Photovoltaik und Solarthermie bündeln

Der Arbeitskreis Energie und Mobilität der Agenda 21 in Sauerlach organisiert zusammen mit der Energieagentur Ebersberg – München eine Bündelaktion für Photovoltaik in der Gemeinde Sauerlach. Das vereinfacht es den interessierten Bürgerinnen und Bürgern, eine PV-Anlage installieren zu lassen, was ein ökologisch und ökonomisch sinnvoller Beitrag für eine klimafreundliche Zukunft ist.

Eine 4 kW Photovoltaikanlage auf dem Dach hilft, jährlich rund 2 Tonnen CO2-Emissionen zu vermeiden (bei rund 500 g CO2/kWh im deutschen Strommix). Dieselbe Menge CO2 kann aber auch eingespart werden, wenn eine Heizungsanlage nur 700 Liter Heizöl weniger verbrennt. Daher ist es gut, dass die Bundesregierung mit der neuen Förderung von Maßnahmen zur Nutzung erneuerbarer Energien im Wärmemarkt hohe Zuschüsse (bis zu 45 Prozent!) für die Stillegung von Ölkesseln und für die Installation von Solarthermieanlagen, Wärmepumpen und Holzkesseln zahlt.

Eine Photovoltaikanlage, die das gesamte Dach belegt oder alle verfügbaren finanziellen Mittel in Anspruch nimmt, ist also nicht unbedingt die optimale Lösung, weder im Sinne einer klimafreundlichen Energieversorgung, noch hinsichtlich der Ausnutzung verfügbarer Zuschüsse. Daher empfehle ich dringend, die Nutzung von Photovoltaik, Sonnenkollektoren und erneuerbaren Energien wie Holzpellets gebündelt in einem Gesamtkonzept zu planen.

Eine neutrale Beratung klärt diese drei Fragen:

  • Ist die Heizungstechnik im Haus auf einem Stand, dass die Photovoltaik die beste Möglichkeit ist, noch mehr Kosten und Umweltbelastung zu sparen – oder muss eine Sanierung der Heizung an erster Stelle stehen?
  • Welchen Nutzen bringt es, auf einem Teil der Dachflächen Sonnenkollektoren zu installieren?
  • Wieviel Solarstrom können die PV-Module liefern, falls sie sinnvollerweise für die Solarthermie etwas Platz lassen?

Es braucht kein großes Dach für viel Wärme aus Sonnenkollektoren

Ich arbeite im Vertrieb für Produkte zum Heizen mit Erneuerbaren Energien und darf daher formal nicht in Anspruch nehmen, neutral zu beraten. Aber zu den genannten Fragen erhalten Sie von mir auf alle Fälle eine kompetente und ehrliche Beratung. Rufen Sie mich an (669904) oder schreiben Sie mir eine E-Mail (info@ahornsolar.de)! Unter Sauerlachern ist eine schnelle Terminvereinbarung für ein Gespräch vor Ort kein Problem.

Schnell wirksamer Klimaschutz mit Solarthermie

Es ist eine Paradoxie dieser Zeit, wie einige prominente Vertreter der Klimaschutzbewegung die drohende Gefahr der bereits einsetzenden Klimakatastrophe beschwören – aber zu ihrer Abwendung ausschließlich Strom aus Sonne und Wind gelten lassen.

Windräder und Photovoltaikanlagen stellen zweifellos die wichtigsten Bausteine der künftigen Energieversorgung dar. Nur geht ihr Ausbau aus technischen wie aus politischen Gründen viel zu langsam voran, um alleine damit noch vor 2035 den gesamten Energiebedarf zu decken. Vor allem im Wärmesektor gibt es aber viele Möglichkeiten, mit minimalem Einsatz elektrischer Energie sehr große Beiträge zur Dekarbonisierung zu liefern. Solarthermie, also Wärme aus „klassischen“ Sonnenkollektoren, und damit verbundene Effizienztechnologien können die Lücke schließen, die eine verschleppte Energiewende im Stromsektor gerissen hat.

Klimaschutzszenario
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Keine Energiewende ohne Solarwärme
Wer Klimaschutz ernst meint, kann Solarthermie-Anlagen für Warmwasser und Raumheizung nicht schlechtreden. Nichts gegen Photovoltaikanlagen, dafür gibt es neben dem Sonnenkollektor meistens noch viel freien Platz auf dem Dach. Nichts gegen Wärmepumpen, wenn diese auch im Winter noch wenigstens drei Kilowattstunden Wärme pro Kilowattstunde Strom produzieren. Leider ist das aber keine Selbstverständlichkeit, erst recht nicht bei der Umstellung alter Heizungsanlagen, und jede Kilowattstunde mehr Stromverbrauch erhöht zuerst einmal den Anteil fossiler Energien am Strommix.

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Solarthermie ist: am Sommerabend ein durchgeladener Solarspeicher für wenigstens 48 Stunden voll-solare Wärmeversorgung

Optimale Wirtschaftlichkeit der „Faktor 2-Anlage“

Einfache Trinkwasser-Solaranlagen schaffen im Jahresschnitt immerhin rund 15% Einsparung. Das liegt aber weit unter dem Potenzial einer Sonnenkollektoranlage. Bei einer „Faktor-2-Anlage“, also Verdoppelung der Kollektorfläche gegenüber der einfachen Auslegung für die Trinkwasser­erwärmung, lassen sich pro Quadratmeter Kollektorfläche immer noch genauso viel Kilowattstunden Solarwärme herausholen wie bei den kleinen Anlagen. Das meiste davon fließt innerhalb weniger Stunden oder Tage in den Verbrauch für Trinkwassererwärmung und Heizung. Dafür ist im Einfamilienhaus ein Pufferspeicher in der genannten Dimensionierung zwischen 750 und 1.500 Liter Volumen erforderlich, mehr nicht. Auf dieser Basis ist im Hochsommer eine komfortable Volldeckung des Wärmebedarfs möglich, und dem Kessel bleibt viel energie- und materialverschleißender Teillastbetrieb erspart. Solche Anlagen kommen je nach Dämmstandard des Hauses auf 25 bis 50% solare Brennstoffeinsparung. Das ist nicht wenig. Und weil die Investkosten vorrangig in gut genutzte Kollektorfläche und effiziente Anlagentechnik fließen, ist es auch wirtschaftlich. Die im Januar 2020 drastisch verbesserte Förderung von BAFA und KfW wird vielen Projekten über die Schwelle der Wirtschaftlichkeit helfen.

Solarthermie ist: ein robustes, langlebiges und gleichzeitig effizientes Anlagenkonzept

Langzeitspeicherung mit gespartem Brennstoff

Nicht verbrauchter Brennstoff, ob Öl, Gas oder Holzpellets, ist nichts anderes als die wirtschaftlichste Form der Langzeitspeicherung von Energie. Im Gegensatz zu einem Wärmespeicher oder einer Batterie ist die Energiedichte enorm und es gibt praktisch keine Speicherverluste. Auf diese Weise genutzt, schafft die Solarthermie eine wichtige Voraussetzung, dass regenerativ gewonnene Brennstoffe – vor allem aus Wäldern und Power-To-Gas-Anlagen – mengenmäßig ausreichen könnten: für die Erzeugung von Strom während der „dunklen Flaute“, für den Verkehrsbereich, für die vielen kleinen brennstoffgespeisten Wärmeerzeuger, die es weiterhin in Einfamilienhäusern geben wird.

energiespeicher

Solarthermie ist: mit der Sonne so viel Brennstoff sparen, dass es für den Winter reicht

Solarthermie ist effiziente Anlagentechnik

Dieses Prinzip muss man natürlich konsequent weiterdenken. Viele Häuser haben einfach kein einigermaßen nach Süden orientiertes Dach, und die meisten Mehrfamilienhäuser nicht einmal für die solare Trinkwassererwärmung genügend Dachfläche. Hier können aus Photovoltaikstrom gespeiste Wärmepumpen oder Elektro-Direktheizungen die Rolle des Kollektorkreises übernehmen und Wärme in eine Anlagenschaltung liefern, die weitgehend von der klassischen Solarthermie übernommen ist. Dadurch ist eine optimale Nutzung des thermischen Pufferspeichers gewährleistet, wobei hier die Stichworte Exergieoptimierung und Trinkwasserhygiene zu nennen sind.

Energiewende im Dreieck von Strom und Wärme und Brennstoff

Es ist höchste Zeit, Stromtarife anzubieten, die stromnetzweit einen Anreiz schaffen, Erzeugungsspitzen von Ökostrom (und vorrangig nur diese!) in eine thermische Nutzung abzuleiten. Wenn Norddeutschland den Gasverbrauch drosselt, indem es Windstrom in Power-to-Heat und Power-to-Gas umsetzt, müssen keine Stromleitungen in den Süden gebaut werden. Wenn in Süddeutschland die Solarthermie den Gasverbrauch reduziert, kann viel Gas in großen Kavernen zwischengespeichert werden. Über das Gasnetz steht dann ausreichend Energie zur Verfügung, um bei Bedarf Lastspitzen abzudecken. Dafür braucht es keinen Neubau von Gaskraftwerken, sondern Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen, die auf diese Weise ein optimaler Systempartner der Solarthermie werden.

Fazit: Eine Energiewende ohne Solarthermie ist möglich. Aber sie dauert länger, als uns nach der Logik von Fridays for Future noch an Zeit bleibt. Also müssen wir die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten der Solarthermie nutzen und bei der Energiewende nicht nur Strom, sondern auch die Brennstoffe aus erneuerbaren Quellen konsequent einbeziehen.

Solaraktivhaus-Nachweis mit GetSolar rechnen

Bei Ein- und Zweifamilienhäusern, die neu gebaut werden oder deren Gebäudehülle ambitioniert saniert wird, kann eine Solarthermieanlage zur Warmwasserbereitung und Raumheizung eine Gesamtdeckungsrate von über 50% erreichen.

Unter der Voraussetzung, dass diese Mindestdeckungsrate erreicht ist, und die Kollektorfläche über 20 m² liegt,  kann beim BAFA die äußerst attraktive Innovationsförderung beantragt werden. Dafür ist die KfW Online-Bestätigung eines zugelassenen Sachverständigen zu einem bestimmten, niedrigen Transmissionswärmeverlust erforderlich, sowie auch eine Simulationsrechnung nach besonderen Randbedingungen.

„Solaraktivhaus-Nachweis mit GetSolar rechnen“ weiterlesen

Solar-Pflicht oder Photovoltaik-Pflicht?

Das pv magazine titelt: Neuer Rückenwind für landesweite Photovoltaik-Pflicht bei Neubauten in Baden-Württemberg

Bei einem Presseorgan der Solarstrombranche ist klar, dass der Fokus bei der Photovoltaik liegt, wenn es eigentlich um die verstärkte Nutzung von Sonnenenergie insgesamt geht. Der Energie- und Landesminister Franz Unterstellen (Grüne) arbeitet daran, die rechtlichen Grundlagen für eine landesweite Solarpflicht zu schaffen. Das schließt die Solarthermie ein, die in Baden Württemberg über das EWärmeG des Bundeslandes schon seit 2008 eine von mehreren Erfüllungsoptionen ist, nach denen bei der Erneuerung von Heizungsanlagen im Gebäudebestand bestimmte Mindestanforderungen erfüllt werden müssen. Seit 2015 kann dafür auch das Betreiben einer PV-Anlage angerechnet werden, es genügen 0,02 kW peak Photovoltaik pro Quadratmeter Wohnfläche. Ohne Kopplung zum Heizsystem bläst dieses aber weiter ungebremst CO2 in die Atmosphäre. Der Solarthermie werden in Baden-Württemberg dagegen 0,07 m² Aperturfläche / m² Wfl abverlangt, was einen fossil befeuerten Kessel zwar wirksam ausbremst, aber wegen der tendenziell überdimensionierten und deshalb schlecht ausgelasteten Kollektorfläche wirtschaftlich wenig interessant ist.

Was für wirksamen Klimaschutz fehlt, sind sinnvolle Anforderungen auf Länderebene zur Nutzung erneuerbarer Energien für die Gebäudeheizung. Sinnvollere Anforderungen jedenfalls, als im künftigen Gebäudeenergiegesetz festgelegt werden. Dort findet sich ebenfalls eine Erfüllungsoption mit „0,02 kW peak Photovoltaik“, allerdings bezogen auf den Quadratmeter Gebäudenutzfläche (die größer als die Wohnfläche ist). Das hätte zur Folge, dass ein Einfamilienhausneubau mit der üblichen 4 kW peak PV-Anlage auf dem Dach letztlich komplett ohne erneuerbare Energien beheizt werden könnte. Denn der Solarstrom dieser Anlage fließt zuerst in den normalen Stromverbrauch des Haushalts, und wenn Elektromobilität dazukommt, bleibt nichts für die Wärmeversorgung des Hauses übrig.

Die vom Sonnenkollektor kommende Wärme lässt sich dagegen nicht zweckentfremden. Die meisten heizungsunterstützenden Solarthermieanlagen reduzieren im Neubau den Brennstoffverbrauch um über 30 Prozent und beanspruchen nur rund 15 m² der Dachfläche. In den meisten Fällen bleibt viel Platz für zusätzliche Photovoltaik.

Ich erwarte von den Regierungsparteien und insbesondere von den Grünen, dass sie diese Fakten in die Gesetztesinitiativen für eine Solarpflicht in den Bundesländern einbeziehen. Die Regelungen dürfen nicht dazu führen, dass die Solarthermie noch stärker von den Dächern verdrängt wird, als das bereits geschehen ist, weil

  • die Strompreise durch die EEG-Umlage gestiegen, während die Preise für Heizöl in den vergangenen acht Jahren gefallen sind.
  • eine PV-Anlage auf dem EFH-Neubau über die EEG-Einspeisevergütung gefördert wird, während Solarthermie erst bei Sonnenhäusern einen Zuschuss erhält.

Die Solarpflicht muss vorschreiben, dass zuerst die Möglichkeit zum Einbau einer Solarthermieanlage geprüft wird und bei günstigen Voraussetzungen (Süddach, Neigung, Niedertemperaturheizung) diese Erfüllungsoption stärken. Wenn nur die Installation einer kleinen Sonnenkollektorfläche sinnvoll ist, z. B. bei starker Südabweichung, soll die Kombination mit einer zusätzlichen PV-Anlage einen Kombinationsbonus erhalten.
Ziel muss es sein, alle geeigneten Dachflächen für Photovoltaik und/oder Solarthermie zu nutzen.

Solarthermie (oben) und Photovoltaik (unten) kombiniert für die beste Nutzung von Sonnenenergie
Bild: Gemeinhardt AG / Sonnenhaus-Institut / Udo Geisler

Die Solarthermie sollte genauso wenig nach Quadratmetern bemessen werden wie die Photovoltaik. Es gibt ein klar nachvollziehbares Kriterium für die Leistungsfähigkeit eines Sonnenkollektors: den jährlichen Kollektorertrag auf Basis des zugehörigen Solar Keymark Zertifikats. Viele Sonnenkollektoren schaffen 450 kWh/(m² Jahr), aber es gibt auch Kollektoren mit nur 300 kWh/m² oder über 600 kWh/m². Bei Solarstromanlagen gilt die Erzeugung von 1.000 kWh je 1 kW peak als Faustformel.

Die Aufrechnung von Kilowattstunden aus PV-Modulen und Kollektoren ist wie ein Vergleich von Äpfeln mit Birnen. Photovoltaik liefert hochwertigen Strom, zu dessen Herstellung in Kraftwerken wenigstens doppelt soviel Kilowattstunden Brennstoff verbraucht werden müssten, der aber immer häufiger vor dem Verbrauch unter Verlusten weitergeleitet oder zwischengespeichert werden muss. Solarthermie liefert dagegen zum lokalen Verbrauch passende Nutzwärme, ist immer mit einem entsprechenden Solarspeicher verbunden, benötigt keine zusätzliche Infrastruktur im Stromnetz und vermeidet gerade in den Sommermonaten hohe Bereitschaftsverluste der konventionellen Wärmeerzeuger. Nun geht es darum, aus Äpfeln und Birnen einen gesunden Obstsalat zu machen.

Mein Vorschlag:

Einem kW peak Photovoltaik entsprechen 1.000 kWh jährlicher Kollektorertrag nach Solar Keymark (Würzburg, 50 °C).

Und wieviel Solarthermie bzw. Photovoltaik sollte nun auf den Dächern Pflicht werden? Dazu möchte ich auf meinen Vorschlag zum Gebäudeenergiegesetz verweisen.

https://www.ahornsolar.de/solarenergie-im-gebaeudeenergiegesetz/

Referenzen

An diesen Projekten war das Ingenieurbüro solar energie information beteiligt:

Solarthermie Einfamilienhäuser

Bad Wiessee
Doppelhaus mit Kollektorflächen (WSW und SSO-Orientierung) nach EnEV
IMG_20150812_Otterfing
Solarthermie mit Innovationsförderung
Viscardi Gymnasium
24 m² Großflächenkollektor für die Sporthalle des Viscardi Gymnasiums in Fürstenfeldbruck
Traunwalchen
28 m² auf Mehrfamilienhaus in Traunwalchen

Solarthermie Großanlagen

96 m² auf Mehrfamilienhaus
96 m² auf Mehrfamilienhaus
63,8 m² Indachkollektor
63,8 m² Indachkollektor
32 m² Aufdachkollektor im Naturbad Furth
32 m² Aufdachkollektor im Naturbad Furth

Solarthermie Online-Monitoring

Einfache Solarthermieanlage mit Kombipufferspeicher
Solarthermie mit Friwa-Station und Zusatzpuffern
Anlagenübersicht mit Möglichkeit zur Fernsteuerung

Sonnenaufgang im Wärmenetz

Die Mitgliederzeitschrift des Bund der Energieverbraucher e. V. widmet in der Septemberausgabe zwei Doppelseiten der Bedeutung der Solarthermie für die Dekarbonisierung der Wärmeversorgung mit Wärmenetzen.

Bis zum Jahr 2015 stagnierte die mit Sonnenkollektoren erzeuge Fernwärme in Deutschland, hat aber seitdem beträchtliche Zuwächse erzielt. Alleine durch die im laufenden Jahr 2019 neu gebauten Anlagen soll die installierte Leistung um 30 Prozent zulegen.

Installierte Kollektorfläche in großen Wärmenetzen

Der Artikel vermittelt Eindrücke vom Stand der Technik für Großflächenkollektoranlagen, die derzeit an verschiedenen Standorten entstehen, erläutert das Prinzip der Kalten Nahwärme und zeigt auf, wie auch relativ kleine Solarthermieanlagen eine sinnvolle Ergänzung zur Technik in Wärmenetzen darstellen.

Das Team der Energiedepesche hat freundlicherweise einen Solarthermie-Sonderdruck als PDF-Datei zur Verfügung gestellt. Hier der Download-Link zu dieser Datei: www.ahornsolar.de/files/Energiedepesche_Solarthermie_2019-3.pdf (1.1 MB)

Energiedepesche 2/2019 mit großem Themenblock Solarthermie

Die Energiedepesche ist eine vierteljährlich erscheinende Zeitschrift, die allen Mitgliedern des Bundes der Energieverbraucher kostenfrei zugesandt wird und auch im Abo erhältlich ist.

Die aktuelle Ausgabe 2/2019 hat mit drei Doppelseiten einen großen Themenblock zur Solarthermie. Ich bin stolz darauf, die meisten Inhalte dazu geliefert zu haben und danke der Redaktion der Energiedepesche für die gute Zusammenarbeit. Und auch dafür, dass sie mithilft, diese Erkenntnis zu verbreiten:

Die Solarthermie hat mit vielen Mythen zu kämpfen: Die Technik sei antiquiert und lohnen würden sich die Anlagen sowieso nicht. Das stimmt natürlich nicht: Ob Solar-Plusenergiehaus oder Solaraktiv-Mehrfamilienhaus, im Neubau ermöglicht die Solarthermie die Einhaltung strengster Baurichtlinien und auch für Bestandsgebäude winken staatliche Fördermittel.

Energiedepesche 2/2019, Seite 28

Der Bund der Energieverbraucher setzt sich immer wieder dafür ein, eine klimafreundliche Energieversorgung zu erreichen, ohne dass die Verbraucher übermäßige Energiekosten aufgebürdet bekommen. Hinsichtlich der Solarthermie ist daher sein Vorschlag für eine bessere Solarthermieförderung bemerkenswert:

Der Bund der Energieverbraucher fordert, an Stelle des jetzigen
Förderdschungels eine aus fünf Punkten bestehende zielführende, sozial gerechte und einfach nachvollziehbare Förderung zu schaffen:

  1. Bemessungsgrundlage der Förderung ist der jährliche Kollektorertrag aus dem Solar-Keymark-Datenblatt nach EN ISO 9806 des Kollektors
    für den deutschen Referenzort Würzburg bei 50 °C.
  2. Die Förderung wird im Neubau wie auch bei Anlagennachrüstungen, Anlagenersetzungen und Anlagenerweiterungen gewährt.
  3. Die Förderung beträgt 0,50 Euro je Kilowattstunde des jährlichen Kollektorertrags.
  4. Die Mindestkapazität des vorzuhaltenden Solarpufferspeichers beträgt 1 Liter Wasseräquivalent je 10 kWh jährlichem Kollektorertrag.
    Innovative Speicherformen wie Erdwärmespeicher oder Eisspeicher sind zulässig.
  5. Als Bagatellgrenze zur Vermeidung unnötiger Bürokratie gilt ein Mindestertrag von 2.000 kWh für Ein- und Zweifamilienhäuser
    sowie 6.000 kWh für Mehrfamilienhäuser bezogen auf die Gesamtleistung der Anlage.

Dass die Solarförderung noch nicht so funktioniert, behindert die Energiewende genauso wie der 52 Gigawatt-Deckel für die Photovoltaik.

Das Team der Energiedepesche hat freundlicherweise einen Solarthermie-Sonderdruck als PDF-Datei zur Verfügung gestellt. Hier der Download-Link zu dieser Datei: www.ahornsolar.de/files/Energiedepesche_Solarthermie_2019-2.pdf (1.0 MB)

Solarthermie im EEWärmeG

Mehr Prozentanteile mit weniger Fläche schaffen!

Das Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz – EEWärmeG – ist in die Jahre gekommen. Es trat am 1. Januar 2009 in Kraft und soll seitdem dafür sorgen, dass der Anteil Erneuerbarer Energien in der Wärmeversorgung von Gebäuden steigt. Die gute Nachricht ist: Mit Solarthermie ist das einfach zu schaffen, sogar mit weniger Kollektorfläche, als das EEWärmeG vermuten lässt.

Für Neubauten schreibt das EEWärmeG einen Mindestanteil vor, der bei Nutzung von solarer Strahlungsenergie, sprich: Sonnenkollektoren, dadurch erfüllt wird, dass der Wärmeenergiebedarf zu mindestens 15 Prozent hieraus gedeckt wird (§ 5 Abs. 1). Um den Nachweis zu vereinfachen, macht das EEWärmeG in seinem Anhang gleich eine Vorgabe für eine entsprechende Kollektorfläche:

Der Mindestanteil gilt als erfüllt, wenn bei Wohngebäuden mit höchstens zwei Wohnungen Solarkollektoren mit einer Fläche von mindestens 0,04 Quadratmetern Aperturfläche je Quadratmeter Nutzfläche installiert werden, bei Mehrfamilienhäusern sind es 0,03 m² Aperturfläche je Quadratmeter Gebäudenutzfläche. Mit diesen Flächenvorgaben soll es nach Wunsch des Gesetzgebers möglich sein, mit einer einfachen Warmwasser-Solaranlage (ohne Heizungunterstützung!) die Anforderung des EEWärmeG zu erfüllen.

Die Gebäudenutzfläche ergibt sich aus dem beheizten Volumen des Wohngebäudes und ist deutlich größer als die Wohnfläche. Die eigentlich als Minimallösung gedachte Anforderung des EEWärmeG führt daher zu relativ großen Kollektorflächen, bei 250 m² Gebäudenutzfläche zum Beispiel 10 m² (Apertur). Die Bruttofläche ist je nach Konstruktion nochmals größer. Mit einer solchen Dimensionierung ist sie aber viel zu groß, um nur das Duschwasser damit zu erwärmen und vielleicht sogar größer, als die Platzverhältnisse auf dem Dach zulassen. Besser als gar keine Sonnenkollektoranlage ist aber eine Kollektoranlage mit etwas kleinerer Fläche allemal. Was tun, wenn tatsächlich nur eine Warmwasser-Solaranlage auf das Dach montiert werden soll?

Die erste Möglichkeit besteht darin, verschiedene Erfüllungsoptionen des EEWärmeG miteinander zu kombinieren. Im genannten Beispiel würden 5 m² Aperturfläche das Gesetz nur zu 50% erfüllen. Weitere 50% könnten z. B. über eine verstärkte Wärmedämmung geleistet werden.

Die zweite Möglichkeit nutzt die Tatsache, dass in den Jahren seit Bestehen des EEWärmeG der Heizwärmebedarf der Neubauten auf drastisch gesunken ist. Unter normalen Voraussetzungen kann eine für die Warmwasserbereitung ausgelegte Solarthermieanlage diesen im Sommer zu 100 Prozent und im ganzjährigen Schnitt zu 60 Prozent decken. Als früher der Heizwärmebedarf noch drei Viertel des Gesamtwärmebedarfs ausmachte, waren diese 60 Prozent in der Gesamtbilanz nur 15 Prozent wert. Inzwischen hat sich das Verhältnis von Warmwasser- zu Heizwärmebedarf aber von 1:3 auf (meistens) 1:1 geändert.

Nach einem ordentlichen rechnerischen Nachweis und mit einem effizienten Sonnenkollektor kann der vom EEWärmeG geforderte Mindestanteil von 15 Prozent Solarwärme also problemlos auch für eine deutlich kleinere Kollektorfläche nachgewiesen werden. Dafür eignet sich das Solarsimu-EnEV-Verfahren, mit dem auch die 50 Prozent Mindestanforderung für Solaraktivhäuser (BAFA Innovationsförderung!) gerechnet wird. Allerdings müssen Nachweise für EnEV bzw. EEWärmeG über einen Energieberater geleistet werden.

Meine persönliche Empfehlung ist, bei der Dimensionierung der Solarthermieanlage nicht stumpf der Quadratmetervorgabe des EEWärmeG zu folgen, sondern sich an der Standard-Kollektorfläche nach DIN 4701-10 (Kollektorfläche = 0,09 m² x Gebäudenutzfläche hoch 0,8) zu orientieren.

Bei guter Südausrichtung und erst recht, wenn das Gebäude mit fossilem Erdgas oder Heizöl beheizt wird, sollte der Anteil der Solarwärme aber (deutlich über das EEWärmeG hinausgehend!) wenigstens 30 Prozent erreichen. Wie groß dafür der Kollektor sein muss, und ob die Solarwärme auch für die Heizung genutzt werden sollte, hängt von der Flächeneffizienz des Sonnenkollektors und vom Verhältnis von Warmwasser- zu Heizwärmebedarf des konkreten Projekts ab.

Nicht jeder Quadratmeter mehr, sondern jede Kilowattstunde mehr aus einer Sonnenkollektorfläche auf dem eigenen Dach ist gut für Klimaschutz und Energiewende!

Solarenergie im Gebäudeenergiegesetz

Ausgangssituation

Der Ende Mai 2019 an die Länder und Verbände versandte Referentenentwurf für ein Gesetz zur Vereinheitlichung des Energieeinsparrechts für Gebäude nennt weder für die Solarthermie noch für die Photovoltaik sinnvolle Mindestanforderungen an die Wärmeerzeugung aus erneuerbaren Energien, denn er missachtet Effizienzkriterien und würde nur zu einer weiteren Verdrängung der Solarthermie aus dem Wärmemarkt führen.

Daher ist es dringend erforderlich, dass Fachleute und Interessengruppen der Solarwirtschaft initiativ tätig werden. Die Energiepolitik braucht sinnvolle Vorschläge, welche Maßgaben im neuen GEG das Potenzial der Solarthermie wie der Photovoltaik zur Energie- und CO2-Einsparung und damit zum Klimaschutz bestmöglich erschließen. Nur so wird das GEG der im Entwurf getroffenen Aussage gerecht:

Der Solarthermie kommt aufgrund ihrer Umweltvorteile eine besondere Bedeutung für die Wärmeversorgung zu.“

Flächeneffizienz der Solartechnologien

Es gibt Sonnen­kollektoren, die pro Quadratmeter jährlich über 640 kWh Nutzwärme erzeugen können und solche mit 290 kWh/(m²∙Jahr). Photovoltaik schafft dagegen nur knappe 200 kWh/(m²∙Jahr), wenn sie nicht mit einer Wärmepumpe gekoppelt wird.

Nach § 36 des GEG Entwurfs erfüllen bereits durchschnittlich dimensionierte PV Anlagen gekoppelt mit einem Elektroheizstab formal die geforderte Mindestdeckung. Diese PV-Module nehmen viel Dachfläche in Anspruch, ihre Stromerzeugung würde aber de facto nicht für die Wärme- und Kälteerzeugung genutzt, sondern zum größten Teil in den normalen Haushaltsstromverbrauch fließen.

Ein Sonnenkollektor liefert dagegen aus einer nur halb so großen Fläche tatsächlich weit mehr als die geforderte Mindestdeckung des Wärmebedarfs. Eine der Solarthermie vergleichbare Flächeneffizienz erreicht die Photovoltaik erst in Verbindung mit einer Wärmepumpe. Der § 36 des GEG muss das bei den Anforderungen an die Nennleistung der Photovoltaik berücksichtigen.

Skalierung der Solarflächen nach Gebäudegröße und Effizienz

Das Verhältnis von Gebäudenutzfläche zur Dachfläche hat keinen linearen Zusammenhang. Daher ist es sinnvoll, bei der Berechnung der Mindestanforderung an Solarthermie bzw. Photovoltaik den Wert der Gebäude­nutz­fläche um den Exponenten 0,8 reduziert anzusetzen. Auf diese Weise ist keine Fallunterscheidung nach Anzahl der Wohnungen erforderlich.

Solarthermie

Die Mindestanforderung an die Photovoltaik bezieht sich auf die Nennleistung der PV-Module, nicht auf deren Fläche. Deshalb muss mit dem Gebäudeenergiegesetz auch für die Solarthermie ein leistungs­bezogenes Kriterium gefunden werden. Nur das schafft Chancengleichheit für flächeneffiziente Produkte und entschärft gleichzeitig die Flächenkonkurrenz zwischen Photovoltaik und Solarthermie.

Der Bundesverband Solarwirtschaft hat bereits im Zusammenhang mit dem GEG Entwurf von Januar 2017 vorgeschlagen, das bisherige Kriterium der Mindestkollektorfläche in einen jährlichen Kollektorertrag umzurechnen. Basis für den Nachweis sollte der im Solar Keymark Datenblatt 2 oder dem Kollektorertragslabel SOLERGY für den Standort Würzburg bei einer Kollektortemperatur von 50° C ausgewiesene jährliche Kollektorertrag (annual collector output) in Kilowattstunden sein.

Mit der Formel Qsol,min = 55 ∙ AN0,8 lässt sich die Mindestanforderung an die Solarthermie im GEG wie folgt formulieren:

 (1) Die Anforderung nach § 10 Absatz 2 Nummer 3 ist erfüllt, wenn durch die Nutzung von solarer Strahlungsenergie mittels solarthermischer Anlagen der Wärme- und Kälteenergiebedarf zu mindestens 20 Prozent gedeckt wird

(2) Die Anforderung bezüglich des Mindestanteils nach Absatz 1 gilt als erfüllt, wenn bei Wohngebäuden solarthermische Anlagen mit einem jährlichen Kollektorertrag installiert und betrieben werden, der mindestens 55 Kilowattstunden multipliziert mit der mit 0,8 potenzierten Gebäudenutzfläche erreicht

Dieser Mindestwert bezieht sich auf den im Solar Keymark Datenblatt 2 oder dem Kollektorertragslabel SOLERGY für den Standort Würzburg bei einer Kollektor­temperatur von 50 °C ausgewiesenen jährlichen Kollektorertrag (annual collector output).
Kollektormindestertrag nach Gebäudenutzfläche

Photovoltaik

Die Flächeneffizienz der Wärmeerzeugung aus Solarstrom hängt nicht nur von der spezifischen Jahresleistung der eingesetzten PV Module ab, sondern viel mehr vom Effizienzfaktor, mit dem die elektrische Energie in Nutzwärme bzw. Kälte umgewandelt wird. Ein Warmwasserspeicher mit Elektroheizpatrone verbraucht für dieselbe Nutzwärme mehr als doppelt soviel Solarstrom wie eine Warmwasser-Wärmepumpe.

Entsprechend muss die Mindestanforderung in § 36 für die Nutzung von Solarstrom beide Fälle unterscheiden:

 (1) Die Anforderung nach § 10 Absatz 2 Nummer 3 ist erfüllt, wenn durch die Nutzung von Strom aus erneuerbaren Energien nach Maßgabe des § 23 Absatz 1 der Wärme- und Kälteenergiebedarf zu mindestens 20 Prozent gedeckt wird. 

(2) Wird bei Wohngebäuden Strom aus solarer Strahlungsenergie genutzt, gilt die Anforderung bezüglich des Mindestanteils nach Satz 1 als erfüllt, wenn
1. Anlagen zur Erzeugung von Strom aus solarer Strahlungsenergie installiert und betrieben werden, deren Nennleistung mindestens 55 Watt multipliziert mit der mit 0,8 potenzierten Gebäudenutzfläche erreicht, soweit die Warmwasserbereitung überwiegend mittels Wärmepumpe erfolgt und andernfalls
2. Anlagen zur Erzeugung von Strom aus solarer Strahlungsenergie installiert und betrieben werden, deren Nennleistung mindestens 110 Watt multipliziert mit der mit 0,8 potenzierten Gebäudenutzfläche erreicht.

Auch hier ergibt sich ein Verlauf, der über das gesamte Spektrum der unterschiedlichen Gebäudegrößen passende Werte ergibt und für Anlagen mit Warmwasser-Wärmepumpe sogar unter der bisher formulierten Mindest­anforderung mit linearen 0,02 kW pro Quadratmeter liegt.

Mindestnennleistung der Photovoltaik nach Gebäudegröße

Anrechnung der Solarenergie auf den Jahres-Primärenergiebedarf

Bislang regelt der § 23 des GEG Entwurfs nur die Anrechnung von Strom aus erneuerbaren Energien zum Abzug vom Jahres-Primärenergiebedarf. Aber auch die Solarthermie trägt über den über die Wärmeleistung der Sonnenkollektoren hinaus zur Senkung des nach den einschlägigen Normen errechneten Primärenergiebedarfs bei.

  • weil Solarertrag und Solarspeicher die Kesselbereitschaftsverluste vermindern;
  • weil die Kollektorkreispumpen der Solarthermie naturgemäß genau dann in Betrieb sind, wenn in der Region ein weit höherer Anteil von Solarstrom im Netz verfügbar ist, als dem allgemeinen Primärenergiefaktor 1,8 für Strom entspricht.

Dafür muss ein Ausgleich im Rahmen des GEG erfolgen. Ein geeigneter Ansatz ist eine Verminderung des Jahres-Primärenergiebedarfs in § 23 durch Änderung und Ergänzung:

Anrechnung von erneuerbaren Energien auf den Jahres-Primärenergiebedarf
(...)
(5) Wenn die Nutzung solarthermischer Anlagen nach § 35 einen prozentualen Anteil zur Erfüllung des § 34 von über 75 erreicht, dürfen bei der Ermittlung des Jahres-Primärenergiebedarf des zu errichtenden Wohngebäudes 2,0 Kilowattstunden je Quadratmeter Gebäudenutzfläche in Abzug gebracht werden. Die Anrechnung von Strom aus Erneuerbaren Energien nach § 23 bleibt davon unberührt.

Agenda

Die vorgeschlagenen Änderungen sind bewusst so formuliert, dass die Solarthermie fair bewertet wird, ohne die Photovoltaik schlechter zu stellen. Alle Personen und Institutionen, denen der Klimaschutz und die Energiewende am Herzen liegt, sind aufgerufen, diese Vorschläge in ihrer Arbeit zum Gebäudeenergiegesetz zu berücksichtigen.

Das vollständige Positionspapier Solarenergie im Gebäudeenergiegesetz steht hier zum Download: 

Solarenergie_im_GEG_2019-06.pdf (231 kB)

Anleitung zum Solarpotenzialkataster

Die Firma tetraeder.solar gmbh aus Dortmund bietet mit einem
Solarpotenzialkataster einen interessanten Service für Solarinteressierte in vielen Regionen Deutschlands an. Über den Link www.solare-stadt.de/home/Solarpotenzialkataster lassen sich alle Landkreise und Städte finden, die dieses Online-Beratungstool für ihre Bürger verfügbar machen.

Ich setze schon seit langem für Solarberatungen auf Luftbilddienste im Internet, vom BayernAtlas über OpenStreetMap bis Google Maps. Das macht neugierig, welchen Zusatznutzen das Solarpotenzial bietet.

Für nahezu jedes Gebäude der ausgewählten Regionen zeigt der Internetservice aus Dortmund in einer farbigen Darstellung, ob die Dachflächen für Photovoltaik oder Solarthermie geeignet sind. Beim Klick auf ein Gebäude öffnet sich eine Ansicht, in der die Stärke der jährlichen Sonneneinstrahlung unter Berücksichtigung von Dachausrichtung und ggf. vorhandenen Verschattungen visualisiert wird.

Für die Nutzung mit klassischen Sonnenkollektoren ist diese Darstellung allerdings irreführend. Die jährliche Sonneneinstrahlung auf ein leicht nach Norden orientiertes Dach (hier das Westdach) ist zwar nur wenig geringer als die auf das Dach auf der anderen Seite des Nord-Süd-Firstes. Aber bei der Solarthermie bringt jedes Grad bessere Südausrichtung einen Effizienzgewinn, der aus dem Bild nicht erkennbar ist. Immerhin zeigt das präzise eingenordete Luftbild bzw. die Karte, welche Dachhälfte diesen entscheidenden Vorteil bringt.

Ein Klick auf „Anlage konfigurieren“ führt zu einem ausführlichen Beratungsassistenten, der den Anspruch hat, für Photovoltaik und Solarthermie gleichermaßen die beste Auslegung zu ermitteln.

Dabei wird aber das Interesse an einer Solarstromanlage als selbstverständlich vorausgesetzt. Nach drei Dialogseiten zu Dimensionierung, Modulplatzierung und Speichergröße sind die Dachflächen so vollgepackt, wie Solarstrom-Eigenverbrauch und Einspeisevergütung wirtschaftlich erscheinen lassen.

Erst danach kommt die Frage zur Solarthermie: Möchten Sie Solarthermie aktivieren? Vorgegebene Option: X Keine

So sieht verantwortungsbewusste und umfassende Solarberatung NICHT aus!

Richtig angegangen kommt die Frage nach der Solarthermie zuerst. Sonnenkollektoren produzieren viel Wärme aus wenig Fläche, und so bleibt in den meisten Fällen noch viel vom Dach frei für die Solarstromerzeugung.

Ich empfehle daher, zuerst das Solarthermie-Symbol anzuklicken und diesen Dialog abzuarbeiten. Das wirtschaftliche Optimum erzielen Anlagen für Warmwasser und Heizung, die nicht übertrieben groß dimensioniert sind. Dazu wählt man zuerst die Option Warmwasser und ermittelt die Kollektorfläche, die Wärme für den ganzjährig zu versorgenden Warmwasserverbrauch liefert und damit immer gut ausgelastet ist.

Nach der Umschaltung auf Warmwasser und Heizung lässt der Onlineassistent die Kollektorfläche je nach Parametrierung zum Heizbetrieb ggf. übertrieben groß werden. Bei Ost- oder Westdächern sollte man es mit einer 1,5-fachen Vergrößerung gut sein lassen, und mehr als doppelt so groß wie für die einfache Warmwassersolaranlage sollten die Kollektoren nur sein, wenn sie eine Neigung von wenigstens 30 Grad haben und nur wenig von der optimalen Südausrichtung abweichen. Die rechts im Dialog angezeigte Kollektorfläche notiert man sich am besten auf einen Zettel und geht dann in den Registerkarten zurück zur Photovoltaik.

Die Notiz braucht es deshalb, weil der Beratungsassistent des Solarpotenzialkatasters der Solarthermie keine konkrete Dachfläche zuweist und deshalb ohne Zögern Sonnenkollektor und PV-Module in Doppelbelegung aufeinander stapeln würde. Zum Glück gibt es für die Modulplatzierung einen manuellen Dialog, mit dem Gauben, Dachflächenfenster, verschattete Dachbereiche und eben auch ein Sonnenkollektor ausgespart werden können.

In dieser geänderten Reihenfolge der Beratungsschritte kommt das Solarpotenzialkataster letztlich doch zu einem aussagekräftigen Gesamtergebnis für Solarthermie und Photovoltaik. Dieses kann in einer PDF-Datei zusammengefasst und heruntergeladen werden und bietet eine gute Basis für die weitere Beratung durch Fachfirmen.

Für eine solche weitergehende Solarberatung stehe ich Ihnen in der Region München und darüber hinaus gerne zur Verfügung. E-Mail genügt: info@ahornsolar.de