Warmwasserbereitung mit Solar

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Zentrale Warmwasserbereitung mit Solarenergie: Unbegrenzte Ressourcen zum Nulltarif nutzen

Die Solarenergie ist eine grenzenlose Energiequelle. Denn die Sonne gibt eine fast konstante Strahlungsenergie ab, die man mit der entsprechenden Technik als stetig verfügbare Energiequelle nutzen kann. Und dies zum Nulltarif! Um Solarenergie zur zentralen Warmwasserbereitung zu nutzen, wird die Strahlungsenergie der Sonne in nutzbare Wärme umgewandelt. Dazu benötigt man Kollektoren, ein Netz aus Rohren und einen Warmwasserspeicher.

Solarthermieanlage auf einem Hausdach © Hermann, stock.adobe.com
Solarthermieanlage auf einem Hausdach © Hermann, stock.adobe.com

Flach- oder Vakuumröhrenkollektoren?

Die Kollektoren sind eigentlich die wichtigste Komponente der zentralen Warmwasserbereitung mit Solarenergie. Und hier gibt es bereits entscheidende Unterschiede in der Bauart. Ob man Flachkollektoren oder Vakuumröhrenkollektoren einsetzt, hängt von der Betriebsform der zentralen Warmwasserbereitung ab.

Solarthermie Installation © Ingo Bartussek, stock.adobe.com
Solarthermie Installation von Flachkollektoren © Ingo Bartussek, stock.adobe.com

Nutzt man die Sonnenenergie lediglich zur zentralen Warmwasserbereitung, sind einfache Flachkollektoren völlig ausreichend. Sie bestehen aus einem gedämmten Kasten mit einer transparenten Abdeckung. In der Regel bruchfestes und besonders lichtdurchlässiges Glas. Darunter befindet sich ein Kupferblech, dessen Oberseite geschwärzt und mit einer speziellen Beschichtung versehen ist – dem Absorber. Diese Beschichtung sorgt für die Aufnahme der Sonnenwärme durch das Kupferblech, dessen Unterseite mit Röhren durchzogen ist. In diesen Röhren wird Solarflüssigkeit erhitzt. Ein Gemisch aus Frostschutzmittel und Wasser.

Aufbau eines Solarthermie-Flachkollektors
Aufbau eines Solarthermie-Flachkollektors

Soll die Solaranlage nicht nur zur Warmwasserbereitung, sondern auch zur Heizungsunterstützung genutzt werden, sind hochwertige Flachkollektoren oder Vakuumröhrenkollektoren notwendig. Der Grund: Bei einfachen Flachkollektoren befindet sich zwischen Abdeckscheibe und Absorber Luft. Durch entstehende Luftzirkulation geht hier Wärme verloren. Hinzu kommt ein weiterer Wärmeverlust während der Weiterleitung der Wärme an den Außenflächen des Kollektors. Bei Vakuumröhrenkollektoren werden diese Wärmeverluste durch das Vakuum verhindert.

Solarthermie-Anlage auf einem Hausdach © Eberhard Rudert, stock.adobe.com
Solarthermie-Anlage mit Vakuumröhrenkollektoren auf einem Hausdach © Eberhard Rudert, stock.adobe.com

Vakuumröhrenkollektoren bestehen aus mehreren einzelnen Röhren aus hochwertigem, bruchfestem Glas. In jeder dieser Glasröhren befindet sich ein Wärmerohr – ebenfalls aus Glas. Es wird aus der Röhre herausgeführt und ist mit den anderen Röhren verbunden. Dort wird die erhitzte Solarflüssigkeit gesammelt und dann über Rohre abgeführt.

Der Absorber kann unterschiedlich gestaltet sein. Bei einigen Modellen enthält die innere Glasröhre einen beschichteten Blechstreifen. Bei neueren Systemen ist eine Beschichtung auf der Oberfläche der inneren Glasröhre aufgetragen. Die Beschichtungen bestehen fast immer aus drei unterschiedlichen Lagen von aufgedampften Metallfilmen.

Solarthermie: Aufbau eines Röhrenkollektors
Solarthermie: Aufbau eines Röhrenkollektors

Zwischen den beiden Glasröhren herrscht ein Vakuum und sorgt für besonders niedrige Energieverluste. Grund: der luftleere Zwischenraum lässt keine Luftzirkulation zu und verhindert Wärmeverluste beim Transport der Solarflüssigkeit.

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Rohrnetz und Warmwasserspeicher

Ein Rohrnetz mit Solarflüssigkeit führt von den Kollektoren zum Warmwasserspeicher. Zum Rohrnetz der Solaranlage gehören ein Ausdehnungsgefäß, ein Sicherheitsventil und eine Solarumwälzpumpe, die in der Solaranlage die Solarflüssigkeit vom Kollektor zum Speicher und wieder zurückbewegt.

Solarthermie zur Trinkwassererwärmung
Solarthermie zur Trinkwassererwärmung

Der Warmwasserspeicher besteht aus einem mit Trinkwasser gefüllten Behälter. Bei einer zentralen Warmwasserbereitung wird über das Rohrnetz die erhitzte Solarflüssigkeit in den Wasserspeicher geführt. Hier gibt sie die Wärme an das Wasser ab. Damit Warmwasser auch dann zur Verfügung steht, wenn die Sonne einmal nicht scheint, wird der Wasserspeicher zur Sicherheit zusätzlich von der Heizungsanlage mit Wärme versorgt. Bei einer Kombination mit der Heizungsanlage wird über das Rohrnetz die erhitze Solarflüssigkeit nicht in den Trinkwasserspeicher, sondern in den Kessel der Heizungsanlage geführt.

Solarthermie zur Trinkwassererwärmung und Heizungsunterstützung
Solarthermie zur Trinkwassererwärmung und Heizungsunterstützung

Die Anlagengröße

Die Auslegung der Anlage zur kombinierten Warmwasser- und Heizungsunterstützung wird durch mehrere Faktoren bestimmt:

  • Wohnfläche
  • Dämmung des Hauses
  • Warmwasserbedarf
  • gewählte Kollektoren
  • solarer Deckungsanteil
  • Bauart des Speichers
  • Speichergröße
Solarthermie:Bei Heizungsunterstüzung mehr Kollektorfläche notwendig

Bei der Dimensionierung einer Solaranlage zur Warmwasserbereitung wird von einem Verbrauch von 50 Litern Warmwasser pro Person im Haushalt ausgegangen. Hierzu ist je nach Bauart ein Kollektor in der Größe von 0,8 bis 1,5 Quadratmetern notwendig. Das Volumen des Wasserspeichers hängt wiederum vom tatsächlichen Warmwasserverbrauch ab. Die Ermittlung des täglichen Verbrauchs kann an der Warmwasseruhr abgelesen werden.

Bei der Planung einer Solaranlage zur zentralen Warmwasserbereitung wird in der Regel von einer Bedarfsabdeckung von 60% im Jahr ausgegangen. Denn in den heißen Monaten des Jahres deckt sie den Warmwasserbedarf eines Haushalts zu 100% ab. In den kühleren Monaten erfolgt die Versorgung zusätzlich über das Hauptheizsystem.

Kosten und Fördermöglichkeiten

Auch wenn es die Sonnenenergie zum Nulltarif gibt – die Kosten einer typischen Solaranlage zur Warmwasserbereitung für einen Vier-Personen-Haushalt liegen zwischen 3.500 und 5.000 Euro. Die Kosten für Vakuumröhrenkollektoren liegen etwa 30% höher. Außerdem gilt: Je größer die Anlage, desto höher der Preis! Darüber hinaus können die Preise regional stark abweichen.

Anschaffungskosten einer Solarthermie-Anlage hängen von vielen Faktoren ab

Dem stehen allerdings Einsparungen gegenüber. Je nach der eingesetzten Technik, senkt der Einsatz der Solarenergie die jährlichen Heizkosten um 150 bis 250 Euro. Das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) fördert über das Programm „Heizen mit erneuerbaren Energien – Solarthermie“ den Einbau oder die Erweiterung von Solaranlagen für die zentrale Warmwasserbereitung.

Solarthermie: Informieren Sie sich vor der Umsetzung über Fördermittel
Solarthermie: Informieren Sie sich vor der Umsetzung über Fördermittel

Zentrale Warmwasserbereitung

Die Basisförderung beträgt 50 Euro je angefangenem Quadratmeter Bruttokollektorfläche, mindestens jedoch: 500 Euro je Anlage.

Voraussetzungen: Minimale Bruttokollektorfläche: 3 m² / Maximale Bruttokollektorfläche: 40 m²

Technische Voraussetzungen:

  • Speichervolumen: Mindestens 200 Liter Wärmespeicher
  • Einbau mindestens eines Funktionskontrollgeräts/Wärmemengenzählers
  • Zusätzlich bei Vakuumröhrenkollektoren ab 20 m² Bruttokollektorfläche: Mindestens ein Wärmemengenzähler im Kollektorkreislauf
  • Zusätzlich bei Flachkollektoren ab 30 m² Bruttokollektorfläche: Mindestens ein Wärmemengenzähler im Kollektorkreislauf

Zentrale Warmwasserbereitung in Kombination mit der Heizungsanlage

Erstinstallation

Die Basisförderung beträgt 140 Euro je angefangenem Quadratmeter Bruttokollektorfläche, mindestens jedoch: 2.000 Euro je Anlage.

Voraussetzungen:

  • Minimale Bruttokollektorfläche Vakuumröhrenkollektoren: 7 m²
  • Minimale Bruttokollektorfläche Flachkollektoren: 9 m²
  • Maximale Bruttokollektorfläche: 40 m²

Technische Voraussetzungen:

  • Speichervolumen bei Vakuumröhrenkollektoren: Mindestens 50 Liter/m² Bruttokollektorfläche Wärmespeicher
  • Speichervolumen bei Flachkollektoren: Mindestens 40 Liter/m² Bruttokollektorfläche Wärmespeicher
  • Einbau mindestens eines Funktionskontrollgeräts/Wärmemengenzählers
  • Zusätzlich bei Vakuumröhrenkollektoren ab 20 m² Bruttokollektorfläche: Mindestens ein Wärmemengenzähler im Kollektorkreislauf
  • Zusätzlich bei Flachkollektoren ab 30 m² Bruttokollektorfläche: Mindestens ein Wärmemengenzähler im Kollektorkreislauf

Erweiterung einer bereits vorhandenen Solarthermieanlage

Die Basisförderung beträgt 50 Euro je zusätzlich installiertem Quadratmeter Bruttokollektorfläche.

Voraussetzungen: Minimale Bruttokollektorfläche: 4 m² / Maximale Bruttokollektorfläche: 40 m²

Planen Hausbesitzer auch einen Kesseltausch, profitieren sie zusätzlich von einem Bonus in Höhe von 500 Euro. Wer Fördermittel vom BAFA erhalten will, der muss die Förderung über das Programm „Heizen mit erneuerbaren Energien – Solarthermie“ noch vor Beginn der Baumaßnahmen beantragen.

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