren, darunter mit

  • fossilen Gas- und Ölheizungen, mit
  • erneuerbaren Biomasse-Heizungen (Pelletheizungen) sowie mit
  • modernen Erd- und Luft-Wärmepumpen- als auch mit
  • direkt- und indirekt-elektrischen Photovoltaik-Heizungen.

Gas-Brennwert

Bei einer Solarheizungskombination mit einer Gasbrennwert-Anlage wird die Anzahl der Solarheizungskollektoren so gewählt, dass sie die Brauchwarmwasser oder die Brauch- und Heizungswarmwassererzeugung unterstützen. Die restliche Heizarbeit ("Spitzenlast") wird dann von der Gasbrennwertheizung übernommen.

Die Sonnenenergie liefert dann an milderen Übergangstagen die komplette Heizwärme und unterstützt zudem den konventionellen Wärmeerzeuger an sonnigen Wintertagen Brennstoff einzusparen. Eigentümer können so ihre gesamte Solarheizung durch die Kombination von Solarthermiekollektoren, Gasbrennwertheizung und einem optimal abgestimmten und passenden Speichersystem auf die sehr gute Energieeffizienzklasse A+ bringen.

Wärmepumpe

Vor Allem Erd- und Luft-Wärmepumpen lassen sich in vielen Fällen gut mit einer thermischen Solarheizung kombinieren, um im Sommer einen Großteil des Warmwasserbedarfs und in Übergangszeiten einen Teil der Heizlast solar zu decken. Die Solaranlage belädt dann den Speicher, der – immer wenn erforderlich – zusätzlich auch von der Wärmepumpe erwärmt wird. Wichtig ist, dass die Wärmepumpenregelungder Solarheizung Vorrang gibt, um die Systemeffizienz der solaren Heizung zu erhöhen.

Eine andere Kombinationsmöglichkeit besteht darin, die Solarheizung auch auf der Quellenseite der Wärmepumpe einzubinden. Insbesondere in Kombination mit einer Erdwärmepumpe kann dann durch Solarwärmeeintrag auch die Temperatur der Wärmequelle angehoben werden und so Effizienz der Wärmepumpe gesteigert werden. Ein ähnlicher Effekt ergibt sich überdies beim passiven Kühlen mit einer Erdwärmepumpe.

Sie suchen nach weiteren Infos? In unserem »» Ratgeber "Solar-Wärmepumpe-Kombinationen im Überblick" finden Sie alle Details zum Thema!!

Biomasseheizung

In sehr gut gedämmten Häusern mit groß dimensionierter Solaranlage und entsprechend großem Wärmespeicher reicht es häufig aus, wenn man im Winter mit einem Kamin oder Ofen manuell bei Bedarf zuheizt. Eine weitergehende Option wäre ein Pellet- oder Kaminofen mit Wassertasche, der auch hydraulisch mit der Solarheizung verbunden ist.

Als Zentralheizung werden Solarheizungen häufig mit automatisch beschickten Biomasseheizungenwie einer Pelletheizung ergänzt. Der Pelletkessel wird dabei grundsätzlich wie eine Wärmepumpe oder eine Gasheizung angebunden.

Allerdings ist zu beachten, dass eine Pelletheizung weniger "fein" auf den Wärmebedarf und einen etwaigen Solaranteil abgestimmt werden kann. Zudem ist auch die Investition in eine Pelletheizung vielfach höher als die in eine (zumindest) Luftwärmepumpe und allemal als in eine Gasheizung. Daher empfehlen sich Solarheizungen mit Pelletunterstützung vor Allem in großen, älteren Häusern, die noch hohen Vorlauftemperaturen bedürfen. Hier kann die Pelletheizung ihre Vorteile ausspielen und effizient und wirtschaftlich eingebunden werden.

Photovoltaik

Eine elektrische Solarheizung hingegen besteht nicht aus einer Solarthermie-Anlage, die ihre Wärme direkt der Heizung zur Verfügung stellt, sondern nur indirekt über eine Photovoltaikanlage. Diese wiederum wandelt die Solarstrahlung in Strom um, der wiederum zur elektrischen Heizwärmeerzeugung

Das Prinzip wird daher auch unter dem neudeutschen Begriff „Power to Heat“ näher beschrieben.

Das Heizen mit Photovoltaik ist bei einer direktelektrischen Nutzung nicht nur vergleichsweise ineffizient, sondern auch eingeschränkt. Lediglich das Heizen mit einem Heizstab im Wärmespeicher und einer Wärmepumpe kann die Zeiträume zwischen Sonnenschein und Wärmebedarf überbücken helfen.

Daher versteht man unter einer sinnvollen und vor Allem effizienten elektrischen Solarheizung eine Kombination aus einer Wärmepumpe und einer PV-Anlage. Die Wärmepumpe macht nicht nämlich nicht nur aus 1 kWh Strom 1 kWh Wärme wie der Heizstab, sondern aus 1 kWh Strom 3 bis 4 kWh Wärme. Daher wird eine Solarheizung mit einem Heizstab auch tendenziell nur mit Überschuss-Strom betrieben, während eine Wärmepumpe vorrangig mit Solarstrom versorgt wird, wenn ein Wärmebedarf vorliegt bzw. aufgrund einer Online-Wetterdaten-Anbindung prognostiziert wird.

Preise, Kosten und Förderungen

Die Preise und Kosten einer Solarheizung variieren mit der Qualität der Technik, der Anlagengröße – hier insbesondere der Größe des Kollektorfeldes und des Pufferspeichers – und dem Zweck, dem die Anlage dient: Warmwasser- und/oder Heizwasserbereitstellung.

Die im Folgenden genannten Kosten für Solarthermie-Heizungen können daher nur Richtwerte sein:

Tabelle: Preise und Kosten einer Solarheizung
Komponenten der Solarheizung Preise in Euro
Kollektoren 4.500 €
Solarspeicher 2.000 €
Installation/Montage 2.800 €
Gesamtkosten Solarheizung 9.300 €

Den Kosten stehen aufgrund der Umwelt- und vor Allem Klimafreundlichkeit der Solarheizung auch vielfältige Förderungen gegenüber. So vergeben das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) und die KfW Förderbank vergeben bundesweit Zuschüsse und zinsgünstige Kredite. Außerdem gibt es regionale Förderprogramme in den Bundesländern und kommunale Förderprogramme in vielen Städten und Gemeinden. Sogar private Energieversorger fördern die Installation einer Solarheizung. Zudem bietet auch der Fiskus Möglichkeiten, die Kosten einer Solarheizung von der Steuer abzusetzen.

Tabelle: Förderungen von Solarheizungen im Überblick
Was wird gefördert? Wer fördert?
Planung BAFA, Verbraucherzentrale, Energieberatung
Installation BAFA, KfW, Bundesländer, Kommunen, EVU
Erweiterung / Optimierung BAFA

Die aktuell wohl wichtigste und am häufigsten in Anspruch genommene Förderung ist dabei die des BAFA:

  • Wird eine neue Solarheizung mit anderen erneuerbaren Energien kombiniert – zum Beispiel mit einer Pelletheizung oder einer Wärmepumpe –, erhalten Hausbesitzer 35 Prozent der Kosten vom BAFA.
  • Das BAFA fördert Solarheizungen mit 30 Prozent der förderfähigen Kosten, wenn Solarthermie nachgerüstet und eine neue Solarheizung mit Gasbrennwertkessel eingebaut wird.
  • Und wer seine Heizung erst später zur Solarheizung erweitern will, der erhält noch eine Förderung von 20 Prozent.
  • Wenn Sie bisher mit einer Ölheizung geheizt haben und auf eine Solarheizung umsteigen erhalten Sie eine 10 Prozent höhere Austauschprämie, also insgesamt bis zu 45 Prozent der förderfähigen Kosten vom BAFA erstattet.
Tabelle: BAFA-Förderung von Solarheizungen
Art der Solarheizung BAFA-Zuschuss inkl. Ölheizung-Prämie
Nachrüstung Solarthermie-Anlage 30% 30%
Hybride Solarheizung 35% 45%
Solarheizung mit Gas-Brennwert 30% 40%
Renewable Ready-Heizung 20% 20%

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