Wärmepumpe mit Solarthermie

Wärmepumpen funktionieren am effizientesten, wenn sie selbst möglichst wenig elektrische Antriebsenergie für den Kompressor aufwenden müssen. Die Pumpe zu entlasten, ist deshalb sowohl für Eigentümer als auch für die Umwelt eine hervorragende Idee. Eine wirksame Lösung ist die Solarenergie! Der Strombedarf einer Wärmepumpe lässt sich zum Beispiel mithilfe von Photovoltaikanlagen regenerativ unterstützen. Eine weitere effektive und umweltschonende⁴ Ergänzung ist die Solarthermie. Mithilfe von Sonnenkollektoren lässt sich Solarenergie direkt in Wärme umwandeln – mit zahlreichen Vorteilen, auch für den Wärmepumpenbetrieb.

In diesem Ratgeber nehmen wir ein echtes Power Couple näher unter die Lupe. Wir erklären, warum die Solarthermie eine gute Ergänzung zur Wärmepumpe darstellt, mit welchen Kosten Interessierte zu rechnen haben und welche Fördermöglichkeiten die Investition besonders attraktiv machen. Zuvor erklären wir kurz, wie Solarthermie funktioniert und worin sich die Technik von der Photovoltaik unterscheidet.

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Was ist Solarthermie?

Solarthermie bezeichnet die Technik, Sonnenenergie in Wärme umzuwandeln. Die so gewonnene Wärmeenergie lässt sich dann für die Warmwasserbereitung sowie zur Heizungsunterstützung nutzen. Denn auch wenn Solarthermieanlagen technisch bereits weit entwickelt sind, reicht ihr Ertrag in der Regel nicht aus, um den Heizbedarf eines Haushalts vollständig zu decken. Deshalb kommt der Solarthermie meist eine ergänzende Rolle bei der Deckung des Energiebedarfs zu.

Wie unterscheiden sich Solarthermie und Photovoltaik?

Der Unterschied zur Photovoltaik besteht zum einen in der Form der erzeugten Energie: Solarthermie erzeugt Wärme, während Photovoltaikanlagen elektrischen Strom generieren. Ein Vorteil der Photovoltaik: Anlagenbetreiber können überschüssigen Solarstrom entweder speichern oder in das öffentliche Energienetz einspeisen und dabei von der staatlichen Einspeisevergütung profitieren. Die Solarthermie bietet keine vergleichbare Option: Überschüssige Wärme, die vor allem im Sommer entsteht, geht ungenutzt verloren, sobald die maximale Kapazität des Pufferspeichers erreicht ist.

Dass sich der überschüssige Ertrag der Kollektoren nur in begrenztem Umfang nutzen lässt, trägt auch dazu bei, dass Solarthermieanlagen in der Regel eine längere Amortisationszeit haben als Photovoltaikanlagen. Dafür punktet die Solarthermie mit einem deutlich höheren Wirkungsgrad und mehr CO₂-Einsparungen.

Der Wirkungsgrad eines Solarkollektors auf dem Dach beträgt in der Regel rund 50 Prozent.¹ Das heißt: Ein Kollektor kann die Hälfte der Sonnenenergie auf dem Dach direkt aufnehmen und in nutzbare Wärme umwandeln. Der Gesamtwirkungsgrad der Solarthermieanlage übers Jahr gesehen reduziert sich allerdings auf durchschnittlich 25 bis 30 Prozent¹, da sie die meiste Energie im Sommer bereitstellt – genau dann, wenn Sie am wenigsten Energie für Heizung und Warmwasser benötigen. Bei der Photovoltaik-Anlage liegt der direkte Wirkungsgrad der Solarzellen auf dem Dach je nach Material bei etwa 5 bis 20 Prozent.²

Bei der CO2-Ersparnis liegen die beiden unterschiedlichen Systeme deutlich näher zusammen: Pro Quadratmeter Heizfläche spart die Solarthermieanlage bis zu 125 Kilogramm CO2 im Jahr. Die Stromerzeugung mit Photovoltaikmodulen kommt auf bis zu 105 Kilogramm.¹

Wie funktioniert Solarthermie?

Für die nachhaltige⁴ Wärmeerzeugung mit Solarthermie braucht es zunächst Sonnenkollektoren in passender Anzahl und Größe. In der Regel finden die Kollektoren auf dem Dach Platz. Bei ausreichender Fläche lassen sich die flachen Elemente aber auch im Garten aufstellen, sofern Bäume oder andere Gebäude am Standort nicht für eine zu große Verschattung sorgen. Die Kollektoren enthalten eine Wärmeträgerflüssigkeit, die sich bei direkter Sonneneinstrahlung erwärmt.

Der Flachkollektor ist die einfachere Variante. In einem rechteckigen Gehäuse befinden sich Rohrschlangen, durch die die Solarflüssigkeit geführt wird. Über den Rohren liegt ein beschichtetes Absorberblech, welches von oben durch ein besonders bruchfestes Glas geschützt wird. Wenn Sonnenlicht darauf trifft, entsteht Wärme. Diese erhitzt die Solarflüssigkeit in den Rohren. Dabei wird die erwärmte Flüssigkeit zum Solarspeicher transportiert; gleichzeitig fließt kalte Flüssigkeit vom Speicher zu den Kollektoren zurück.

Ein Vakuumröhrenkollektor besteht aus einzelnen Glasröhren. Bei moderneren Systemen sind zwei konzentrische Glasröhren wie bei einer Isolierkanne verschmolzen; in dem Raum zwischen den Röhren befindet sich das Vakuum. Dadurch sind sie besonders gut isoliert und besitzen einen höheren Wirkungsgrad als Flachkollektoren sind aber auch etwas teurer. Die Absorber befinden sich üblicherweise innerhalb der inneren Röhre und führen die Wärme zur Solarflüssigkeit nach oben ab.

Die Wärmeträgerflüssigkeit zirkuliert von den Sonnenkollektoren zu einem Trinkwasser- bzw. Pufferspeicher im Gebäude. Hier überträgt ein Wärmetauscher die ankommende Wärme auf das Wasser im Speicher. Die abgekühlte Trägerflüssigkeit wird zu den Kollektoren zurückgeleitet, wo der Kreislauf von Neuem beginnt. Unterdessen können die Personen im Haushalt auf die im Speicher gehaltene Energie zugreifen – zum Erwärmen der Wohnung oder des Trinkwassers. Dank des Speichers steht die Energie auch nachts zur Verfügung, wenn sich die Sonnenenergie nicht unmittelbar nutzen lässt.

Solaranlagen, die ausschließlich zur Warmwasserbereitung dienen, werden meist mit Flachkollektoren betrieben. Solche Anlagen benötigen absolut gesehen eine geringere Kollektorfläche sowie einen kleineren Speicher als Solarthermieanlagen für die Heizungsunterstützung. Solarthermieanlagen für Warmwasser erreichen einen solaren Deckungsgrad von rund 60 Prozent. Das bedeutet: 60 Prozent der Energie zur Wassererwärmung kommt von der Sonne. Ihren größten Nutzen bringen Solarthermieanlagen für Warmwasser im Sommer.

Solarthermie für Heizungsunterstützung und Warmwasser hingegen macht sich vor allem im Frühjahr und im Herbst bezahlt – wenn die Anlage einen Großteil des Heizenergiebedarfs decken kann. Übers Jahr gerechnet erreichen solche Anlagen einen solaren Deckungsgrad von rund 30 Prozent. Meist werden bei ihnen die effizienteren, aber teureren Röhrenkollektoren verwendet. Außerdem wird ein deutlich größerer Solarspeicher benötigt. Deshalb sind Solarthermieanlagen für Heizungsunterstützung und Warmwasser teurer als die Anlagen zur reinen Warmwasserbereitung.

Wärmepumpe mit Solarthermie: ein starkes Team

Minimale Energiekosten, maximale Unabhängigkeit: Indem sie eine Wärmepumpe mit Solarthermie kombinieren, kommen Hausbesitzer diesem Ziel ein ganzes Stück näher. Während beide Technologien für sich genommen häufig nicht ausreichen, um den Wärmebedarf eines Haushalts abzudecken, ermöglicht die Kombination eine Verbesserung der regenerativen Heizleistung. Die Kombination ist auf zwei Arten möglich.

1. Parallelbetrieb: Im parallelen Betrieb arbeiten Wärmepumpe und Solarthermieanlage unabhängig voneinander. Ihr jeweiliger Wärme-Output fließt direkt in den Pufferspeicher für das Heizsystem beziehungsweise die Warmwasserbereitung ein.
2. Gesteigerte Effizienz der Wärmepumpe: Im unterstützenden Betrieb erzeugen die Sonnenkollektoren Wärme, die dann der Wärmequelle der Wärmepumpe zugeführt wird (etwa im Erdreich). Die höhere Temperatur sorgt dafür, dass die Pumpe weniger Energie für den Transport und die Übertragung der natürlichen Wärme aufwenden muss. Auf diese Weise sinken die Betriebskosten der Wärmepumpe und das Heizen wird effizienter.

Welche der beiden Optionen das größte Einsparpotenzial bietet, hängt von den individuellen Gegebenheiten am Standort ab. Auch die Art der Wärmequelle, auf die die Wärmepumpe zugreift, spielt eine Rolle. Lassen Sie sich am besten von einem Experten beraten, um die ideale Lösung für Ihr Wohngebäude zu finden. Die Wärme-Profis von EWE stehen Ihnen gerne zur Seite!

Kosten einer Wärmepumpe mit Solarthermie

Die folgende Tabelle gibt Ihnen einen Überblick über die anfallenden Kosten von verschiedenen Wärmepumpentypen. Entscheidend für die Kalkulation ist vor allem die Wärmequelle, auf die die Pumpe zugreift. So fallen beispielsweise bei Luftwärmepumpen keine Erschließungskosten an, da die Umgebungsluft unmittelbar zugänglich ist. Erdwärme- und Grundwasserwärmepumpen erfordern hingegen Bohrungen oder Flächenarbeiten im Erdreich, die zusätzliche Erschließungskosten nach sich ziehen.

Kosten von Solarthermieanlagen

Mit welchen Kosten Solarthermie-Interessierte rechnen müssen, hängt zunächst vom Verwendungszweck ab: Soll die Anlage ausschließlich der Aufbereitung von Warmwasser dienen? Dann belaufen sich die durchschnittlichen Anschaffungskosten auf rund 5.000 Euro. Ist die Anlage neben der Warmwasserbereitung auch für die Heizungsunterstützung gedacht, verdoppeln sich die Kosten auf durchschnittlich etwa 10.000 Euro. Beide Beträge beziehen sich auf ein durchschnittliches Einfamilienhaus mit 110 Quadratmetern Wohnfläche.³

Die genauen Anschaffungskosten machen sich zudem an der Fläche fest, die mit Kollektoren ausgestattet werden muss. Außerdem entscheidet die Technik der verwendeten Kollektoren: Flachkollektoren haben einen Röhrenkollektoren. Dementsprechend benötigen Flachkollektoren liefern wie Röhrenkollektoren auf kleinerem Raum. Dafür sind Flachkollektoren mit einem Quadratmeterpreis von etwa 300 Euro deutlich preiswerter als Röhrenkollektoren, die mit etwa 600 Euro pro Quadratmeter zu Buche schlagen.³

Gehen wir zunächst davon aus, dass lediglich die Warmwasserbereitung mithilfe von Solarthermie erfolgen soll. In diesem Fall braucht es für jede Person im Haushalt eine Fläche von 1,5 Quadratmetern für Flachkollektoren oder 1 Quadratmeter für Röhrenkollektoren. Soll die Anlage zusätzlich der Heizungsunterstützung dienen, verdoppelt sich die benötigte Kollektorfläche auf 3 Quadratmeter (Flachkollektoren) beziehungsweise 2 Quadratmeter (Röhrenkollektoren).

Solarthermie und Photovoltaik

Der Platz auf dem Dach ist begrenzt. Da stellt sich die Frage, wie wird er optimal genutzt. Diese Frage beantwortet sich am besten gemeinsam mit einem Solarberater. Der Solarberater prüft mit Ihnen zusammen, welchen Energiebedarf Sie zuhause haben und was auf Ihrem Dach machbar ist.

Die Solarthermie hat einen guten direkten Wirkungsgrad und eine recht große direkte Verdrängung an aus der Heizenergie entstehenden CO2-Emissionen. Sie hat aber den entscheidenden Nachteil, überschüssige Wärmeenergie im Sommer z.B. nicht gegen eine entsprechende Vergütung in ein öffentliches Netz einspeisen zu können, wie z.B. bei der Photovoltaik. Darum sind ihre Amortisationszeiten üblicherweise etwas länger als bei PV-Anlagen.

Auch lässt sich im Falle der Photovoltaik (PV), der auf dem eigenen Dach erzeugte, regenerative Strom für mehr als nur die Heizung verwenden. Die Anwendungsfälle der PV sind vielfältiger vom Stromverbrauch im Haus, über die Heizung bis hin zur Emobilität.

Wenn die Dachfläche ausreichend groß ist, können Wärmepumpe, Solarthermie und PV gemeinsam für regenerativen Strom und Wärme bei Ihnen zuhause sorgen bzw. hier unterstützen. Was für Sie nun das Beste ist, finden Sie gemeinsam mit Ihrem Solarberater heraus.

Förderung für eine Wärmepumpe mit Solarthermie

Sowohl für Wärmepumpen als auch für Solarthermieanlagen winken attraktive Förderungen vom Staat. Die finanzielle Unterstützung macht nachhaltiges⁴ Heizen zu einer immer lukrativeren Alternative zur klassischen Gas- oder Ölheizung. Wer sein Wohngebäude mit einer Wärmepumpe energetisch sanieren will, sollte sich etwa die Möglichkeiten der Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) nicht entgehen lassen. Hier winkt vom Bundesamt für Wirtschaft und Ausführkontrolle (BAFA) ein bis zu 40-prozentiger Zuschuss! Darüber hinaus bietet die Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) besonders günstige Kredite für die Installation von Wärmepumpen an – sowohl für Neubauten als auch Bestandsgebäude.

Dieselben Förderstellen stehen auch Solarthermie-Interessierten offen. So liegt der Fördersatz des BAFA bei Solarkollektoranlagen z.Z. bei 35%. Als Teil der Wärmepumpe im unterstützenden Betrieb erhält dann auch die Solaranlage den Fördersatz der Wärmepumpe. Mit der richtigen Bezuschussung lassen sich die Kosten für Anschaffung und Montage somit deutlich reduzieren! Auch hier kommen günstige Förderkredite in Betracht – und sogar die Kommunen und private Versorger warten manchmal mit finanziellen Anreizen auf. Insofern ist es sinnvoll, sich auch vor Ort zu informieren. Mit einem Anruf bei der kommunalen Verwaltung lässt sich schnell Genaueres in Erfahrung bringen.

Vorteile von Wärmepumpen mit Solarthermie auf einen Blick

• Entlastung der Wärmepumpe durch die Solarthermie
• wetter- und tageszeitunabhängige Wärme durch die Wärmepumpe
• mehr Wärmeenergie aus eigener Produktion
• größere Unabhängigkeit von Brennstoffpreisen
• weniger Schadstoffemission durch fossile Energieträger
• intelligente Wärmeregelung für maximale Effizienz möglich

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Fazit: Wärmepumpen und Solarthermie sind ein echtes Dream Team

Natürliche Umgebungswärme und Solarenergie: In Zeiten des Klimawandels und steigender Energiepreise wird immer mehr Hauseigentümern bewusst, dass die Energie der Zukunft schon jetzt direkt vor der Haustür liegt – beziehungsweise auf dem Dach! Sonnenkollektoren können die Wärmepumpe direkt oder indirekt entlasten. Im Zusammenspiel sorgen beide Zukunftstechnologien für niedrige Heizkosten und einen deutlich geringeren CO₂-Fußabdruck. Das Ergebnis ist eine echte Win-win-Situation – für Eigentümer und für die Umwelt.

Prüfen Sie aber vorab mit Ihrem Energieberater, wieviel Dachfläche Ihnen zur Verfügung steht und welche Solarenergienutzung Photovoltaik oder Solarthermie für Sie die beste Lösung darstellt. Ggf. können beide Varianten zum Einsatz kommen.

FAQ rund um die Wärmepumpe mit Solarthermie