"Solaranlagen leisten einen wichtigen Beitrag zur Heizkostensenkung", wirbt denn auch Carsten Körnig, der Geschäftsführer vom Bundesverband Solarwirtschaft (BSW), für das Heizen mit der Sonne. Je nach Lage und Hausgröße können 20 bis 50 Prozent der Brennstoffkosten mit einer solaren Unterstützung eingespart werden. Denn im Gegensatz zu anderen Heizungen ist der Rohstoff - die Sonnenwärme - kostenlos verfügbar. Das macht die Solarheizung zu einer sinnvollen Investition, auch wenn sie sich ohne Unterstützung durch eine andere Wärmequelle kaum wirtschaftlich betreiben lässt.

Eine gut geplante Solaranlage kann in unseren Breiten über das Jahr gesehen 60 Prozent des Wassers erwärmen, das zum Duschen und Waschen gebraucht wird. Wird die Anlage etwas größer geplant, kann sie zusätzlich zur Unterstützung der Heizung eingesetzt werden. Mit der Sonne wird dann das Wasser der Heizanlage vorgewärmt, was zusätzlich Brennstoff spart. Je nach gewünschter Leistung muss eine kleinere oder größere Kollektorfläche installiert werden.

Extra-Tipp: Vorher dämmen!
Da sich durch gute Wärmedämmung oftmals schon viel Heizkosten sparen lassen, sollte sie vor der Heizungserneuerung in Auge gefasst werden. Ist das Haus ungedämmt, verschwendet auch eine umweltfreundliche Heizung zuviel Energie. Wenn das Haus gut gedämmt ist, braucht man in der Regel nur noch einen deutlich kleineren Heizkessel. Deshalb empfiehlt es sich, mit dem Anschaffen einer solarthermischen Anlage auch die alte Heizanlage auszutauschen. Als besonders kostengünstig hat sich die Kombination mit einem Gas-Brennwertkessel erwiesen.

Sonnenenergie kann zum Heizen und zur Warmwasserbereitung genutzt werden. Dies geschieht nicht mehr mit Hilfe schwarz geteerter Tonnen auf den Dächern, sondern mit technisch ausgereiften Sonnenkollektoren.

Die Solarwärmeanlagen wandeln Sonneneinstrahlung in nutzbare Wärme um. In den Kollektoren wird ein Wassergemisch (der Wärmeträger) erwärmt, das in einem spiralförmigen Rohr durch den Trinkwasserspeicher gepumpt wird und dort seine Wärme an das Brauchwasser abgibt.

Über zwei Temperaturfühler wird die Differenz der Wassertemperatur im Warmwasserspeicher und der des Wärmeträgers im Kollektor verglichen. Sobald die Temperatur des Wärmeträgers um einen bestimmten Wert höher ist als die Speichertemperatur, wird die Umwälzpumpe eingeschaltet, die den Wärmeträger durch den Speicher pumpt. Wenn die Temperatur ausgeglichen ist, schaltet sich die Pumpe wieder ab. 

Diese Solarkollektor-Anlagen schaffen im Sommer die gesamte Warmwasserbereitung allein. Im Winter braucht man allerdings eine zusätzliche Energiequelle, in der Regel einen Gas- oder Holzpellet-Brennofen. Man kann Sonnenkollektoren auch einsetzen, um einen Swimmingpool zu beheizen. Je nachdem, ob die Anlage nur das Brauchwasser wärmen soll oder auch mit heizen, muss man mit einem bis zweieinhalb Quadratmetern Kollektorfläche pro Person im Haushalt rechnen.

Es gibt zwei weit verbreitete Typen von Sonnenkollektoren: Flach- und Vakuumröhrenkollektoren. Vorteil der Flachkollektoren ist der günstigere Preis, während Vakuumröhren weniger Platz benötigen. Wer also nur wenig Dachfläche zur Verfügung hat, sollte sich für Vakuumröhrenkollektoren entscheiden. Von der Größe der Kollektorfläche hängt auch die Größe des Wasserspeichers ("Pufferspeicher") ab. Je mehr Fläche, desto mehr Wasser lässt sich erhitzen. Die Größe des Speichers muss also auch zur Größe der Kollektoranlage passen.

Investitionskosten
Nach Angaben des BSW liegen die Kosten für eine Solarwärmeanlage, die für einen Vier-Personen-Haushalt ausreicht, inklusive Montage bei etwa 8.000 bis 10.000 Euro - inklusive Installation, einem zehn Quadratmeter großen Flachkollektor und einem 700 Liter fassenden Speicher. Solaranlagen nur für Warmwasser sind derzeit ab 4.000 Euro zu haben. In diesem Preis sind Installation, ein vier Quadratmeter großer Flachkollektor und ein Speicher mit 300 Liter Fassungsvermögen enthalten.

Anlagen, die nur der Warmwasserbereitung dienen, können fünf bis zehn Prozent des Heizenergiebedarfs pro Jahr einsparen - Kombinierte Anlagen zur Bereitung von Warmwasser und zur Heizungsunterstützung sogar 20 bis 50 Prozent des jährlichen Heizenergiebedarfs.

Das ist natürlich einmal von der gewählten Kollektorfläche und dem Modell abhängig, aber auch von der Wärmedämmung des Hauses und dem persönlichen Heizverhalten. Hochwertige Anlagen können bis zu 30 Jahre und länger Wärme liefern, wobei viele Hersteller bis zu 20 Jahren auch Garantie geben.

Laufende Kosten fallen für die Wartung, den Betrieb der Umwälzpumpe (Strom) und eine Versicherung an. Der Wartungsaufwand für solarthermische Anlagen ist gering. Einmal im Jahr sollte ein Techniker die Anlage überprüfen. Um die Stromkosten für die Umwälzpumpe so gering wie möglich zu halten, ist neben einer sorgfältigen Planung eine exakte Einstellung der Pumpe erforderlich. Hinzu kommt nur noch eine Versicherung, die Schäden aufgrund von Wetter, Diebstahl oder Vandalismus abdeckt. Zum Teil können Solarkollektoren auch über eine Glas- oder Gebäudeversicherung mitversichert werden.

Kosten sparen durch kluge Planung
Wichtig ist in jedem Fall eine ausführliche und fachgerechte Planung. Welche Schritte diese im Idealfall enthalten sollte, hat die KfW-Förderbank in einer Liste aufgeführt. Sie bezuschusst auch eine Energieberatung im Rahmen ihrer Förderprogramme. Mittel aus verschiedenen Fördertöpfen machen die Sonnenkollektoren auch für weniger vermögende Bauherren interessant.

Für Investitionen in solarthermische Anlagen gibt es diverse Möglichkeiten der Förderung. Einige Bundesländer bieten eigene Programme an, die mit Zuschüssen oder günstigen Krediten Solarthermie unterstützen. Dazu gibt es das Marktanreizprogramm des Bundesamts für Ausfuhrkontrolle (BAFA), das ebenfalls die Heizungssanierung fördert. Über die Programme der KfW-Förderbank "Wohnraum Modernisieren", "CO2-Gebäudesanierungsprogramm" und "Ökologisch Bauen" bekommen Immobilienbesitzer oder -erbauer günstige Kredite und Zuschüsse, wenn sie bei einer Modernisierung oder beim Neubau auf erneuerbare Energien und Energieeffizienz setzen. Der Förderhöchstbetrag liegt bei 50.000 Euro je Wohneinheit, die Laufzeit beträgt bis zu 30 Jahre und der Zinssatz wird für 5 oder 10 Jahre festgeschrieben.

Bei der Planung haben Sie zwei Möglichkeiten: Entweder Sie legen von Vornherein fest, welche Maßnahmen Sie durchführen wollen. Dann hilft Ihnen unser Fördermittelrechner bei der Suche nach dem richtigen Förderprogramm. Oder Sie lassen sich von den Programmen zu Maßnahmenkombinationen inspirieren, die sich erfahrungsgemäß als besonders effektiv erwiesen haben. Das geht insbesondere beim CO2-Gebäudesanierungsprogramm.

Um die Förderung für CO2-Sanierung in Anspruch nehmen zu können, müssen Sie nachweisen, dass die von Ihnen geplanten Maßnahmen mindestens 40 Kilogramm CO2 pro Quadratmeter Gebäudenutzfläche und Jahr einsparen. Da eine Solarthermie-Anlage allein eine solche Einsparung nicht erbringen könnte, ist sie nur in Kombination mit weiteren Maßnahmen förderungswürdig. Dazu zählen insbesondere Wärmedämmung und der Austausch alter Fenster.

Zusätzlich zum günstigen Kredit (siehe die Konditionen der anderen KfW-Kreditprogramme) können Sie im CO2-Gebäudesanierungsprogramm einen Tilgungszuschuss beantragen. Wird dieser genehmigt, werden Ihnen zehn Prozent der Darlehenssumme erlassen. Das Programm gibt es auch ohne Kredit in einer Zuschussvariante

Eine solarthermische Anlage lohnt besonders im Zuge einer umfassenden Heizungssanierung oder bei Neubau. Mit Solarthermie lässt sich Geld sparen, auch wenn die Anfangsinvestitionen über denen für einen einfachen Heizkessel liegen. Die Amortisationszeit kann nicht präzise angegeben werden, doch angesichts steigender Öl- und Gaspreise nimmt sie eher ab. Das bedeutet, eine solarthermische Anlage kann sich schon nach weniger als zehn Jahren lohnen, wobei die Lebensdauer der Anlage mehr als das Doppelte beträgt.

Wichtig ist bei einer Anlage jedoch eine gute Planung. Wenden Sie sich an Fachbetriebe, die sich speziell auf Solarheizungen verstehen und lassen Sie sich umfassend beraten. Ohne Fachkenntnis lässt sich eine solche Anlage nicht installieren - zumal die meisten Förderprogramme die Arbeitskosten nur dann finanzieren, wenn sie von einem Fachbetrieb ordnungsgemäß durchgeführt wurden.

Sonnenlicht wird auch in Form von elektromagnetischer Strahlung (Photonen) abgegeben. Wenn diese Sonnenstrahlen auf ein speziell bearbeitetes, oft auf Silizium basierendes Halbleitermaterial (Photozelle) auftreffen, können sie dort Elektronen in Bewegung setzen und damit Strom erzeugen.

Wie ist eine Photovoltaikanlage im Prinzip aufgebaut?
Eine Photovoltaikanlage (andere Bezeichnungen: Photovoltaik, Solarmodul, Solarzelle, PV-Modul, Solarstrom) nutzt den oben geschilderten Effekt. Bei einer Photovoltaikanlage bilden viele Solarzellen ein Photovoltaikmodul (1 m x 0,5 m). Mehrere Module bilden dann die Photovoltaikanlage. Die Anlage erzeugt Gleichstrom, der über einen Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt und ins Netz eingespeist werden kann. In der nachfolgenden Abbildung sehen Sie die Funktionsweise einer Photovoltaikanlage technische_Skizze_Photovoltaik_2012

Welche verschiedenen Zelltypen gibt es?
Es gibt eine Vielzahl von Materialien und Konzepten für Solarzellen mit unterschiedlichen Formen, Farben und Leistungsdaten. Meist unterscheidet man in kristalline Zellen (monokristallin, polykristallin) und Dünnschichtzellen (u.a. amorphes Silizium, Cadmium-Tellurid, Kupfer-Indium-Diselenid). Kristalline Zellen überwiegen auf dem Markt. Dünnschichtzellen haben den Vorteil eines geringeren Material- und Energieeinsatzes und können beliebige Modulformate annehmen.

Warum wird Solarstrom ins öffentliche Netz eingespeist?
Das Netz übernimmt die Funktion des "Stromspeichers", d.h. der gesamte erzeugte Solarstrom wird sofort übernommen und verteilt. Derartige Anlagen nennt man netzgekoppelt. Dieses Konzept ist technisch und wirtschaftlich ein Vorteil für den Solarstrom, da bislang Stromspeicher (z.B. Akkus) technisch sehr aufwendig und teuer sind. Mit einer Photovoltaik- anlage wird man Stromerzeuger, aber nicht autark. Bei uns in Deutschland sind autarke Systeme selten. Hier versorgt die Photovoltaik - meist im Verbund mit einer anderen Technik zur Stromerzeugung - ein Gebäude komplett mit Strom (z.B. Hütten in den Alpen), das weit entfernt vom Stromnetz steht und deshalb nicht wirtschaftlich ans Netz angeschlossen werden kann.

Welche Anforderungen stellen die Anlagen an Dachneigung und Himmelsrichtung?
Generell können Photovoltaikanlagen auf geneigten Dächern und Flachdächern, als Teil der Fassade und auf Freiflächen montiert werden. Die höchsten Erträge erzielt man bei ungefähr 35 Grad Dachneigung und Süddach. Auch mit einer Abweichung von Südost zu Südwest und bei der Neigung von ± 20 Grad erreichen die Anlagen mehr als 90 Prozent ihrer Leistung. Bei geneigten Anlagen reinigt der Regen diese auch von Staub und Schmutz.

Was bedeutet "Verschattung" und warum ist das für die Anlagen ein Problem?
Der Stand der Sonne "wandert" mit den Jahreszeiten und das Sonnenlicht fällt in verschiedenen Winkeln ein. Photovoltaikanlagen sollten möglichst zu keiner Tages- oder Jahreszeit "verschattet" sein. Auch eine zeitweise "Verschattung" - auch nur von Teilflächen - kann zu Ertragseinbußen von 5 bis 10 Prozent im Jahr führen. Mögliche Ursachen des Schattens sind Bäume, Kamine, Satellitenschüsseln und Nachbargebäude.

Was leistet eine typische Standardanlage und gibt es regionale Unterschiede?
Ja, es gibt regionale Unterschiede. In Norddeutschland erzielt man bei Südausrichtung und 30 Grad geneigter Flächen Jahreswerte von etwa 800 kWh/kWpeak und in Süddeutschland von ungefähr 900 kWh/kWpeak.

Welche rechtlichen Anforderungen gibt es für Photovoltaikanlagen?
Photovoltaikanlagen sind meistens als Bauvorhaben genehmigungsfrei, wenn nicht andere planungsrechtliche Regelungen oder Vorgaben des Bundeslandes vorliegen (z.B. Ensembleschutz, Nähe zu Baudenkmalen, unterschiedliche Regelungen in den Bundesländern). Sie müssen einerseits die Anforderungen als elektrische Anlage (z.B. diverse Normen für Netzanschluss und Umgang mit Starkstrom) und als Bauteil (hartes Dach, Brandschutz, Statik) erfüllen. Die Inbetriebnahme einer Photovoltaikanlage (Verbindung des Wechselrichters mit dem Stromnetz) darf nur durch einen zugelassenen Elektroinstallateur erfolgen.

Was ist bei denkmalgeschützten Häusern zu beachten?
Bei diesen Gebäuden braucht man die Zustimmung der zuständigen Denkmalbehörde. Solarinteressierte sollten sich möglichst frühzeitig mit ihrem Denkmalamt in Verbindung setzen und versuchen, im Gespräch individuelle Lösungen zu vereinbaren.

Welche Anträge muss ich an das Energieversorgungsunternehmen (EVU) stellen?
Das Erneuerbare-Energien-Gesetz verpflichtet Energieversorgungsunternehmen, Strom aus Photovoltaikanlagen ins Netz aufzunehmen. Üblicherweise wird eine Photovoltaikanlage vom durchführenden Elektroinstallateur mit den technischen Details beim EVU angemeldet. Es gibt aber keine Genehmigung des EVU oder einen besonderen Vertrag. Allerdings sind die technischen Anforderungen des Netzes auch von der Photovoltaikanlage zu erfüllen. Auch diese Anlagen müssen abgeschaltet werden, wenn Monteure am Stromnetz arbeiten. Die Inbetriebnahme einer Photovoltaikanlage führen der Elektroinstallateur und ein Vertreter des Netzbetreibers gemeinsam durch.

Welche Vorteile bieten große Photovoltaikanlagen?
Großanlagen sind wirtschaftlich und technisch günstiger. Es gibt große Dachanlagen, z.B. auf landwirtschaftlichen Gebäuden oder Industriehallen. In den letzten Jahren wurden in Deutschland auch noch viel größere Freiflächenanlagen errichtet. Das Erneuerbare- Energien-Gesetz legt fest, auf welchen Flächenkategorien eine Vergütung gezahlt wird. Ein frei aufgestelltes Solarmodul im Garten hat z.B. keinen Anspruch auf Vergütung. Idealerweise werden diese Anlagen auf vorbelasteten Flächen errichtet, die weder landwirtschaftlich oder für Siedlungszwecke genutzt werden können und die nur geringe Bedeutung für den Naturschutz haben. Großanlagen tragen dazu bei, dass durch größere Marktvolumen die Herstellungspreise sinken und geben auch neue Impulse für Technologieentwicklung (Dünnschichtzellen).

Welche Dachflächen bieten sich für große Photovoltaikanlagen an?
Große Hallendächer von Fabriken und Einrichtungen, Kirchendächer sowie Fassaden von Büro- und Fabrikgebäuden. Besonders bei landwirtschaftlichen Betrieben stehen große Dachflächen (Scheunen, Wirtschaftsgebäude) zur Verfügung. Neben den Bio-Energien kann ein Landwirt auch durch eine große Photovoltaikanlage zum "Energiewirt" werden und eine zweite Ernte einfahren. Ein Teil der Landwirte, die nicht selbst Anlagenbetreiber werden wollen, verpachten ihre Dachflächen und erzielen hierüber Einnahmen.

Wer muss solche großen Anlagen genehmigen?
Zuständig sind die regionalen Planungs- und Baubehörden. Vor der Genehmigung gibt es ein förmliches Planungsverfahren (meistens Regionalplanung), in dem alle Beteiligten und ihre Einwände gehört und berücksichtigt werden müssen, und es gibt eine obligatorische Umweltverträglichkeitsprüfung. Am Ende steht ein Bebauungsplan. Dieser ist Pflicht und Voraussetzung für die Förderung durch das EEG.

Was kann man als Anlagenbetreiber zum Schutz von Natur und Umwelt beitragen?
Der Naturschutzbund (NABU) und der Bundesverband Solarwirtschaft haben sich 2005 auf einen "Kriterienkatalog für naturverträgliche Photovoltaik-Freiflächenanlagen" verständigt. Der Kriterienkatalog umfasst rund 20 Empfehlungen für Standortwahl, Ausgestaltung und Betrieb der Solarparks. Ziel ist die Verbesserung der biologischen Vielfalt auf der Anlagenfläche. Das Bundesumweltministerium hat den Ausbau der Solarparks in den vergangenen Jahren mit einem Forschungsprojekt begleitet.
Quelle: Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit