Solarthermie im Winter: So funktioniert es optimal

Solarthermieanlagen wandeln die Energie der Sonne in Wärme um und nutzen diese zur Warmwasserbereitung. In den Sommermonaten, in denen wir wenig bis gar nicht heizen, steht so ausreichend warmes Brauchwasser zur Verfügung. Wie aber sieht es im Winter aus? Reicht eine Solarthermieanlage in der dunklen Jahreszeit für warmes Brauchwasser und vielleicht sogar zum Heizen?

Wir geben in diesem Beitrag Antworten auf häufige Fragen rund um Solarthermie im Winter und geben Ihnen Tipps für effiziente, nachhaltige Wärmelösungen in der kalten Jahreszeit.

Wie funktioniert Solarthermie?

Zentrale Bausteine einer Solarthermieanlage sind die Solarkollektoren (meist auf dem Dach), eine passende Heizanlage und ein entsprechender Wärmespeicher. 

Bei den Solarkollektoren unterscheidet man im Wesentlichen zwischen sogenannten Flachkollektoren und den Vakuum-Röhrenkollektoren. Flachkollektoren sind günstiger in der Anschaffung und wandeln circa 95 % der Sonnenenergie in Wärme um. Vakuumröhren überzeugen durch einen sehr geringen Wärmeverlust, sind aber auch kostenintensiver und weniger robust. Kräftiger Hagel beispielsweise kann ihnen empfindlich zusetzen. 
 

Das Funktionsprinzip einer Solarthermie gestaltet sich dabei unabhängig von der Wahl der Kollektoren nahezu identisch: Über das Solarglas der Kollektoren wird die Energie der Sonneneinstrahlung an einen Absorber weitergeleitet, der die Wärme auf die Solarflüssigkeit im System überträgt. Mittels der Solarflüssigkeit fließt die gewonnene Wärme in einen Pufferspeicher, der das Brauch- oder Heizungswasser erwärmt. Frostschutzmittel im Solarkreis verhindert ein Einfrieren des Systems im Winter. 

Es gibt aber auch Systeme, die Wasser verwenden und in denen eine Zwangskonvektion (Umwälzung) bei niedrigen Außentemperaturen stattfindet. Der Nachteil dieser Wasser-Systeme ist allerdings der Energieaufwand bei sehr kalten Temperaturen. Vorteilhaft sind die günstigeren rheologische Eigenschaften und höhere Wärmekapazität des Fluids.

Was beeinflusst die Leistungsfähigkeit einer Solarthermie?

Wie effektiv eine Solarthermie-Anlage arbeitet, hängt von vielen Faktoren ab, unter anderem Alter und Größe der Anlage, Wartungsstand sowie Art und Neigungswinkel der Kollektoren. Entscheidend für die Leistungsfähigkeit ist aber die Intensität der Sonneneinstrahlung. Naturgemäß ist diese im Winter deutlich geringer als im Sommer, wenn die Sonne tiefer steht und es insgesamt weniger Sonnenstunden gibt. So erreichen Solarthermie-Anlagen während der Wintermonate durchschnittlich nicht einmal ein Drittel der maximalen Leistung. 

Während eine Solarthermie-Anlage während der Sommermonate genug Wärme erzeugt, um neben der Warmwasserbereitung auch die Heizungsanlage zu unterstützen, reicht die Solarwärme im Winter dafür in der Regel nicht aus. 
 

Was ist der Unterschied zwischen Solarthermie und Photovoltaik?

Kurz gesagt, liegt der Unterschied zwischen Solarthermie und Photovoltaik in der Art der Endenergieform, die sie bereitstellen. Solarthermie erzeugt Wärmeenergie, Photovoltaikanlagen erzeugen elektrischen Strom.

Beide Systeme nutzen die kostenfreie Energie der Sonne, sind umweltfreundlich und effizient in der Erzeugung. Die Problematik bei Solarthermien ist jedoch die begrenzte Speicherkapazität für Wärme. Strom hingegen lässt sich mithilfe von Batteriespeichern etwas länger in gewissen Mengen speichern. Daher ist eine Photovoltaikanlage in Kombination mit einer elektrischen Wärmepumpe eine gute Möglichkeit, um die Brauch- und Heizwasserversorgung auch im Winter zu sichern.
 

Kann man Solarthermie und Photovoltaik kombinieren?

Grundsätzlich lassen sich Solarthermie und Photovoltaik kombinieren. Wer Photovoltaikmodule mit Solarkollektoren kombinieren möchte, benötigt jedoch eine große Dachfläche für einen effizienten Wärme- und Energieertrag. Darüber hinaus gibt es Hybridkollektoren, die beide Systeme vereinen. Mit Blick auf Kosten, Effizienz und die Erträge handelt es sich hierbei jedoch eher um einen Kompromiss.

Die beste umweltfreundliche Alternative, um sich das gesamte Jahr über mit Strom und Wärme zu versorgen, ist die Kombination aus Photovoltaik und Wärmepumpe. Der über die PV-Module erzeugte Strom kann direkt im Haushalt verbraucht oder im Stromspeicher  gespeichert werden und versorgt unter anderem die nachhaltige elektrische Wärmepumpenheizung. 

So wie Solarthermie und Photovoltaik die kostenlos vorhandene Sonnenenergie einfangen, nutzen Wärmepumpen die kostenlos vorhandene natürliche Umgebungswärme aus der Luft, dem Grundwasser oder dem Erdreich. Für nähere Informationen empfehlen wir Ihnen unseren Blogartikel: Wärmepumpenheizung: Vorteile, Nachteile und Kosten auf einen Blick. 

Im Vergleich zu einer Solarthermieanlage ist eine Photovoltaikanlage mit Wärmepumpe deutlich teurer in der Anschaffung und auch aufwendiger in der Installation. Trotzdem bietet das Prinzip klare Vorteile: 

• hohe Energieeffizienz
   
• kostenlose Nutzung natürlicher Ressourcen
   
• emissionsarm und frei von fossilen Brennstoffen
   
• ökologisch, nachhaltig, umweltfreundlich
   
• größtmögliche Selbstversorgung mit Strom und Wärme
   

Theoretisch ist das möglich, allerdings nur bei speziell dafür ausgelegten Hauskonzepten – auch bekannt unter dem Stichwort „solararchitektonisches Bauen“. Hierbei wird bereits in der Planungsphase alles darauf abgestimmt, die am Standort verfügbaren natürlichen Ressourcen optimal für die Energie- und Wärmegewinnung zu nutzen. Das geschieht zumeist mittels aktiver und passiver Nutzung der Sonnenenergie. Entsprechend werden diese spezifisch konzipierten Gebäude auch Solar- oder Sonnenhäuser genannt. 

Wie oben bereits erläutert, reicht eine Solarthermie im Normalfall nicht aus, um ein Haus über die kalte Jahreszeit hinweg zu heizen. Die verfügbare Sonnenenergie ist in den Wintermonaten schlicht nicht ausreichend. Daher fungieren Solarthermie-Anlagen in der Regel lediglich als Warmwassererzeuger und als Unterstützung für bestehende Heizsysteme wie Pelletheizungen, Gasheizungen oder Wärmepumpen.

Wer eine ökologisch nachhaltige, unabhängige und auch in Zukunft gesicherte Energie- und Wärmeversorgung anstrebt, sollte über ein ganzheitliches 360-Grad-Energiesystem nachdenken, das 

• leistungsstarke Photovoltaikmodule
• einen ausreichenden SENEC Speicher und
• eine umweltfreundliche Wärmepumpenheizung 

hocheffizient zu einem autarken System verbindet. 
 

Tipps zur Optimierung der solarthermischen Wärmeerzeugung im Winter

Maßgeblich für die Leistungsfähigkeit einer Solarthermie-Anlage ist die verfügbare Sonnenenergie. Leider ist diese während der eigentlichen Heizperiode deutlich geringer als im Sommer. Daher ist es wichtig, Ihre Solarthermie-Anlage optimal für die jeweiligen Bedingungen im Winter einzustellen. 

Was also können Sie konkret tun, um die solarthermische Wärmeerzeugung Ihrer Anlage im Winter zu optimieren? 

Tipp 1: Entfernen Sie Laub und Schnee von den Kollektoren

Ansonsten können die Absorber Ihrer Solarthermie-Anlage die Sonnenenergie nicht aufnehmen und sie in Wärme umwandeln. 

Tipp 2: Wählen Sie die optimalen Solarkollektoren

Die höheren Anschaffungskosten von Vakuum-Röhrenkollektoren zahlen sich im Winter aus. Denn durch ihre spezielle Bauweise können die Röhrenkollektoren auch bei diffusem Sonnenlicht mehr Energie aufnehmen und Wärme erzeugen als Flachkollektoren. 

Tipp 3: Halten Sie Pflege- und Wartungstermine ein

Ein defekter Kollektor kann keine Wärme erzeugen. Entsprechend empfiehlt es sich, die Anlage zu pflegen und regelmäßig von Experten warten zu lassen. 

Sie möchten sich auch im Winter optimal und möglichst autark mit Solarwärme versorgen? Lassen Sie sich am besten von qualifizierten Fachleuchten zu Ihren Möglichkeiten beraten. Sie können Ihnen die Vor- und Nachteile von Solarthermie im Winter und mögliche Alternativen im Detail erklären.