Das passende Solarsystem für jeden Einsatzfall

Solarthermieanlagen zur Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung haben sich unter allen Einsatzbedingungen bereits jahrelang hervorragend bewährt. Hinzu kommt, dass die unerschöpfliche und umweltschonende Sonnenenergie quasi keinen Cent kostet. Ein Solarsystem kann – beispielsweise kombiniert mit moderner Brennwerttechnik – rund 60 % der Energie für warmes Wasser und 20 % der Heizenergie kostenlos und umweltschonend abdecken. So verursacht ein kombiniertes Brennwert- und Solarsystem bis zu 30 % weniger Emissionen als die traditionelle Gasheizung. Das passt perfekt zur Ökodesign-Richtlinie ErP, die seit September 2015 gilt und neue Mindesteffizienzanforderungen für energierelevante Produkte definiert.

Die nüchterne Erkenntnis aus der Praxis ist jedoch, dass die Anschaffung von Solarthermieanlagen im Wesentlichen von zwei Faktoren abhängt: von der Höhe der (staatlichen) Fördergelder sowie vom aktuellen Preis für die fossilen Energieträger bzw. für das Heizöl.

Welche BAFA-Fördergelder gibt es für Solarthermieanlagen?

Aufgrund der hohen ökologischen Attraktivität unterstützt der Gesetzgeber die Solarwärmetechnik zusätzlich mit attraktiven Förderkonditionen im Rahmen des BAFA-Marktanreizprogramms.

Bei Solarthermieanlagen zur Heizungsunterstützung beträgt die Mindestförderung für den Einsatz im Baubestand 2000 Euro. In der typischen Größenordnung von 15 bis 40 m² Kollektorfläche werden 140 Euro/m² gezahlt. Randbedingungen wie die Mindestgröße der Anlage und das Fassungsvermögen des Pufferspeichers lassen sich leicht erfüllen.

Bei Solarthermieanlagen zur reinen Warmwasserbereitung liegt die Basisförderung bei 500 Euro. Zwischen 11 bis 40 m² Größe werden 50 Euro/m² Kollektorfläche gewährt. Auch hier lassen sich die Randbedingungen mit Standard-Anlagen einfach erfüllen.

Darüber hinaus können über diese Fördergelder hinaus von der BAFA noch 500 Euro Boni in Anspruch genommen werden, wenn die Solarthermieanlage beispielsweise mit einer Wärmepumpe kombiniert wird. Ist das Gebäude, auf dem die Anlage zum Einsatz kommt, darüber hinaus sehr gut gedämmt, wird ein Effizienzbonus gezahlt, der bis zum 1,5-fachen der Basisförderung reicht. Wird bei der Installation der Solarthermieanlage gleichzeitig der Kessel getauscht – Niedertemperatur-Wärmeerzeuger raus, Brennwertgerät rein – fallen zusätzlich 500 Euro Kesseltauschbonus an.

Zahlreiche weitere Förderbausteine, wie der Innovationsbonus in Gebäuden mit mehr als drei Wohneinheiten etc., machen den Einsatz von Solarthermieanlagen für den Investor und Nutzer noch attraktiver.

Und letztendlich bietet auch die Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) mit ihren Programmen „Energieeffizient sanieren“ und „Energieeffizient bauen“ weitere Möglichkeiten in der Förderung von Solarthermieanlagen an.

Wie werden sich die Erdölpreise entwickeln?

Parallel zu den erfreulichen Förderbedingungen entwickelt sich der Ölpreis, u. a. aufgrund der jüngsten Entscheidungen der OPEC und weiterer Länder, spürbar weiter nach oben. Experten sehen den Preis der für Europa relevanten Ölsorten in den kommenden Monaten auf einem stabilen Aufwärtstrend. Aktivierend kommt hinzu, dass die in den vergangenen Jahren immer weiter zurückgeführte Produktion von Öl aus unkonventionellen Quellen, wie aus Schiefer in den USA, kaum kurz- oder mittelfristig wieder aktiviert werden kann.

Der Preisanstieg beim Erdöl in Verbindung mit den günstigen Förderbedingungen ist für Solarthermieanlagen eine ideale Perspektive für nachhaltiges Wachstum. Darüber hinaus bieten auch die Hersteller neue Impulse für den Markt durch eine prinzipiell bekannte Technologie, die bislang vor allen Dingen in Südeuropa zum Einsatz gekommen ist und sich unter den dortigen klimatischen Bedingungen bewährt hat – die rücklaufgeführten Anlagen.

Was charakterisiert eine druckgeführte Anlage?

Eine druckgeführte thermische Solaranlage besteht in der Regel aus Kollektor, Regelung und Speicher. Die Auslegung der Anlagengröße ist immer ein Kompromiss zwischen möglichst hoher Leistung über das gesamte Jahr und einer nicht zu hohen Stagnationsphase im Sommer.

Im Solarkreis wird eine Solarflüssigkeit eingesetzt, die ein Gemisch aus Wasser und Frostschutzmittel (Glykol) ist. Das Glykol schützt die Anlage im Winter vor dem Einfrieren. Die Solarflüssigkeit nimmt die Wärmeenergie des Kollektors auf, um sie anschließend im Solarwärmetauscher des Speichers abzugeben. Dazu ist eine Solarpumpe notwendig, weshalb immer ein definierter Anlagendruck eingestellt werden muss. Auch ein Ausdehnungsgefäß ist notwendig.

Ist der Wärmespeicher gefüllt und keine weitere Wärmeabnahmequelle, wie beispielsweise ein Schwimmbad, vorhanden, schaltet sich die Solarpumpe ab und die Solarflüssigkeit zirkuliert nicht mehr. Dadurch vergrößert sich das Volumen der Solarflüssigkeit und der Betriebsdruck steigt an, bis die Siedetemperatur erreicht ist. Bei Siedetemperatur bildet sich Dampf im Kollektor, der die Solarflüssigkeit in das Ausdehnungsgefäß drückt. Erst nach einer nächtlichen Abkühlungsphase kann wieder solare Wärmeenergie aufgenommen werden.

Zu den wesentlichen Vorteilen eines druckgeführten Systems gehören:

• keine Einschränkung bezüglich der Installation
• passend für jede Anwendung
• ein niedriger Stromverbrauch der Solarpumpe
• im Solarkreis integrierter Sensor, um den Solarertrag zu messen
• speziell für Anwendungen mit konstanten Anforderungen der Auslastung (z. B. Mehrfamilienhäuser, Wohnblocks)

Wie funktioniert eine rücklaufgeführte Solaranlage?

Rücklaufgeführte Solaranlagen erweitern die Möglichkeiten solarer Warmwasserbereitung bei stark schwankendem Wärmebedarf. Sie vermeiden Stagnation im Sommer, da sich der Solarkreis bei Bedarf automatisch vollständig entleert. Damit sind größer dimensionierte Systeme mit hohem solarem Deckungsbeitrag möglich.

Das System ist nicht vollständig mit Solarflüssigkeit gefüllt und steht nicht unter Druck. Bei Stillstand des Solarsystems läuft die Solarflüssigkeit aus den Kollektoren und den Vor- und Rücklaufleitungen in die Speichereinheit oder den Rücklaufbehälter zurück. Bei ausgeschalteter Pumpe sind alle Leitungen oberhalb des Rücklaufbehälters nur mit Luft gefüllt. Sobald die Sonne den Solarkollektor erwärmt und der Solarregler die Solarpumpe einschaltet, fördert diese die Solarflüssigkeit durch die Rohrleitung in das Kollektorfeld. Dort wird die Flüssigkeit erwärmt und anschließend zurück zur Speichereinheit geführt. Im oberen Teil des Solarwärmetauschers sammelt sich die aus den Rohrleitungen und dem Kollektorfeld verdrängte Luft. Beim Erwärmen dehnen sich diese Luft und die Solarflüssigkeit im geringen Maß aus. Die im Solarkreis eingeschlossene Luftblase erfüllt dabei die Aufgabe eines Ausdehnungsgefäßes.

Eine andere Variante einer rücklaufgeführten Anlage steht bei Vaillant mit dem System „auroFLOW plus“ zur Verfügung. Hier sind die Pumpe und ein Rücklaufbehälter in einer eigenen Station kombiniert, die in der Nähe des Kollektorfeldes installiert wird.

Welche Vorteile bietet das System in der Installationspraxis?

„Bei unserem Rücklauf-Solarsystem auroSTEP plus D wird warmes Wasser nur dann produziert, wenn es benötigt wird. Ist keine Wärmeabnahme vorhanden und der Warmwasserspeicher vollständig bis zur Wunschtemperatur gefüllt, schaltet die Solarpumpe ab. Die Solarflüssigkeit fließt dann aus den Kollektoren und den Leitungen der Anlage in die Rohrschlange des Speichers oder den Auffangbehälter der Solarstation“, erläutert Christian Sieg, Leiter Produkt- und Dienstleistungs-Management Vaillant Deutschland.

Folgende wesentliche Vorteile bietet das rücklaufgeführte Solarthermiesystem:

• maximaler Solargewinn
• warmes Wasser „aus Solarenergie“ steht bei Sonneneinstrahlung jederzeit zur Verfügung
• lange Lebensdauer aufgrund geringer thermischer Belastungen
• geringerer Instandhaltungsaufwand (kein Solar-Ausdehnungsgefäß im System erforderlich)
• speziell für Anwendungen mit unterschiedlichen Anforderungen bei der Auslastung (z. B. Hotels, Gewerbe und Sportstätten)

Welche Aspekte sind bei der Planung zu berücksichtigen?

Die wichtigste Voraussetzung für ein rücklaufgeführtes Solarsystem ist ein Leitungsgefälle von mindestens 4 % zwischen Kollektoren und dem Rücklaufbehälter im Speicher bzw. der Solarstation.

Zudem sind den Höhenmetern zwischen Kollektoren und Solarstation Grenzen gesetzt. Diese liegen je nach Anlagenkonfiguration bei bis zu 12 m. Haben die Objekte einen größeren Höhenunterschied zwischen Kollektorfeld und Heizkeller, kann die Solarstation auf dem Dach bzw. Spitzboden montiert werden. Von dort aus werden dann zwei Rohrleitungen für den Wärmetransport in den Heizkeller verwendet. In diesem Fall müssen zwingend spezielle Solarthermie-Kollektoren mit guten Rücklaufeigenschaften eingesetzt werden.

Mit rücklaufgeführten Solaranlagen lassen sich insbesondere auch Großprojekte umsetzen, die einen stark schwankenden Wärmebedarf haben. Vaillant bietet für den Aufbau individueller Rücklauf-Solaranlagen mit der Solarstation „auroFLOW plus“ in der Basisausführung bis zu 15 m² Kollektorfläche an. Mit dem Erweiterungsmodul können dann bis zu 30 m² Kollektorfläche aufgebaut werden.

Durch eine Kaskadierung von bis zu vier auroFLOW-plus-Solarstationen bzw. Erweiterungsmodulen lassen sich große Solarflächen mit bis zu 120 m² Kollektorfläche versorgen. Die Kollektorfelder selber müssen dabei in Reihen mit der jeweils gleichen Stückzahl parallel nach Tichelmann verschaltet werden. Die Vorlaufleitungen der Kollektoren sollten dabei möglichst gleich lang gehalten werden. Außerdem ist es empfehlenswert, wenn die Leitungen für eine gleichmäßige Durchströmung die gleiche Anzahl an Bögen aufweisen.

Worauf ist bei der Installation besonders zu achten?

Für Fachhandwerker, die bislang ausschließlich druckgeführte Solarthermieanlagen montiert haben, ist das Folgende sicherlich ungewohnt: Kollektoren und Solar-Kupferrohre sind mit Luft gefüllt. Die Luft muss dabei im System verbleiben. Ein Entlüftungsventil darf auf keinen Fall in das Solarsystem eingebaut werden.

Genauso ungewohnt: Im Solarkreis darf kein Ausdehnungsgefäß installiert werden. Außerdem sollten in den Vor- und Rücklaufrohren möglichst keine Wassertaschen oder Siphons vorhanden sein.

Bei den Dachdurchführungen ist immer darauf zu achten, dass die Solarleitungen mit Gefälle zum Speicher bzw. zur Solarstation verlegt werden, damit sich das System noch entleeren kann.

Tipp: Für die einfache Planung von rücklaufgeführten Solarthermieanlagen empfehlen sich zwei Softwarepakete:

• planSOFT von Vaillant unterstützt nicht nur bei der normgerechten Auslegung und Berechnung der kompletten Solarthermie- und Heizanlage, sondern erstellt darüber hinaus auch das Energieeffizienzlabel für das gesamte System.
• Die Simulations-Software Polysun erlaubt die schnelle Auslegung und Planung auch komplexer Solarthermieanlagen in wenigen Schritten.

Fazit

Die Zeichen im Solarthermiemarkt stehen nach langer Zeit wieder auf Wachstum: Die günstigen Rahmenbedingungen wie hohe Fördergelder, höhere und steigende Ölpreise sowie neue Technologien versprechen zusammen mit den Vorgaben der Ökodesign-Richtlinie positive Absatzzahlen.

Neben der klassischen druckgeführten Solarthermieanlage stehen auch rücklaufgeführte Systeme zur Verfügung, die insbesondere bei stark schwankendem Wärmebedarf eingesetzt werden können. Zudem lassen sich auch sehr große Anlagen bis zu 120 m² Kollektorfläche aufbauen. Dadurch können auch neue Zielgruppen im Gewerbe und der Industrie erschlossen werden, die bislang keine Solarthermie in ihre Konzepte der Wärme- und Warmwasserversorgung einplanen konnten.