Die Anlage haben wir bereits 2009 gebaut. Eine 60 m² große Solarthermie-Anlage mit Hochleistungs-Vakuumröhren erzeugt Wärme für ein Zweifamilienhaus in einem Dorf in Thüringen. Hierfür wurde extra eine Dachverlängerung mit Ausrichtung nach Süd aufgebaut. Diese Anlage wurde damals als Versuchsanlage gebaut und ist bestückt mit Messtechnik.
Und das Resultat?
Die Anlage erzielt eine hervorragende Leistung. An einem richtig sonnigen Sommertag wurden in der Spitze eine Wärmeleistung von 34 kW erzeugt. Das ist fünfmal so viel, wie das Haus im Winter im Durchschnitt zum Heizen braucht. In Summe wurden an dem Tag 280 kWh Wärme erzeugt, somit konnte das Haus im Winter ca. zwei Tage vollständig beheizt werden.

Insgesamt erzeugt die Solarthermie-Anlage pro Jahr 30 MWh Wärme. Das ist vergleichbar mit 3500 Liter Heizöl und reicht zum Beheizen des ganzen Hauses aus.

Wie kann die Wärme, die im Sommer vorhanden ist, auch im Winter genutzt werden?

Dafür sorgt unser 5 Meter (davon sind 3,5 Meter unter der Erde) hoher Wärmespeicher mit einem Durchmesser von 7 Metern. Der Betonwärmespeicher ist innen mit wasserdampfdichtem Material ausgekleidet. Die Bodenplatte ist punktuell gedämmt und Sickerwasser wird dauerhaft abgepumpt. Mit einem Fassungsvermögen von 140.000 Litern Wasser konnte der Wärmespeicher jährlich eine Wärmemenge von etwa 8,5 MWh saisonal verschieben. Allerdings erreicht der Speicher von anfänglich geplanten 90°C nur ca. 60 – 65°C. Bis 30°C kann das Zweifamilienhaus direkt mit der Wärme des Speichers beheizt werden. Danach kann die verbleibende Wärme mit einer Warmwasserwärmepumpe genutzt werden und der Speicher im Februar auf 9°C abgekühlt werden. 

Welche Erkenntnisse haben wir aus diesem Versuchsstand gewonnen?

Zum einen ist es nicht sinnvoll den Wärmespeicher unterirdisch anzulegen, da er dort nur schwer zugänglich ist und die Feuchtigkeit des Bodens sich negativ auf die Dämmwirkung der Speicherwand auswirkt. Zum anderen haben wir festgestellt, wie wichtig die Bodenplattenisolierung ist. Diese muss deutlich stärker sein.

Aber wie soll das funktionieren? 

Da die Sonne im Sommer intensiv scheint aber im Winter geheizt wird, könnte man annehmen, dass die Wärme der Sonne in den kalten Monaten nicht genutzt werden kann. Mit unserem Konzept ist diese Sorge hinfällig. Schon von Februar bis April liefert die Sonne ausreichend Wärme. Für die Monate von Oktober bis Januar liefert ein saisonaler Großwärmespeicher die Wärme. Mit der eigenen Planung, der eigenständigen Herstellung des Wärmespeichers, der Entwicklung des Gerüstes und der Montage der Solarthermie lagen die Investitionskosten in der Größenordnung von 60.000 – 70.000 €. Anteilig zu diesem Betrag zählen 25.000 – 30.000 € zu den Kosten für die Solarthermie. Dieser Betrag ist vergleichbar mit den Heizkosten einer Öl- oder Gasheizung mit einer Laufzeit von 25 Jahren (3000 l Heizöl-Äquivalent, ohne CO2-Steuer und Zinsbelastung, die Gas- und Ölpreise basieren auf den Werten von Dez 2019). Der Bau einer vergleichbaren Anlage würde heutzutage ca. in der Größenordnung 150.000 € liegen, da der Preis für ein Wärmespeicher mit 140.000 L schon allein bei über 100.000 € liegt.

Fazit: Skaleneffekte nutzen! Das kennt man von Energiedörfern.

Die Nutzung der Anlage für ein einzelnes Haus lohnt sich aus Kostengründen nicht. Viel interessanter wird es beim Zusammenschluss der Dorfgemeinschaft oder vieler nah zusammenliegender Verbraucher. Hier sinkt vor allem der Preis pro m³ des Wärmespeicherinhalts. Die Mindestgröße liegt bei 50 Zweifamilienhäusern in räumlicher Nähe, die sich an ein Nahwärmenetz anschließen lassen wollen. Es gibt auch die ökologische Möglichkeit eine Kombination aus einer zentralen Solarthermie-Anlage (bis 50 % Wärmemenge) und einer voll automatisierten Holzfeuerung zu betrachten. Hier verringert der Energiespeicher “Holz” das Großwärmespeichervolumen deutlich.