Solarthermie im EWärmeG

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.

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.

Gän­gi­ge Kom­bi­na­tio­nen: Wär­me­pum­pe, Gas­hei­zung mit Bio­gas, Sanie­rungs­fahr­plan

Stand der Technik – Das Prinzip der Solarthermie

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.

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:

\[\frac{installierte \: Kol­lek­tor­flä­che \: [m²]}{erforderliche \: Kol­lek­tor­flä­che \: [m²]}\times15\:\%=Anteil \: Erneu­er­ba­re \: Ener­gi­en\:[\%]\]

Ein­zel­fall­be­rech­nung nach §§ 3 Nr. 420.6:

\[\frac{Solarertrag \: der \: Anla­ge \: [kWh]}{gesamter \: Wär­me­en­er­gie­be­darf \: [kWh]\times15\:\%}\times15\:\%=Anteil \: Erneu­er­ba­re \: Ener­gi­en\:[\%]\]

Ist der Wert grö­ßer oder gleich 15 %, sind die Vor­schrif­ten voll­stän­dig erfüllt. Ansons­ten ist die antei­li­ge Erfül­lung fol­gen­der­ma­ßen zu berech­nen:

\[ \frac{Anteil \: Erneu­er­ba­re \: Energien\:[\%]}{15 \: \: \% \:}\times100\:\%=Erfüllungsgrad\:[\%]\]

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