Lohnt sich Solarthermie im Winter?

Die kälteren Monate stellen für viele Hausbesitzer die entscheidende Frage: Funktioniert Solarthermie überhaupt, wenn die Sonneneinstrahlung reduziert ist? Auch bei niedrigeren Temperaturen und kürzeren Sonnenstunden können thermische Solaranlagen Wärmeenergie produzieren – allerdings mit geringerem Ertrag als im Sommer.

Moderne Solarthermieanlagen sind heute so konzipiert, dass sie auch diffuse Sonnenstrahlung nutzen können. Gerade Vakuumröhrenkollektoren zeigen im Winter deutliche Effizienzvorteile gegenüber Flachkollektoren, da sie Wärmeverluste minimieren. Mit der richtigen Kombination aus Frostschutz gut dimensionierten Wärmespeichern und ergänzenden Heizsystemen wie Wärmepumpen können Sie Ihre Heizkosten trotz winterlicher Bedingungen senken.

Funktioniert Solarthermie im Winter?

Viele Hausbesitzer fragen sich, ob sich solarthermie im winter überhaupt lohnt. Die kurze Antwort: Ja, die nutzung von solarthermie funktioniert auch in der kalten Jahreszeit – allerdings mit Einschränkungen. Selbst wenn die Temperaturen unter dem Gefrierpunkt liegen, kann eine solarthermieanlage noch Wärme erzeugen.

Aus meiner 15-jährigen Erfahrung als Solartechniker weiß ich: Eine gut konzipierte Anlage liefert auch bei Minusgraden noch nutzbare Energie. Letzte Winter hatte ich einen Kunden in Bayern, dessen System selbst bei -10°C noch etwa ein drittel der maximalen leistung erbrachte. Das überraschte sogar mich!

Wie effizient die Anlage arbeitet, hängt von mehreren Faktoren ab: der gewählten Technologie, der Ausrichtung der Kollektoren und natürlich den lokalen Wetterbedingungen. Die meisten modernen Systeme sind so konzipiert, dass sie auch diffuses Licht nutzen können – ein wichtiger Vorteil bei bedecktem Winterhimmel.

Sonneneinstrahlung und Ertrag in der kalten Jahreszeit

Die intensität der sonneneinstrahlung ist im winter deutlich geringer als im sommer. In Deutschland erreicht die Globalstrahlung in den Wintermonaten etwa 237 kWh/m², während sie im Sommer bei über 700 kWh/m² liegt. Das bedeutet, dass der solare ertrag im Winter nur etwa 20 bis 30 prozent des Sommerwertes beträgt.

An bewölkten tagen fällt die Leistung noch stärker ab. Trotzdem kann eine solarthermieanlage auch im winter wertvolle Energie liefern. Bei klarem Himmel können selbst bei niedrigen Außentemperaturen noch ordentliche Erträge erzielt werden. Moderne Absorber nutzen auch die diffuse Strahlung, die durch Wolken dringt.

Interessanterweise steht die sonne im Winter tiefer am Himmel, was den Einstrahlungswinkel verändert. Dadurch verringert sich die effektive Fläche, auf die die Sonnenstrahlen treffen.

Richtig platzierte Kollektoren können diese Herausforderung teilweise kompensieren. In meiner Praxis habe ich festgestellt, dass gerade im winter die richtige Neigung entscheidend ist, um den solaren ertrag zu maximieren.

Einfluss von Temperaturen auf die Solarthermieanlage

Die niedrigen temperaturen im Winter beeinflussen solarthermie stark in ihrer Funktionsweise. Das Wärmeträgermedium (Solarflüssigkeit) in den Kollektoren muss vor dem Einfrieren geschützt werden, da sonst erhebliche Schäden entstehen könnten.

Ein modernes System nutzt ein Wasser-Glykol-Gemisch als Frostschutzmittel, das bis zu -25°C flüssig bleibt. Die pumpe wälzt die flüssigkeit durch das System und verhindert so das Einfrieren. Bei größerer Kälte schaltet sich die Pumpe automatisch ein, selbst wenn kein nennenswerter Wärmegewinn erzielt wird.

Die Temperatur beeinflusst auch den Wirkungsgrad der Anlage. Je größer die Differenz zwischen Absorbertemperatur und Umgebungstemperatur, desto höher sind die Wärmeverluste. Im Winter muss die solarflüssigkeit oft stärker erhitzt werden, um den höheren wärmebedarf zu decken – was die Effizienz senkt.

Besonders bemerkenswert: Bei Schneefall kann die Leistung komplett einbrechen, wenn die kollektorfläche bedeckt ist. Manche neueren Systeme haben jedoch selbstreinigende Eigenschaften oder spezielle Neigungswinkel, die das Abrutschen von Schnee fördern.

Tipps zur Optimierung der Solarthermie im Winter

Die solarthermie im winter optimieren – das klingt zunächst nach einer Herausforderung. Doch mit ein paar gezielten Maßnahmen lässt sich die Effizienz deutlich steigern. Aus meiner Erfahrung als Installateur kann ich sagen: Die meisten Anlagen sind nicht optimal für den Winterbetrieb eingestellt worden.

Für die optimierung ihrer Anlage sollten Sie zunächst die Grundlagen verstehen: Die Sonnenenergie ist im Winter knapper, daher muss jeder sonnenstrahl optimal genutzt werden. Wie ich immer zu meinen Kunden sage: “Im Winter zählt jedes Grad mehr!”

Optimale Kollektorneigung und Ausrichtung

Die ausrichtung der kollektoren spielt gerade im winter eine entscheidende Rolle. Während im Sommer eine Neigung von etwa 30° ideal ist, sollte für die Winternutzung ein steilerer Winkel von etwa 60-70° gewählt werden. Warum? Im Winter steht die tief stehenden sonne näher am Horizont.

Diese steilere neigung der kollektoren ermöglicht es, mehr direkte Sonnenstrahlung einzufangen. Für ganzjährigen Betrieb empfehle ich meist einen Kompromiss von etwa 45-60°.

Die Südausrichtung (±15°) bleibt auch im Winter optimal. Eine leichte Südwest-Ausrichtung kann sogar vorteilhaft sein, um die Nachmittagssonne besser zu nutzen, wenn sich die Kollektoren bereits aufgewärmt haben.

Ich habe bei einem Kunden in Süddeutschland mit einer Anpassung der Neigung von 35° auf 65° einen zusätzlichen ertrag von fast 40% in den Wintermonaten erreicht. Das hat ihn positiv überrascht, da er schon an der sinnvollen nutzung im winter gezweifelt hatte.

Kollektorwahl: Röhrenkollektoren für mehr Effizienz

Bei der wahl der kollektoren zeigen sich im Winter deutliche Unterschiede. Röhrenkollektoren sind im winter deutlich effizienter als flachkollektoren. Der Grund liegt in ihrer Konstruktion: Die Vakuumröhren isolieren besser und minimieren Wärmeverluste.

Vakuumröhrenkollektoren können selbst bei Außentemperaturen weit unter dem Gefrierpunkt noch beachtliche Wärmeerträge erzielen. Sie nutzen auch diffuses Licht optimal – ein entscheidender Vorteil an trüben Wintertagen.

Der Preisunterschied ist allerdings nicht zu unterschätzen. Röhrenkollektoren sind in der anschaffung etwa 20-30% teurer als Flachkollektoren. Die höheren kosten rechtfertigen sich jedoch durch die ausbeute dieser solarthermieanlagen im winter, besonders wenn Sie die Anlage hauptsächlich zur Heizungsunterstützung nutzen möchten.

Ein Beispiel aus meiner Praxis: Ein Kunde im Schwarzwald erzielte mit Röhrenkollektoren im Januar immer noch etwa 30% der Sommerleistung, während vergleichbare Flachkollektoren nur auf 15-20% kamen.

Wartung: Schnee entfernen und Solarflüssigkeit prüfen

Die Wartung Ihrer solarthermie-anlage im winter verdient besondere Aufmerksamkeit. Nach Schneefällen sollten Sie prüfen, ob die Kollektoren schneebedeckt sind. Eine komplette Schneedecke verhindert jegliche Energiegewinnung.

Soll man den Schnee entfernen? Diese Frage höre ich oft. Meine Antwort: Wenn es gefahrlos möglich ist, ja. Bei steil geneigten Kollektoren rutscht der Schnee meist von selbst ab, sobald die Sonne scheint und die Kollektoren sich leicht erwärmen.

Die Überprüfung der solarflüssigkeit ist im Herbst unbedingt empfehlenswert. Das Frostschutzmittel kann mit der Zeit seine Wirksamkeit verlieren. Ein simpler Test mit einem Frostschutzprüfer gibt Sicherheit. Nach etwa 5-7 Jahren sollte die Solarflüssigkeit komplett ausgetauscht werden.

Achten Sie auch auf verdächtige Geräusche der Pumpe – sie könnte durch Lufteinschlüsse oder Ablagerungen beeinträchtigt sein. Eine effiziente Umwälzung ist für den Frostschutz entscheidend.

Letztes Jahr musste ich bei einem Kunden die eingedickter Solarflüssigkeit erneuern, nachdem seine Anlage im Winter weniger wärme als erwartet produzierte. Nach dem Austausch stieg der Ertrag um erstaunliche 25%!

Frostschutz und Pufferspeicher effektiv nutzen

Der Schutz vor Frost ist bei Solarthermieanlagen existenziell, besonders wenn die winter deutlich geringer Temperaturen mit sich bringen. Ohne ausreichenden Frostschutz drohen teure Reparaturen durch Frostschäden. Gleichzeitig spielt die Speicherung der gewonnene wärme eine entscheidende Rolle.

Durch meine jahrelange Arbeit mit Solaranlagen habe ich gelernt: Ein durchdachtes System mit gutem Frostschutz und optimaler Speicherung kann auch im tiefsten Winter zuverlässig arbeiten. So können Sie die energie der sonne auch an kalten tagen effizient nutzen.

Frostschutzmittel in der Solarthermieanlage einsetzen

Das frostschutzmittel ist das Herzstück des Winterschutzes Ihrer solarthermieanlage. In den meisten Anlagen kommt ein Gemisch aus Wasser und Propylenglykol zum Einsatz, das bis zu -25°C flüssig bleibt. Die Konzentration muss exakt stimmen – zu wenig Frostschutz riskiert Schäden, zu viel verringert die Wärmeübertragung.

Interessanterweise sorgt nicht nur das frostschutzmittel selbst für Schutz. Auch der kontinuierliche Kreislauf der Flüssigkeit verhindert das einfrieren. Bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt wird die Umwälzpumpe aktiviert, selbst wenn keine Wärme gewonnen wird.

Bei besonders kalten Standorten empfehle ich spezielle Mischungen, die bis -30°C schützen. Die Überprüfung sollte jährlich erfolgen, da die Schutzwirkung mit der Zeit nachlassen kann.

Ein Kunde von mir in Bayern hatte sich geweigert, das Frostschutzmittel nach 8 Jahren zu wechseln – mit fatalen Folgen: Ein plötzlicher Kälteeinbruch führte zu eingefrorenen Leitungen und einem Kollektorschaden von über 2.000 Euro.

Pufferspeicher zur Wärmespeicherung nutzen

Der pufferspeicher ist für Ihre solarthermie in der kalten jahreszeit fast ebenso wichtig wie die Kollektoren selbst. Er dient als Energiespeicher, der die tagsüber gewonnene Wärme für den Abend und die Nacht bereithält, wenn der wärmebedarf am größten ist.

Wie funktioniert das? Die vom kollektor erzeugte Wärme wird vom wärmespeicher durch die leitungen gepumpt und im Puffer gespeichert. Ein gut dimensionierter pufferspeicher sollte mindestens 50-80 Liter pro Quadratmeter Kollektorfläche aufweisen.

Durch die Schichtung der Wärme im Speicher (warmes Wasser steigt nach oben) kann die Effizienz erheblich gesteigert werden. Moderne Speicher nutzen diesen physikalischen Effekt durch spezielle Einbauten.

Die Isolierung des Speichers ist gerade im Winter entscheidend. Ein schlecht isolierter Speicher kann über Nacht beträchtliche Wärmemengen verlieren. Mindestens 10-15 cm Dämmschicht sollten Standard sein.

Ein cleverer Trick aus meiner Praxis: Bei einem Kunden haben wir zusätzlich zum großen Hauptspeicher einen kleineren 100-Liter-Pufferspeicher installiert, der vorrangig befüllt wird. So steht schneller Wärme zur Verfügung, auch wenn die Sonnenstrahlung im Winter begrenzt ist.

Solarthermie mit anderen Heizsystemen kombinieren

Solarthermie allein reicht in unseren Breiten selten für die Vollversorgung – gerade wenn der winter weniger Sonnenstunden bietet. Die kluge kombination mit traditionellen heizsystemen oder anderen erneuerbaren Technologien macht Solarthermie erst richtig effizient.

In meinem eigenen Haus habe ich eine Kombination aus Solarthermie und Pelletsheizung installiert. An sonnigen Wintertagen übernimmt die solarthermie-anlage im winter etwa 30% der Heizlast – das spart spürbar Brennstoff und schont den Geldbeutel.

Wärmepumpen und Solarthermie effizient kombinieren

Die kombination einer wärmepumpe mit solarthermie gehört zu den energieeffizientesten Lösungen für umweltbewusstes Heizen. Die Solarthermieanlage unterstützt die Wärmepumpe durch Vorerwärmung des Wassers, was den Stromverbrauch deutlich reduziert.

Besonders effektiv ist diese Kombination mit einer Fußbodenheizung, da diese mit niedrigeren Vorlauftemperaturen (30-35°C) auskommt. Die solarthermie kann auch im winter besonders viel wärme liefern, wenn das zurückfließende kältere Wasser nur moderat erwärmt werden muss.

Ein intelligentes Energiemanagement entscheidet, wann welche Energiequelle optimal genutzt wird. Die Regelungstechnik hat hier in den letzten Jahren enorme Fortschritte gemacht. Moderne Systeme prognostizieren sogar das Wetter und passen die Betriebsweise entsprechend an.

Die solarthermie kann auch im winter deutlich zur Effizienzsteigerung der Wärmepumpe beitragen. Bei besonders kalten Tagen sinkt die Leistungszahl der Wärmepumpe – genau hier kann die Solaranlage unterstützen und so den Strombedarf reduzieren.

Trotz der höheren kosten und komplexität lohnt sich diese Kombination langfristig durch die enormen Einsparungen bei den Betriebskosten. Bei einem meiner Kunden in Süddeutschland konnte der Stromverbrauch der Wärmepumpe um fast 40% gesenkt werden.

Hybridheizungen für optimale Energieeffizienz

Hybridheizungen kombinieren verschiedene Wärmeerzeuger unter einem Dach – und solarthermie nur an den kältesten Tagen nicht als Partner. Sie vereinen die Vorteile mehrerer Systeme und gleichen deren jeweilige Nachteile aus.

Eine typische Kombination besteht aus Solarthermie, einer Gas-Brennwerttherme und einem ausreichend dimensionierten Pufferspeicher. Die Solarthermie liefert den Grundbedarf, während die Gastherme bei Bedarf zuschaltet. Dies funktioniert in der Praxis überraschend gut.

Der Vorteil liegt auf der Hand: Sie nutzen maximale Energieeffizienz bei minimalen Betriebskosten. Das System wählt automatisch den jeweils günstigsten Energieträger – wobei die kostenlose Sonnenenergie immer Vorrang hat.

Für die warmwasserbereitung bleibt solarthermie auch im winter effektiv, selbst wenn sie für die Raumheizung nicht ausreicht. Eine gut konzipierte hybridheizung nutzt diesen Umstand optimal aus.

Ein Praxisbeispiel: Bei Familie Müller in Frankfurt haben wir eine Kombination aus Solarthermie, Gas-Brennwertkessel und 800-Liter-Pufferspeicher installiert. Im Winter deckt die Solaranlage etwa 25% des Gesamtenergiebedarfs – hauptsächlich für Warmwasser und zur Unterstützung der Heizung an sonnigen Tagen. Der zusätzlichen ertrag schlägt sich direkt in den gesunkenen Gaskosten nieder.

Meine Erfahrung zeigt: Gerade im winter steigern gut geplante Hybridkonzepte die Gesamteffizienz erheblich und amortisieren sich deutlich schneller als Einzelsysteme. Die einfache Kombination von Solarthermie mit bestehenden Heiztechniken macht den Umstieg auf erneuerbare Energien für viele Hausbesitzer erst wirtschaftlich attraktiv.