Sonnenkollektoren: Warmwasser und Heizung durch Solarenergie

Sonnenkollektoren liefern Wärme, die zum umweltfreundlichen und langfristig kostengünstigen Heizen Ihres Hauses genutzt werden kann. Wie Sie die Wärme von der Sonne in Ihrem Haus nutzen können, erfahren Sie hier.

Geniessen Sie die Vorteile einer Solaranlage und nutzen Sie die Sonnenenergie für Ihr Haus.
Senken Sie Ihre Energiekosten und schützen Sie die Umwelt mit dem Einbau einer Solaranlage. Foto: © brainstorm1962 / iStock / Thinkstockphotos
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Zum modernen Wohnen gehört heute eine komfortable Einrichtung ebenso wie eine umweltschonende und effiziente Heizung. Mit Solaranlagen holt man sich die Sonne direkt ins Bad und den Wohnraum.

Die Versorgung fast zum Nulltarif ist über Jahre gesichert. Noch dazu mit einem reinen Gewissen, da die Energie unmittelbar von der Sonne stammt.

Warmwasser von der Sonne

Der einfachste Anlagetyp liefert warmes Wasser für Küche und Bad. Übers Jahr kommen rund 70% von der Sonne, der Rest von der konventionellen Heizung. Für einen Vier-Personen-Haushalt genügen vier bis sechs Quadratmeter Absorberfläche (verglaste Flach- oder Vakuumröhrenkollektoren) in Verbindung mit einem 400 bis 500 Liter Warmwasserspeicher. Während ihrer Lebensdauer von mindestens 25 Jahren spart die Solaranlage rund 60.000 Kilowattstunden (kWh) Energie und 25 Tonnen CO2- Emissionen ein. Darüber hinaus verlängert sie die Lebensdauer der konventionellen Heizung, da diese im Sommer nicht mehr betrieben werden muss.

Heizen mit der Sonne

Anlagen für Warmwasser und Raumheizung versorgen im Frühjahr und Herbst das Haus mit Wärme und unterstützen im Winter die Heizung. Das spart Brennstoffkosten und Emissionen. Dabei wird die Solaranlage mit einer Heizung und einem Kombispeicher gekoppelt. Für ein durchschnittliches Einfamilienhaus werden ca. 10 bis 15 Quadratmeter Kollektorfläche und ein Solarspeicher mit rund 1.500 bis 2.000 Liter Volumen benötigt. Während ihrer Lebensdauer von mindestens 25 Jahren erzeugt die Anlage rund 120.000 kWh bzw. 25 - 30% des Wärmebedarfs und spart so 50 Tonnen CO2 ein. Im optimal isolierten MINERGIE®-Haus werden rund 50% des Wärmebedarfs von der Sonne bestritten; mit entsprechend grösseren Kollektorflächen und Speichervolumen ist eine fast ausschliessliche Beheizung mit Solarenergie möglich.

Solare Schwimmbadheizung

Ein Freibad ohne Heizung ist lediglich drei bis vier Wochen im Hochsommer angenehm warm. Eine Schwimmbadheizung mit Öl, Gas oder Strom ist jedoch nur in einigen Kantonen erlaubt. Der Einsatz von Solar-Schwimmbadabsorbern ist der kostengünstigste und effektivste Weg, einen Swimmingpool in den Sommermonaten möglichst lange und komfortabel zu nutzen. Bei solar erwärmten Freibädern erhöht sich die Wassertemperatur durchschnittlich um vier bis sieben Grad gegenüber ungeheizten Schwimmbecken. Die nötige Kollektorfläche entspricht etwa der Beckenoberfläche. Solaranlagen, die neben der Warmwassererwärmung auch die Raumheizung unterstützen, eignen sich hervorragend zur sommerlichen Beheizung des Swimmingpools.

Eine Solaranlage lässt sich ganz einfach auf Ihrem Dach installieren.

Eine Solaranlage lässt sich ganz einfach auf Ihrem Dach installieren. Foto: © ariusz / iStock / Thinkstock

Die Höhe der Kosten einer Solaranlage setzen sich aus Kollektor, Speicher, Regelung, Verbindungsleitungen sowie Montage und Kleinmaterial zusammen. Zudem sollte bei der Kalkulation berücksichtigt werden, dass vielerorts steuerliche Erleichterungen und Förderbeiträge für den Bau von Solaranlagen gewährt werden.

Beiträge zur Förderung der Solar-Energie

Verschiedene Kantone und Gemeinden leisten Förderbeiträge für Solaranlagen. Angaben dazu finden sich auf der Website von Swissolar (www.swissolar.ch) oder der Gemeinde am Wohnort. Energieversorger (z.B. Gas) lancieren ebenfalls immer wieder Förderaktionen für neue, mit Solarenergie kombinierte Anlagen.

Steuererleichterungen bei der Installation

Bei Sanierungen können in den meisten Kantonen die Ausgaben für die Installation bei der Steuererklärung abgezogen werden. Dadurch verringert sich der Steuerbetrag. Je nach Einkommen sind dies schnell einige Tausend Franken.

Beispiel 1: Solaranlage zur Warmwasseraufbereitung

6 m2 Kollektorfläche, 500 Liter Solarspeicher

Kosten

  • Solaranlage CHF 8.000 bis 11.000
  • Zusätzliche Montagekosten, je nach baulicher Ausgangslage CHF 2.000 bis 4.000
  • Durchschnittliche Mehrkosten gegenüber konventioneller Lösung CHF 6.000 bis 8.000
  • Abzüglich Förderbeiträge, z.B. Kanton VS pauschal pro EFH CHF 1.500
  • Abzüglich Steuererleichterung, je nach Einkommen einige Tausend CHF

 

Berechnung Einsparungen*

 

Sonnenenergie 2.700 kWh/ Jahr: kostenlos entspricht ca. 320 l Öl: CHF 320.
oder ca. 320 m3 Gas: CHF 320.
oder ca. 640 kg Pellets: CHF 260.
oder ca. 2.700 kWh Strom: CHF 430.
Ersparnis im Betrieb: CHF 320. bis 430.
Ersparnis für die Umwelt: 1 Tonne CO2/Jahr

Beispiel 2: Solaranlage für Warmwasser und Heizung

15 m2 Kollektorfläche, 1.500 Liter Solarspeicher

Jährliche Ersparnisse im Einfamilienhaus

 

Kosten

 

  • Solaranlage CHF 20.000
  • Zusätzliche Montagekosten, je nach baulicher Ausgangslage CHF 3.000 bis 5.000
  • Durchschnittliche Mehrkosten gegenüber konventioneller Lösung CHF 8.000 bis 12.000
  • Abzüglich Förderbeiträge, z.B. Kanton BE CHF 150./m2 CHF 2.250
  • Abzüglich Steuererleichterung, je nach Einkommen, einige Tausend CHF

 

Berechnung Einsparungen*

Sonnenenergie 4.500 kWh/Jahr kostenlos
entspricht ca. 530 l Öl CHF 530.
oder ca. 530 m3 Gas CHF 530.
oder ca. 1.060 kg Pellets CHF 425.
oder ca. 4.500kWh Strom CHF 720.
Ersparnis im Betrieb: CHF 530. bis 720.
Ersparnis für die Umwelt: 2 Tonnen CO2/Jahr

*Annahmen: Ölpreis CHF 1. /Liter, Gaspreis CHF 1. /m3, Pelletspreis 40 Rp. /kg, Strompreis 16 Rp. /kWh (Stand Herbst 2008). Nutzungsgrad 85% bei Öl, Gas und Pellets. Solarertrag 400 kWh/m2a bei Warmwasseranlage, 300 kWh/m2a bei Heizungsunterstützung. Weitere Angaben zum Heizkostenvergleich: www.wwf.ch/heizen

Solaranlagen werden am besten schon bei der Planung des Hauses mit berücksichtigt.

Solaranlagen werrden am besten schon bei der Planung eines Hauses mit berücksichtigt. Foto: © Antonis Liokouras / iStock / Thinkstock

Sonnenland Schweiz

Die Sonne liefert der Schweiz jährlich gratis 220 mal mehr Energie, als wir in der gleichen Zeit verbrauchen. Eine gute Voraussetzung, um eine Solaranlage wirtschaftlich zu betreiben. Die durchschnittliche Sonneneinstrahlung liegt zwischen etwa 1‘100 Kilowattstunden (kWh) bis 1.400 kWh pro Quadratmeter und Jahr.

85% der Jahreseinstrahlung erreicht uns zwischen März und Oktober. Wird diese eingefangen, erwärmt sie während mindestens acht Monaten das Brauchwasser. In der restlichen Zeit oder bei ungenügender Einstrahlung wird z.B. mit der konventionellen Heizung zugeheizt. Im Jahresdurchschnitt können so rund 70% des gesamten Warmwasserbedarfes eines Haushaltes gedeckt werden.

Viele Dächer sind geeignet

Der höchste Ertrag einer Solaranlage ergibt sich bei Südausrichtung. Bei anderer Ausrichtung wird der Ertrag leicht gemindert. Der optimale Neigungswinkel liegt zwischen 40° (Trinkwassererwärmung) und 60° (Heizungsunterstützung). Für eine effiziente Nutzung der Solarwärme bedarf es jedoch nicht unbedingt eines nach Süden geneigten Daches. Die Grafik zeigt den Prozentsatz des optimalen Ertrags bei unterschiedlicher Ausrichtung der Kollektoren.

Kombinationstalent

Solarwärme lässt sich problemlos mit anderen Energiequellen kombinieren, die in Zeiten mit weniger Sonneneinstrahlung zum Zuge kommen, zum Beispiel mit:

Auf www.swissolar.ch finden sich Merkblätter für solche Kombinationen.

  • einer Holzfeuerung
  • einer Wärmepumpe
  • einer Gas- oder Ölheizung mit Brennwerttechnologie

Solar-Warmwasser für Wäsche und Geschirr

Wer seinen Geschirrspüler oder die Waschmaschine mit solarem Warmwasser versorgt, spart rund 40% Kosten und Energie. Voraussetzung ist, dass das Gerät für den Warmwasseranschluss zugelassen ist.

Sonne und MINERGIE® - ein kluges Duo

Der Beitrag der Sonne ist umso effektiver, je kleiner der Energiebedarf des Gebäudes ist. Dies kann durch den Bau oder die Sanierung nach dem MINERGIE®-Standard erreicht werden.

MINERGIE®: Der freiwillige Baustandard mit klar definierten Zielwerten für einen niedrigen Energieverbrauch und komfortables Wohnen. Der Einsatz von erneuerbaren Energien wird empfohlen. MINERGIE-P®: Der Standard für einen noch tieferen Energieverbrauch. Der Einsatz von erneuerbaren Energien ist vorgeschrieben.

Die Sonne als Wärme- und Stromlieferant

Wer eine Anlage für die Gewinnung von Wärme und Strom möchte, kann dies problemlos realisieren. Viele Dächer und Fassaden sind dafür geeignet. Es gibt Rahmensysteme, die sich für den optimalen Einbau beider Anlagetypen nebeneinander eignen.

Solarstrom für Wärmepumpen

Die Kombination von Sonnenkollektoren plus Wärmepumpe ergeben eine rundum ökologische Wärmeerzeugung, sofern für den Antrieb Solarstrom oder gleichwertiger Ökostrom verwendet wird.

Solarstrom einkaufen

Mindestens einmal pro Jahr ist der Energieversorger verpflichtet die Herkunft des Stroms zu deklarieren. Wen diese Zusammensetzung nicht erfreut, kann nach Solarstrom fragen. Immer mehr EW bieten heute Solarstrom an.

Absorber

Das Herzstück eines Sonnenkollektors. Gute Absorber wandeln über 90% der Sonneneinstrahlung in Wärme um.

Integration von Kollektoren

Kollektoren lassen sich bei Neubauten oder Sanierungen gut ins Dach integrieren. Bei Flachdächern werden sie auf einem Ständer montiert. Eine direkte Integration in die Fassade ist ebenfalls möglich.

Kennzahlen von Solaranlagen

Der «Solare Deckungsgrad» gibt an, welchen Anteil des Jahresenergiebedarfs die Solaranlage abdeckt.

Sonnenkollektor

Fängt die Sonnenwärme ein und gibt sie an einen Wärmeträger ab. Es gibt drei verschiedene Ausführungen: Flachkollektoren, Vakuum- Röhrenkollektoren und unverglaste Kollektoren.

Warmwasserspeicher oder Solarspeicher

Ein Behälter zur Speicherung von warmem Wasser. Bei der Brauchwassererwärmung im Einfamilienhaus fasst dieser Behälter 400 bis 500 Liter. Faustregel: Pro Quadratmeter Kollektorfläche 100 Liter Speicher. Die gespeicherte Wärme deckt den Bedarf von mindestens zwei Tagen.

Wirkungsgrad des Sonnenkollektors

Gibt an, welcher Anteil der auf den Kollektor treffenden Sonnenenergie in nutzbare Wärme umgesetzt wird. Hängt neben der Kollektoreffizienz auch von der Stärke der Sonneneinstrahlung, der Umgebungstemperatur und der Temperatur des Wärmeträgers ab.

Zusatzheizung/Nachheizung

Bringt das Warmwasser bei längeren Schlechtwetterperioden auf die gewünschte Temperatur. Dies kann der vorhandene Heizkessel sein oder ein Elektroheizeinsatz im Solarspeicher.

Die Solaranlage funktioniert nach einem einfachen Prinzip: Die eingestrahlte Sonnenwärme wird vom Kollektor in Wärme umgewandelt. Diese wird über ein Wärmeträgermedium (Wasser- Frostschutzgemisch) in gut gedämmten Rohrleitungen mit Hilfe einer Umwälzpumpe zum Wärmetauscher transportiert und auf das noch kalte Wasser des Speichers übertragen. Das über den Wärmetauscher abgekühlte Medium fliesst erneut in den Kollektor zurück. Eine elektronische Steuerung vergleicht laufend die Temperatur im Kollektor mit der kältesten Temperatur ganz unten im Speicher und setzt die Pumpe in Betrieb, sobald es im Kollektor wärmer als im Speicher ist. Durch den Einbau einer Zusatzheizung steht auch bei geringer Sonneneinstrahlung genügend Warmwasser zur Verfügung.

Zur weiteren Grundausstattung der Anlage gehört je ein Thermometer in der Vor- und Rücklaufleitung, die am besten in der Nähe des Speichers montiert werden. Durch das Ausdehnungsgefäss werden Volumenänderungen der Flüssigkeit bei wechselnden Temperaturen ausgeglichen und somit der Betriebsdruck gleichmässig gehalten. Die Schwerkraftbremse verhindert bei Stillstand der Anlage den Rückfluss der Wärme nach oben zum Kollektor und unterbindet somit ein Abkühlen des Warmwassers. Ein Überdruckventil sorgt dafür, dass bei überhöhtem Betriebsdruck Flüssigkeit verdampfen kann. Im Solarkreislauf ist ein Entlüftungsventil notwendig, um ein Entweichen der in den Leitungen befindlichen Luft zu garantieren. Bei einer heizungsunterstützenden Anlage wird meist ein Kombispeicher eingesetzt: Der Boiler fürs Trinkwasser ist in den Heizungsspeicher integriert.

Quelle: Swissolar

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