Solarer Ertrag

Wenn man sich für die Anschaffung einer Solarthermieanlage interessiert, fragt man sich zu allererst, ob sich diese Anschaffung rentiert. Um diese Frage zu beantworten, werden die Anschaffungskosten, Nutzungsdauer und laufende Kosten mit den solaren Erträgen verglichen. Durch den solaren Ertrag wird ersichtlich, wieviel Energie der Wärme durch die thermische Solaranlage tatsächlich erzeugt wird. Da die Wärme nicht immer genutzt wird, ist der solare Ertrag geringer als die solar gewonnene Energie. Bei thermischen Solaranlagen die zusätzliche Heizungsunterstützung bieten, wird im Sommer mehr Energie aufgenommen, als tatsächlich benötigt wird.

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Solarer Ertrag und Sonneinstrahlungen

Es gibt einige Faktoren, die eine thermische Solaranlage daran hindern höchstmögliche Erträge zu erzielen. Durch Wolkenbildungen zum Beispiel, können die Kollektoren weniger Energie aufnehmen, als bei klarem Himmel. Zudem strahlt die Sonne nicht immer direkt, sondern auch diffus. Das bedeutet, dass die Strahlungen der Sonne gestreut auf die Kollektoren treffen und somit weniger Erträge erzielen, als bei direkter Strahlung. Die Streuung findet durch die Atmosphäre, Wolkenabsorption und durch die Erdreflektion statt. Man spricht auch von einer Globalstrahlung, wenn direkte und diffuse Strahlungen zusammen auftreten. Je nach Lage des Wetters und der Jahreszeit werden einmal mehr diffuse oder einmal mehr direkte Strahlen aufgenommen. Der höchste Ertrag wird im Sommer bei klarem Himmel und direkter Strahlung erzielt. Wenn der Neigungswinkel und die Kollektoren ideal ausgerichtet worden sind, führt das zu einer zusätzlichen Erhöhung der solaren Erträge. Wenn jedoch starke Abweichungen vorliegen, lässt sich das durch eine etwas größere Kollektorfläche ausgleichen.
Je nach Intensität und Dauer der Sonneneinstrahlung, lassen sich im Jahr pro Quadratmeter Kollektorfläche etwa 900 bis 1.200 kWh erzielen. Natürlich hängt dieser Wert stark vom Wetter und der Jahreszeit ab, denn bei schlechtem Wetter werden lediglich 50 Watt pro Quadratmeter erzielt. Im südlichen Niedersachsen zum Beispiel, ist der Ertrag bei einer Einstrahlung von 1.400 Stunden am geringsten und im Südwesten und an der Ostsee bei einer Einstrahlung von 1.800 Stunden am höchsten. Im Schnitt und unter Berücksichtigung der Verluste einer thermischen Solaranlage (etwa 60%) kann man von einem Ertrag zwischen 550 bis 650 kWh pro Quadratmeter Kollektorfläche im Jahr ausgehen. Somit liegt der solare Deckungsgrad bei einer thermischen Solaranlage zur Warmwasserbereitung bei etwa 60 Prozent und bei der zusätzlichen Heizungsunterstützung bei etwa 15 bis 30 Prozent.

Solarthermie - Erträge bei der jeweiligen Dachneigung - Solarthermie Dachneigung und Dachausrichtung einer thermischen Solaranlage

Faktoren der solaren Erträge

Kosten & Nutzen einer thermischen Solaranlage - Ertrag vs. Bedarf

Bei dem solaren Ertrag hat die Qualität der Anlage einen erheblichen Einfluss. Bei einer thermischen Solaranlage sind die Wärmedämmung von Leitungen und Speicher, sowie der Wirkungsgrad von den Kollektoren entscheidend. Alle Anlagenkomponenten sollten ideal aufeinander abgestimmt und richtig ausgelegt werden. Außerdem sollte die Neigung und Ausrichtung des Daches optimal sein.
Bei der Auslegung einer Solarthermieanlage zur Warmwasserbereitung, ist eine Kollektorfläche von circa 1 bis 1,5 Quadratmetern und etwa 80 Liter Fassungsvolumen des Warmwasserspeichers pro Person ideal. Der Speicher sollte in keinem Fall zu klein ausgewählt werden, da ansonsten die im Sommer erzeugte Energie nicht gespeichert werden kann und die überschüssige Energie nicht zum Solarertrag beiträgt. Ein zu klein ausgelegter Speicher, führt jedoch an sonnenarmen Tagen dazu, dass ein zu großes Wasservolumen durch die bestehende Heizanlage warm gehalten werden muss. Bei einer thermischen Solaranlage die zusätzliche Heizungsunterstützung bietet, bereitet die größere Kollektorfläche das Problem, dass der Ertrag zwar während der Heizperiode erhöht, jedoch im Sommer zu viel Energie produziert wird und somit nicht zum solaren Ertrag beiträgt.

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Amortisation

Bei einer thermischen Solaranlage sollte darauf geachtet werden, dass sie nicht zu groß und nicht zu klein ausgelegt wird. Denn je teurer die Anlage wird, desto länger dauert die Amortisationszeit, da die Erträge nicht linear zunehmen. Schuld daran sind die in den Sommermonaten produzierten Überschüsse, die nicht genutzt werden können. Dadurch bleiben die solaren Wärmeerträge gering und es kommen keine Einsparungen zustande. Sobald das erste Plus erzielt wird, spricht man von einer Amortisation. Ab jetzt erfolgen die ersten Einsparungen durch die thermische Solaranlage. Dies erfolgt bei Anlagen zur Warmwasserbereitung oder zur zusätzlichen Heizungsunterstützung in der Regel nach 8 - 14 Jahren.
Die energetische Amortisation erfolgt jedoch wesentlich schneller. Wenn die Anlage mehr Energie produziert hat, als für die Produktion benötigt wurde, spricht man von der energetischen Amortisation. Dies tritt in der Regel nach etwa 1,50 Jahren ein und ab dann fängt aus ökologischer Sicht der solare Wärmeertrag an.

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