Um das Erneuerbare-Wärme-Gesetz vollständig mit einer thermischen Solaranlage zu erfüllen, muss ein Wohngebäude mit 1–2 Wohneinheiten pro m² Wohnfläche 0,07 m² Kollektorfläche (auch Aperturfläche genannt) aufweisen. Hat das fragliche Gebäude mehr als 2 Wohneinheiten genügen 0,06 m² pro m² Wohnfläche. Diese Zahlen beziehen sich auf verglaste Flach- und Röhrenkollektoren. Werden dagegen effektivere Vakuumröhrenkollektoren eingesetzt, reduzieren sich die Werte um 20 % auf 0,056 m² bzw. 0,048 m² pro m² Wohnfläche.
1–2 Familienhaus mit 100 m² Wfl. und Flach- und Röhrenkollektoren = 7 m² oder Mehrfamilienhaus mit 300 m² Wfl. und Vakuumröhrenkollektoren = 14,4 m² Kollektorfläche
Kombination mit anderen Erfüllungsoptionen
Zur vollständigen Erfüllung (15 %) des EWärmeG ist es ausreichend, nachzuweisen, dass die entsprechende Kollektorfläche installiert wurde. Werden die oben genannten Vorgaben nicht erreicht, kann auch eine anteilige Nutzung angerechnet werden. Statt dieser pauschalen Methode kann auch eine – aus praktischen Gründen unübliche – Einzelfallberechnung erfolgen. Auch ältere Anlagen können – ggf. anteilig – berücksichtigt werden.
Um den Wärmebedarf für das gesamte Jahr zu decken, ist neben der Solarthermie-Anlage in der Regel ein zweiter Wärmeerzeuger, wie eine (ggf. mit Biogas betriebene) Gasheizung oder eine Wärmepumpe, erforderlich. Solarthermie kann als Ergänzung für fast jedes Heizsystem genutzt werden. Auch ein Sanierungsfahrplan ist im Wärmegesetz aus BW als Kombination zur Solarthermie gut denkbar.
Eine thermischen Solaranalage erwärmt Trink- oder Heizungswasser mit Sonnenstrahlung. Sie besteht aus den Kollektoren, die vorzugsweise auf dem Dach des Hauses montiert sind, den Solarleitungen, einem Solarregler und einem dem Einsatzzweck angepassten Wärmespeichersystem. Eine Umwälzpumpe befördert die im Kollektor erwärmte Solarflüssigkeit durch Solarleitungen zum Speicher. Je nach Art und Größe der Anlage kann dies ein Pufferspeicher sein, in dem Heizungswasser gespeichert wird, ein Schichtenkombispeicher, der sowohl Heizungswasser als auch Trinkwasser erwärmt oder ein reiner Solar-Trinkwasserspeicher. Da eine wirtschaftlich sinnvoll ausgelegte Solarthermie-Anlage nicht den gesamten Wärmebedarf über das Jahr abdeckt, wird sie in der Regel mit einer weiteren Wärmequelle kombiniert. Diese kann beispielsweise eine Wärmepumpe oder ein Gas-Brennwertgerät sein.
Die am meisten verbreitete Nutzungsart der Solartechnik ist die Trinkwassererwärmung. Bei der Trinkwassererwärmung sollte der solare Deckungsgrad – also der Anteil der Wärme, der durch eine Solarthermie-Anlage geliefert wird – etwa 60 % betragen. Über die Sommermonate wird der gesamte Trinkwarmwasserbedarf durch die thermische Solaranlage gedeckt und die zusätzlichen Wärmeerzeuger können komplett ausgeschaltet werden.
Anlagen mit Heizungsunterstützung liefern, besonders in den Übergangszeiten März bis April und September bis Oktober, einen Beitrag zur Deckung des Raumwärmebedarfs. In dieser Zeit besteht ein Wärmebedarf zum Heizen und gleichzeitig liefert die Sonne noch genug Energie, um diesen zu decken. Reicht die Wärme der thermischen Solaranlage an Tagen mit geringer Solarstrahlung oder hohem Wärmebedarf nicht aus, liefert eine zweite Zusatzheizung die benötigte Wärme. In den Wintermonaten, während des höchsten Wärmebedarfs und meist niedrigerer solarer Einstrahlung, liefern die zusätzlichen Wärmeerzeuger die erforderliche Wärme für die Trinkwassererwärmung sowie für die benötigte Raumbeheizung. Der solare Deckungsgrad sollte hier zwischen 30 bis 40 % liegen.
Kollektoren von Solaranlagen
Die typischen Solarthermie-Kollektoren sind der Flachkollektor und der Vakuum-Röhrenkollektor. Diese Kollektoren unterscheiden sich stark in ihrer Bauform, dem Funktionsprinzip und ihren Wirkungsgraden. Des Weiteren gibt es noch die weniger verbreiteten Kollektoren, wie den Luftkollektor, den Schwimmbadkollektor oder sogenannte Hybridkollektoren.
Hauptbestandteile eines Flachkollektors sind das Kollektorgehäuse mit entsprechender Wärmedämmung, Rohre in denen die Solarflüssigkeit transportiert wird, eine Absorberfläche und eine Glasabdeckung. Die Sonnenstrahlung trifft durch die Glasabdeckung auf die Absorberfläche. Der Absorber nimmt möglichst viel Wärme auf und soll dabei möglichst wenig Wärme wieder abstrahlen. Die aufgenommene Wärme wird an die unter dem Absorber montierten Rohre abgegeben. Die Rohre sind mit Solarflüssigkeit gefüllt, die mithilfe einer Pumpe zu einem Speicher transportiert wird. Die Solarflüssigkeit besteht zu einem Teil aus Wasser und zum anderen Teil aus einem Frostschutzmittel (z. B. Glykol), um ein Einfrieren bei geringen Außentemperaturen zu vermeiden. Die Wärmedämmung im Gehäuse des Kollektors verhindert Wärmeverluste.
Vakuum-Röhrenkollektoren einer Solarthermie-Anlage Der Aufbau eines Vakuum-Röhrenkollektors unterscheidet sich von dem eines Flachkollektors. Vakuum-Röhrenkollektoren bestehen aus mehreren, nebeneinander angeordneten Glasröhren, die am oberen Ende mit einer Sammelschiene verbunden sind. Wie auch bei dem Flachkollektor leitet ein Absorber die durch Sonnenstrahlung aufgenommene Wärme an eine Solarflüssigkeit weiter. Das Vakuum innerhalb der Röhre vermindert Wärmeverluste. Je nach Art des Röhrenkollektors unterscheidet man hierbei zwischen direkt durchströmten Vakuum-Röhrenkollektoren und Heatpipe-Röhrenkollektoren. Aufgrund der Bauform und des Vakuums in den Röhren sind die Röhrenkollektoren effizienter und haben einen höheren Wirkungsgrad als die Flachkollektoren. Der höhere Wirkungsgrad ermöglicht bei gleicher Leistung eine geringere Kollektorfläche. Der Anschaffungspreis einer Solarthermie-Anlage mit Röhrenkollektoren ist allerdings höher als der, für eine Anlage mit Flachkollektoren. Manche Röhrenkollektoren-Anlagen können sogar auf Frostschutzmittel verzichten, und mit reinem Wasser betrieben werden.
Aperturfläche vs. Absorberfläche
Die Aperturfläche bezeichnet die gesamte von Sonne beschienene Glasfläche eines Solarkollektors. Die Aperturfläche bietet allerdings keine Aussage über die tatsächlich effektiv genutzte Fläche. Hierzu dient die Absorberfläche. Die Absorberfläche, auch Nettofläche genannt, bezeichnet nur die Fläche, die effektiv genutzt wird, um die Sonneneinstrahlung in Wärme umzuwandeln. Die Größe der Aperturfläche ist für die Erfüllung des Gesetzes relevant.
Viele Faktoren bestimmen die Kosten – örtliche Umstände, Nutzungsverhalten, Kollektortyp, ‑fläche und ‑qualität und Speichervolumen. Im Durchschnitt kostet eine Anlagen zur kombinierten Warmwasseraufbereitung und Heizungsunterstützung für ein Einfamilienhaus zwischen 8.000 € und 10.000 €; wird lediglich Warmwasser aufbereitet, kostet die Anlage zwischen 3.000 € und 6.000 €. Eine kombinierte Gasbrennwert/Solarthermie-Lösung kostet zwischen 12.000 € und 18.000 €. Um die Wirtschaftlichkeit zu beurteilen, müssen neben Montage‑, Wartungs‑, Versicherungs- und Betriebskosten (Strom für die Pumpe) und etwaige Förderungen auch die Energieeinsparungen durch den Einsatz der Solarthermie berücksichtigt werden. Die genannten Richtwerte kann man mit unserer Formular-Anfrage für eine Solarthermie-Anlage durch einen lokalen Installateur bequem für den individuellen Fall konkretisieren lassen.
Wenn nicht der gesamte Wärmeenergiebedarf durch die Solarthermie-Anlage gedeckt wird, ist auch eine anteilige Anrechnung durch die folgenden Formeln möglich:
Pauschale Berechnung nach § 11.2 Satz 2 in Verbindung mit § 7:
Ist der Wert größer oder gleich 15 %, sind die Vorschriften vollständig erfüllt. Ansonsten ist die anteilige Erfüllung folgendermaßen zu berechnen:
