Heizung -

Energieeffizienz und Ressourcenschonung Heizungssanierung mit Solarthermie und Pellets

Mit dem Klimapaket der Bundesregierung steht eine Verteuerung von fossilen Energieträgern ab 2021 an. Seit 2020 wird das Heizen mit erneuerbaren Energien in einer noch nie dagewesenen Förderhöhe unterstützt. Zwei Anlässe, die die Heizungs­sanierung für Hauseigentümer aktuell mehr als günstig gestalten. Eine besonders klimafreundliche und zeitgleich wirtschaft­liche Variante: ein Hybridsystem aus Solarthermie und Pellets­heizung.

Das Bundes-Klimaschutzgesetz verfolgt das Ziel, die CO2-Emissionen so stark zu senken, dass Deutschland ab 2050 klimaneutral aufgestellt ist. Eine zentrale Rolle wird dem Wohngebäudesektor zugeschrieben. Privatgebäude verursachen laut Umweltbundesamt immerhin etwa 30 % des gesamten CO2-Ausstoßes. Als Hauptverursacher gelten Heizungsan­lagen. Denn Warmwasserbereitung und Beheizen von Räumen machen rund 87 % des Energiebedarfs eines Haushalts aus. Eine Hybridheizung aus ­Solarthermieanlage und Pelletsheizung kombiniert die Klima-Ansprüche der ­Regierung mit denen von Hauseigentümern in besonderem Maße. „Zukunftsweisend zu heizen, funktioniert nur mit Flexibilität“, weiß Wilfried Grießhaber, Produktmanager Solarwärme-Systeme bei Paradigma (www.paradigma.de), ­einem Systemanbieter von regenerativer Heiztechnik für Ein- und Mehrfamilienhäuser. Durch das flexible Zugreifen auf zwei Wärmeträger punktet die Hybridheizung beim Thema Wirtschaftlichkeit. Sie macht unabhängig von fossilen ­Ressourcen und gewährt eine hohe Versorgungssicherheit. Kosten lassen sich sparen, da zeitweise auf Pellets als Brennstoff verzichtet und stattdessen die kostenlose Energie der Sonne genutzt werden kann. Mit den verbesserten Förderkonditionen des Bundesamts für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle ­lassen sich aktuell bis zu 45 % der In­vestitionskosten sparen.

Solarthermie als effiziente Basis

Laut dem Bundesverband Solarwirtschaft e. V. konnten mit Solarwärme in 2019 rund 2,1 Mio. t CO2 eingespart ­werden. „Mit Blick auf Energieeffizienz, Nachhaltigkeit und Autarkie sollten ­Solarthermieanlagen immer ­Basis einer Hybridheizung sein“, so Grießhaber.

Mit ihnen lässt sich die ­Modernisierung auch schrittweise durchführen, da sie mit nahezu allen Heizungsanlagen kombinierbar sind. ­Effiziente Solarthermieanlagen decken im Gesamtjahresverlauf etwa ein Drittel des Wärmeenergiebedarfs eines Haushalts ab. Umsetzen lässt sich das mit hochwertigen Vakuumröhrenkollektoren. Sie erzielen bis zu 650 Kilowattstunden Energie pro Jahr. Im Vergleich: Flachkollektoren liegen bei 400 bis 500 Kilowattstunden bei gleicher Fläche. Die effizienten Werte von Vakuumröhrenkollektoren begründen sich bei Modellen wie dem Aqua Plasma von Paradigma in ihrem Aufbau. Jedes Kollektormodul ­besteht aus mehreren parallel verlaufenden konzentrischen Glasröhren, zwischen denen ein Vakuum herrscht. Unter den Röhren befinden sich CPC-Spiegel, die die Sonnenstrahlen im optimalen Winkel auf die Absorberschicht der inneren Glasröhre lenken. Auch bei geringer Sonneneinstrahlung und in der kalten Jahreszeit können so hohe Wärme­erträge geliefert werden.

Hinzu kommt, dass Solarthermiean­lagen wie diese mit nahezu jeder Dach­neigung kompatibel sind. Bei größeren Anlagen zum teilsolaren Heizen wird ein Neigungswinkel von 40° bis 60° empfohlen. Bei kleinen Anlagen zur ­reinen Warmwasserbereitung genügen bereits Neigungswinkel zwischen 20° und 30°. Aufständerungs-Systeme können beispielsweise im Falle eines Flachdachs unterstützen. Bei der Dimensionierung der Anlage sind verschiedene Faktoren zu beachten. Neben baulichen Gegebenheiten wie Verschattung und Dachausrichtung ist der Wärmebedarf des Objekts relevant. Da die Randbe­dingungen erfahrungsgemäß selten ­vollständig bekannt sind, empfiehlt der Experte folgende Richtwerte für ein typisches Ein- bis Mehrfamilienhaus: „Mit 1 bis 1,5 m² Kollektorfläche pro Person, mindestens aber 5 m², kann die Anlage zur reinen Trinkwassererwärmung genutzt werden. Bei Anlagen, bei denen ein Speicher für teilsolares Heizen zum ­Einsatz kommt, sollte es sich um mindestens die doppelte Fläche handeln.“

Pellets als innovativer Partner

Das Heizen mit Pellets ist nahezu CO2-neutral. Werden sie verbrannt, wird nur so viel CO2 in die Luft emittiert, wie der Baum im Laufe seines Lebens gespeichert hat. Es handelt sich um Restprodukte der industriellen Holzverarbeitung. In Deutschland sind es zu 85,9 % Resthölzer aus regionalen Sägewerken (Deutscher Energieholz- und Pellet-­Verband e. V.). Moderne Pelletskessel warten mit hohen Wirkungsgraden von bis zu 95 % auf. Modelle mit Brennwerttechnik nutzen fast die komplette Energie des Brennstoffs und können die Werte nochmals um bis zu 15 % steigern. Das liegt an ihrer Funktionsweise: Entstandene Abgaswärme wird auf 40 °C herunter gekühlt, sodass der Wasserdampf kondensiert. Die freigesetzte Wärmeenergie wird dem System zugeführt und ermöglicht einen niedrigeren Brennstoffverbrauch und die Einsparung von Betriebskosten. Pellets werden bereits seit mehreren Jahren zu niedrigen Preisen angeboten, die unabhängig von den Preisschwankungen fossiler Energieträger sind. Wichtig: „Bei der Wahl der Pellets ist die Qualität zu beachten“, erläutert Grießhaber. „Sie bestimmt die Lebensdauer und die Funktionstüchtigkeit der Heizung.“ Der Experte rät zu Pellets, die mit ENplus A1 klassifiziert sind. Die höchste Qualitätsklasse des weltweit führenden Zertifizierungsprogramms für Holzpellets ENplus weist exzellente Werte auf bei Eigenschaften wie: hohe Festigkeit, geringer Feinanteil und Ascheanfall sowie hoher Ascheschmelzpunkt, der eine Schlacke-Bildung vermeidet.

Pelletskessel sind sehr kompakt. Die Größe des Pelletslagers ist abhängig von der Gebäudeheizlast. Es empfiehlt sich, dass mindestens eine Jahresbrennstoffmenge eingelagert wird. „So können die Pellets gekauft werden, wenn der Rohstoffpreis am günstigsten ist“, rät Grießhaber. Bei durchschnittlichen Heizgewohnheiten rechnet man pro Kilowatt Heizlast mit einem Pellets-Jahresbedarf von 400 kg. Übersteigt die notwendige Mindest-Punktlast des Silos die Trag­fähigkeit des Bodens oder behindern beispielsweise Wasserrohre den Einbau, kann ein witterungsbeständiges Gewebesilo auch im Gartenhaus aufgebaut werden. Dank moderner Saug- und Rückluftschläuche ist es möglich, die Pellets über 20 m zu transportieren und Höhenunterschiede von 6 m zu überwinden.

Speicher als Herzstück des Systems

Damit die in den Solarkollektoren gesammelte Wärmeenergie optimal zum Einsatz kommt, ist die richtige Dimen­sionierung des Wärmespeichers ausschlaggebend. Zu große Speicher können in Form von Stillstands-Verlusten unnötig viel Energie verlieren. Durch ­einen zu kleinen Speicher kann die ­kostenlose Energie der Sonne nicht ausreichend genutzt werden. Wird die Solarthermieanlage für die Warmwasserbereitung und teilsolares Heizen genutzt, empfiehlt sich die Berechnung des Volumens mit: Kollektorfläche mal 80 l. Bei Speichern für die Warmwasserbereitung und eine moderate Heizungsunterstützung wird die Kollektorfläche idealer­weise mit 60 l multipliziert. Besonders effizient sind Speicher, in denen das Wasser nicht durchmischt wird, sondern die Schichtung nach Temperaturniveau erhalten bleibt. Warmes Wasser wird ­dafür oben zugeführt – im besten Falle mit beruhigter waagerechter Strömung. Der Schichtenspeicher muss weniger oft nachgeheizt werden, was den Pellets­kessel weniger häufig anspringen lässt. Seine Lebenszeit kann damit verlängert und Brennstoff eingespart werden. ■

Heizungswasser statt Wasser-Glykol-Gemisch

Herkömmliche Solarthermiean­lage mit einem Wasser-Glykol-­Gemisch als Wärmeträger benötigen eine Trennung der Kreisläufe zwischen Solar- und Heizsystem. Ein zweiter Solarspeicher muss ­installiert werden. Eine wirtschaftlich und technisch sinnvolle Alternative bietet Paradigma. Die An-lagen arbeiten mit reinem Heizungswasser. Wasser ist nicht nur ökologisch unbedenklich. Neben einer besseren Fließ- und Wärmeleitfähigkeit ist es unzerstörbar und daher wartungsfrei. Im Kollektor erwärmt, nutzt es den gleichen Wärmetauscher wie der Pellets­kessel um das Trinkwasser zu erwärmen.

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