zurück zur Übersicht

Solarthermie: Innovationen und Förderung

Solarthermie: Innovationen und Förderung

Die Solarthermie hat mit vielen Mythen zu kämpfen: Die Technik sei antiquiert und lohnen würden sich die Anlagen sowieso nicht. Das stimmt natürlich nicht: Ob Solar-Plusenergiehaus oder Solaraktiv-Mehrfamilienhaus, im Neubau ermöglicht die Solarthermie die Einhaltung strengster Baurichtlinien und auch für Bestandsgebäude winken staatliche Fördermittel.
Von Axel Horn

(26. Juni 2019) Auf den ersten Blick scheinen sich die aktuell am Markt verfügbaren Sonnenkollektoren gegenüber dem Stand von vor zehn oder zwanzig Jahren kaum verändert zu haben. Betrachtet man jedoch Photovoltaikmodule, so sind auch diese noch immer rechteckig, groß und zumeist bläulich bis schwarz: Kurzum, der technische Fortschritt ist vom Garten oder der Straße aus nicht zu sehen – findet aber dennoch statt.

348 1851 Axel Horn

Axel Horn studierte Versorgungstechnik an der FH München, entwickelte das Simulationsprogramm GetSolar. Er ist seit 1991 Mitglied im Bund der Energieverbraucher und seit 1992 Fachingenieur
für Solartechnik.

Hocheffizienzpumpen

Neben den im Artikel „Optimierung solarthermischer Anlagen“ (ED 02/19 S. 26) ausführlich dargelegten Fortschritten im Bereich der Regelungstechnik ist der Effizienzfortschritt im Bereich der Pumpentechnologie besonders bemerkenswert: Hatten Kollektorkreispumpen vor wenigen Jahren noch Leistungsaufnahmen von 50 bis 90 Watt, benötigen moderne Pumpen nur noch rund 8 bis 20 Watt im Realbetrieb. Diese Einsparung von rund 80 Prozent Stromverbrauch, den die Stiftung Warentest bestätigt (siehe ED 2/2018, S. 4), macht schnell 50 bis 100 Euro pro Jahr aus. Die Einsparung begründet sich nicht nur in erheblich effizienteren Pumpenmotoren, sondern auch in deren Ansteuerung. Moderne Solarregler können der Pumpe über ein PWM-Steuersignal genau mitteilen, welche Pumpenleistung für den aktuellen Solarertrag benötigt wird. Die Pumpe läuft dann nicht auf Dauervolllast oder in einem ständigen Taktbetrieb, sondern stetig, aber mit geringer Leistung und hocheffizient.

Stagnationsfreie Kollektoren

Ein innovativer Ansatz ist die Verwendung von kristallinen Phasenwechsel-Beschichtungen im Kollektor, die mit zunehmender Temperatur reflektierend werden. Vereinfacht gesprochen ändert sich die optische Eigenschaft des Kollektors von absorbierendem Schwarz zu einem matten Spiegel, so dass eine Erhitzung des Kollektors bis zur Stagnationstemperatur verhindert wird. Die Thermochromwirkung setzt jedoch vergleichsweise früh ein und bremst die Warmwassererträge auf hohem Temperaturniveau deutlich. Eine interessante Lösung ist diese Technik daher für heizungsunterstützende Anlagen, aber weniger für warmwasserfokussierte Anlagen.

Synergie mit Wärmepumpen

Die Kombination von Solarthermie und Wärmepumpen ist bereits heute Stand der Technik. Im einfachsten Fall entlastet eine kleine Kollektorfläche die Wärmepumpenheizung bei der Warmwasserbereitung. Dadurch verbessert sich die Jahresarbeitszahl von Wärmepumpen erheblich. Denn Wärmepumpen tun sich physikalisch bedingt mit hohen Arbeitstemperaturen schwer (siehe Wärmepumpen als Kosten- und Klimafalle). Wenn ein beträchtlicher Teil des Hochtemperatur-Energiebedarfs für die Warmwasserbereitung aus einem Sonnenkollektor gedeckt wird, kann die Wärmepumpe ausschließlich auf die Niedertemperatur-Heizenergie-produktion ausgelegt werden und arbeitet dann erheblich effizienter.

Saisonspeicher und Plusenergie

Konsequent zu Ende gedacht, leitet die Anlagentechnik die sommerlichen Wärmeüberschüsse des Sonnenkollektors in den Erdabsorber der Wärmepumpe. Unter der Bezeichnung „eTank“ ist das Konzept verfügbar und praxiserprobt. So entsteht selbst für ein Einfamilienhaus ein Wärmespeicher mit über 100 m2 Volumen, der im Sommer durch Solarwärme aufgeheizt und im Winter durch eine Wärmepumpe entladen wird. Der Stromverbrauch der Wärmepumpe kann mit einem Saisonspeicher um 20 bis 30 Prozent gesenkt werden. Für die Aufladung eines Erdspeichers genügt wiederum eine Kollektorfläche, die nur doppelt so groß ist wie für eine einfache Warmwassersolaranlage. Daher steht viel Dachfläche für die Nutzung mit Photovoltaik zur Verfügung. Die geschickte Kombination von Solarthermie, Photovoltaik, Wärmepumpe und Saisonspeicher sowie guter Dämmung und einer Lüftungsanlage führen regelmäßig zu Plusenergiehäusern – die sich langfristig gegenüber konventionellen Bauten rechnen.

425 Mehrfamilien-Solaraktivhaus / Foto: Wilhelmshavener Spar- und Baugesellschaft eG

Solarthermie und Photovoltaik ergänzen sich bei diesem Mehrfamilien-Solaraktivhaus in Wilhelmshaven: Den Solarthermiekollektoren mit 96 Quadratmeter Fläche steht ein 20.000 Liter Wärmespeicher zur Seite.

Innovative Solarwärmeanlagen

Der Trend zu stärkerer Dämmung, besseren Baustoffen und kontrollierter Lüftung mit Wärmerückgewinnung hat im Neubausegment den Heizwärmebedarf von Wohngebäuden drastisch gesenkt. Aus diesem Grund nimmt der Heizwärmebedarf gegenüber dem unveränderten und ganzjährig zu deckenden Warmwasserbedarf eine deutlich kleinere Rolle ein. Daher lässt sich bei passenden Standortbedingungen für einen aktuellen Einfamilienhaus-Neubau mit 20 m2 Kollektorfläche und überschaubarem 2.000 Liter Pufferspeicher eine solare Deckungsrate von über 50 Prozent erreichen. Die Überschreitung von 50 Prozent solarer Deckungsrate qualifiziert für die Fördereinstufung als Solaraktivhaus: Es winken 150 Euro Förderung je Quadratmeter Kollektorfläche. Plant man die Modernisierung eines Altbaus mit guter Dämmung sowie Wärme-rückgewinnungslüftungsanlage und einer Solarthermieanlage beträgt die Solar-Aktiv-Haus-Förderung sogar 200 Euro/m2.

Konventionelle Anlagen

Für die Nachrüstung „einfacher“ Solarthermieanlagen auf Bestandsgebäuden sind die Fördersätze deutlich niedriger: Kleine Anlagen mit Heizungsunterstützung bis 10 m2 werden pauschal mit 2.000 Euro gefördert. Größere Anlagen bis 40 m2 Kollektorfläche erhalten 140 Euro/m2. Dient die Anlage nur der Warmwasserbereitung, sind es gar nur 500 Euro pauschal beziehungsweise 50 Euro/m2. Die Förderung ist an ein komplexes Regelwerk geknüpft. Allein die Liste der förderfähigen Module umfasst 46 Seiten in Mikroschrift.

Fehlende politische Unterstützung

Der Klimaschutz gebietet, die Energieversorgung schnell von der Verbrennung fossiler Brennstoffe zu entkoppeln. Die Solarthermie hat nach technologischen und wirtschaftlichen Gesichtspunkten ein Potenzial von jährlich 100 TWh im Wärmesektor. Realisiert sind davon bislang nur 8 TWh. Trotz dieses ungenutzten Potenzials war die Neuinstallation von Sonnenkollektoren in Deutschland in den vergangenen Jahren sogar rückläufig. Solange fossile Brennstoffe nicht mit einer CO2-Abgabe belastet sind und die Förderbedingungen bei Neubauten zu hohe Anforderungen an Einzelkomponenten stellen, ohne das Gesamtkonzept zu würdigen, haben Sonnenkollektoranlagen einen schweren Stand. Aber man sollte nicht nur über die Politik schimpfen! Gerade die Solarthermie bietet die Chance, in Eigeninitiative die CO2-Emissionen und Energiekosten seines Hauses zu senken.

Forderung einer besser gestalteten Solarthermieförderung

Es ist nicht nachvollziehbar, wieso beim Neubau eines Einfamilienhauses der Sonnenkollektor streng gerechnete 50 Prozent Deckungsrate für die Förderung als Solaraktivhaus erreichen muss. Die beschriebenen Kombinationskonzepte von Solarthermie mit anderen Techniken sorgen für Passiv- oder Plusenergiehäuser, die gebaut werden, aber nicht als „innovativ“ im Sinne der Förderrichtlinien gelten. Dieser Missstand sollte abgestellt werden. Auch Unterscheidungen nach Neubauten und Bestand sowie nach einfachen Warmwasser-Solaranlagen und heizungsunterstützenden Systemen und nochmals nach konventionellen und vermeintlich „innovativen“ Anlagen sind überflüssig.

Eine zielführende Förderung sollte zudem nicht nach der Kollektorfläche bemessen werden, da dies die Industrie nur zu großen, ineffizienten Kollektoren verleitet. Die Effizienz der Anlage muss das Kriterium sein! Der Bund der Energieverbraucher fordert daher, an Stelle des jetzigen Förderdschungels eine aus fünf Punkten bestehende zielführende, sozial gerechte und einfach nachvollziehbare Förderung zu schaffen:

  1. Bemessungsgrundlage der Förderung ist der jährliche Kollektorertrag aus dem Solar-Keymark-Datenblatt nach EN ISO 9806 des Kollektors für den deutschen Referenzort Würzburg bei 50 °C.
  2. Die Förderung wird im Neubau wie auch bei Anlagennachrüstungen, Anlagenersetzungen und Anlagenerweiterungen gewährt.
  3. Die Förderung beträgt 0,50 Euro je Kilowattstunde des jährlichen Kollektorertrags.
  4. Die Mindestkapazität des vorzuhaltenden Solarpufferspeichers beträgt 1 Liter Wasseräquivalent je 10 kWh jährlichem Kollektorertrag. Innovative Speicherformen wie Erdwärmespeicher oder Eisspeicher sind zulässig.
  5. Als Bagatellgrenze zur Vermeidung unnötiger Bürokratie gilt ein Mindestertrag von 2.000 kWh für Ein- und Zweifamilienhäuser 
sowie 6.000 kWh für Mehrfamilienhäuser bezogen auf die Gesamtleistung der Anlage.

425 Cover Solaräwärme - Solarthermie-Jahrbuch 2019

Solarthermie-Jahrbuch 2019

Das am 27. Februar 2019 von 
Detlef Koenemann veröffentlichte 
und 164 Seiten starke „Solarthermie-Jahrbuch“ beschreibt neue Entwicklungen und innovative Solarthermieanwendungen.
Es kann kostenfrei als E-Book bezogen werden: www.solarserver.de/stj