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Warmes Wasser durch Solarenergie

Mit der Sonne warmes Wasser erzeugen Рwarum das mit Solarthermie und Photovoltaik so gut funktioniert. 

 

Unsere Tipps und Hinweise sollen dir helfen, welche Solarnutzung f√ľr deinen individuellen Bedarf¬† an warmem Wasser sinnvoll ist:

  1. Gerade in den Sommermonaten, z. B. von April bis Oktober, laufen viele Heizungen nur um Warmwasser f√ľr K√ľche und Bad zu bereiten. Genau in dieser Zeit scheint bei uns aber auch am st√§rksten die Sonne. Solarenergie k√∂nnen wir f√ľr die Erzeugung von warmem Wasser nutzen und damit viel Geld f√ľr zugekaufte Energie sparen.
  2. Mit einer Photovoltaikanlage erzeugter aber nicht selbst verbrauchter Strom, wird nur sehr gering oder unbezahlt ins √∂ffentliche Stromnetz gespeist. Anstatt diesen Strom zu verschenken, kann er f√ľr die Erzeugung vom eigenen warmen Wasser genutzt werden.
  3. Gespeichertes warmes Wasser ist Energie f√ľr die Zeit in der die Sonne nicht scheint, f√ľr abends und nachts. Mit Photovoltaikstrom erw√§rmtes und gespeichertes Wasser ist eine praktische Alternative oder eine Erg√§nzung zum Batterie-Stromspeicher.

 

Hier erklären wir dir den Ablauf und die Funktionsweisen zur Bereitung von warmem Wasser mit Solarenergie.

Inhalt:

  1. Wof√ľr ben√∂tigen wir warmes Wasser im Haushalt?
  2. Wie wird warmes Wasser gespeichert?
  3. Wie kann Sonnenergie f√ľr warmes Wasser genutzt werden?
  4. Wie kann mit Photovoltaik warmes Wasser erzeugt werden?
  5. Was sind die Vorteile von Solarthermie und die Nachteile von Solarthermie?
  6. Was sind die Vorteile f√ľr warmes Wasser mit Photovoltaik und die Nachteile f√ľr warmes Wasser mit Photovoltaik?

 

1. Wof√ľr ben√∂tigen wir warmes Wasser im Haushalt?

√úblicherweise wird f√ľr zwei Zwecke warmes Wasser im Haushalt ben√∂tigt:

  1. F√ľr die Heizung (warmes Wasser zum W√§rmetransport in die Heizk√∂rper).
  2. Warmes Wasser als Trinkwasser (Brauchwasser in Bad und K√ľche).

Beide Warmwasserzwecke, f√ľr die Heizung und f√ľrs Brauchwasser, kann die Solarkraft unterst√ľtzen.¬†

  • Warmes Wasser in der Heizung

Unser Heizungswasser wird meist durch Energie aus √Ėl oder Gas, aus Pelletheizungen, wasserf√ľhrende Kamine oder durch eine Wasser-W√§rmepumpe erhitzt.

Das erw√§rmte Heizungswasser l√§uft durch die Heizungsrohre, gibt die W√§rme √ľber die Heizk√∂rper ab und l√§uft k√§lter √ľber das R√ľcklaufrohr am Heizk√∂rper wieder zur√ľck zur Heizung.

Ein Pufferspeicher speichert thermische Energie der Heizung, um sie besser verteilt bei Bedarf wieder abzugeben. Der Pufferspeicher ist ein Beh√§lter dessen Inhalt meist Wasser ist und dessen gespeicherte W√§rme √ľber Spulen oder einen W√§rmetauscher an das zu erw√§rmende Wasser abgegeben wird.

  • Warmes Wasser als Trinkwasser in K√ľche und Bad

Bei einer zentralen Warmwasserl√∂sung, wird das warme Trinkwasser f√ľr K√ľche und Bad meist √ľber die Heizung erhitzt. Ausnahmen sind dezentrale Warmwasserbereiter wie Boiler und Durchlauferhitzer.

Anders als das Heizungswasser, das als Kreislauf in der Heizung l√§uft und laufend wiedergenutzt wird, wird das warme Wasser in K√ľche und Bad verbraucht und muss frisch sein.

Die Erw√§rmung des frischen warmen Wassers erfolgt in der Heizung getrennt vom Heizungswasser. Dies erfolgt meist √ľber die Abgabe der W√§rme des Heizungswassers an das Trinkwasser √ľber einen W√§rmetauscher in einem Speicher.

 

2. Wie wird warmes Wasser gespeichert?

Bei der zentralen L√∂sung, bei der die Heizung Heizungsw√§rme und warmes Wasser bereitet, wird W√§rme in einem Speicher gespeichert. Damit steht es auch bei gr√∂√üerem Bedarf z. B. f√ľr die Dusche und die Badewanne schnell und ausreichend zur Verf√ľgung.

F√ľr das Speichern von warmem Wasser werden entweder zwei getrennte Speicher, ein Pufferspeicher f√ľr das Heizungswasser und ein zweiter Speicher f√ľr das warme Trinkwasser verwendet. Oder ein Kombi-Pufferspeicher, der als Warmwasser-Pufferspeicher sowohl die W√§rme f√ľr die Heizk√∂rper als auch das das warme Brauchwasser in K√ľche und Bad bedient.

Wichtig: es gibt Heizungsthermen (meist Gasthermen), die nur der Beheizung dienen und bei denen das Heizungswasser direkt bei aktuellem Bedarf erhitzt und in die Heizungsrohre abgegeben wird. Diese haben keinen Pufferspeicher und keinen Warmwasserspeicher. Bei einer Heizung mit Speicher kann Solarenergie genutzt werden.

 

3. Wie kann Sonnenergie f√ľr warmes Wasser genutzt werden?

  1. Mit Solarthermie. Du nutzt direkt die Wärme der Sonne.
  2. Mit Photovoltaik. Anstatt √ľbersch√ľssigen Solarstrom ins Netz einzuspeisen, nutzt du ihn f√ľr die Erzeugung deines Warmwassers.
  • Solarthermie f√ľr warmes Wasser

Eine Solarthermieanlage nutzt die W√§rme der Sonne, um Wasser zu erw√§rmen. Wenn die durch die Sonne erw√§rmte Solarfl√ľssigkeit in der Solaranlage warm genug ist, kann diese √ľber einen Warmwasserspeicher das Trinkwasser in einem Brauchwasserw√§rmespeicher f√ľr Bad und K√ľche erw√§rmen.

Ausreichend warme Fl√ľssigkeit der Solarthermie kann auch durch den Pufferspeicher der Heizung geleitet werden und damit das Heizungswasser erw√§rmen. Damit wird die Heizleistung der Heizung unterst√ľtzt. Die Heizungsunterst√ľtzung durch Solarthermie ist aber wenig effizient. Auch, da genau dann, wenn die Heizung viel Energie ben√∂tigt (im Winter), wenig Sonneneinstrahlung herrscht.

  • Photovoltaik f√ľr warmes Wasser

Mit Photovoltaik kann indirekt warmes Wasser erzeugt werden. Obwohl eine Photovoltaikanlage im Gegensatz zur Solarthermie keine Fl√ľssigkeit erw√§rmt, liefert sie Strom, mit dem Wasser erw√§rmt werden kann.

 

4. Wie kann mit Photovoltaik warmes Wasser erzeugt werden

Warmes Wasser mit einer Wärmepumpe

Elektrische W√§rmepumpen nutzen Strom, um aus der Umgebungsluft, dem Grundwasser oder der Erde W√§rme zu gewinnen. Mit einer W√§rmepumpe kann √ľber einen W√§rmetauscher auch die Warmwasserbereitung betrieben werden.

Photovoltaikstrom zum Betrieb einer W√§rmepumpe zu nutzen, ist eine der effizientesten L√∂sungen der erneuerbaren Energien. Herausfordernd sind jedoch die hohen Anschaffungskosten einer Heizungs-W√§rmepumpe plus einer ausreichenden Photovoltaikanlage, eine ausreichend gro√üe Dachfl√§che f√ľr die Photovoltaikmodule, eine passende Heizk√∂rpertechnik und eine gute Geb√§uded√§mmung.

  • Besonderheit Warmwasser-W√§rmepumpe

Neben einer kombinierten Heizungs-W√§rmepumpe, sind auch Warmwasser-W√§rmepumpen verf√ľgbar, die aussschlie√ülich warmes Wasser produzieren.

Diese Brauchwasserw√§rmepumpe kann in Kombination z. B. mit einer bestehenden Gasheizung interessant sein. Die Warmwasser-W√§rmepumpe nutzt die Umgebungsluft im Haus, z. B. die Abw√§rme einer konventionellen Heizung und Abwasserabw√§rme. Auch eine gegenseitige Unterst√ľtzung der Warmwasserproduktion in Verbindung mit einer Solarthermieanlage ist sehr effizient. In Kombination mit einer Photovoltaikanlage liefert diese den erforderlichen Strom f√ľr die Warmwasserw√§rmepumpe.

Gegen√ľber einer W√§rmepumpe zur integrierten Beheizung ben√∂tigt eine Brauchwasserw√§rmepumpe weniger Strom und ist erheblich g√ľnstiger in der Anschaffung, ben√∂tigt keine erg√§nzende Technologie und ist erheblich einfacher zu installieren. Auch sind sie mit allen Heizungsarten kompatibel.

Die Warmwasserwärmepumpe wird auch Brauchwasserwärmepumpe oder Trinkwasserwärmepumpe genannt.

 

Elektrischer Heizstab im Wasserspeicher

Ein elektrischer Heizstab ist eine relativ einfache und kosteng√ľnstige Methode zur Erw√§rmung von Warmwasser in Speichern. Der Heisztab besteht aus einem Heizelement, das elektrische Energie in W√§rme umwandelt und das Wasser im Speicher erw√§rmt. Das Prinzip gleicht einem Tauchsieder. Der Heizstab wird in das Innere des Speichers gesteckt und kann durch einen Thermostat gesteuert werden, um die gew√ľnschte Temperatur aufrechtzuerhalten.

Elektrische Heizst√§be sind einfach zu installieren und zu bedienen. Viele Wasserspeicher der Heizung besitzen bereits einen Anschluss f√ľr Heizst√§be. Der Heizstab wird dabei in den Wasserspeicher eingesteckt oder eingeschraubt. Du kannst je nach Bedarf einen Heizstab im Warmwasserspeicher des Trinkwassers oder im Pufferspeicher der Heizung verwenden oder in einem Kombispeicher. Um sie nicht √ľbers ganze Jahr parallel zu betreiben, ist es sinnvoll den Heizungsspeicher und den Trinkwasserspeicher zu trennen. Heizwasser wird dann im Pufferspeicher, Trinkwasser im Warmwasserspeicher erw√§rmt. Den Strom f√ľr den Heizstab kannst du vorher in einem Batteriespeicher deiner Solaranlage speichern. Du findest einen Mini-Solaranlagen Batteriespeicher f√ľr Balkonkraftwerke hier.

  • Auf was ist bei der Auswahl des Heizstabs f√ľr Warmwasser zu achten?

  1. a) auf den passenden Flansch oder das passende Gewinde
  2. b) auf die Eintauchlänge des Heistabs,
  3. c) auf die Leistung des Heizstabs, damit er zum Warmwasserspeicher passt.
  4. d) auf ungeregelten oder geregelten Heizstab.

Der ungeregelte Heizstab ben√∂tigt ausreichend Strom, um sich auf Volllast einzuschalten, er kann nur an oder aus sein. Wenn¬† der Strom aus der Photovoltaikanlage nicht reicht, bleibt er ausgeschaltet. Daf√ľr ist er g√ľnstiger.

Der geregelte Heizstab l√§uft auch in Wattstufen von z. B. 200 Watt, 400 Watt oder 800 Watt oder sogar stufenlos mit allen verf√ľgbaren Watt bis zur Volllast. So l√§sst sich der verf√ľgbare Photovoltaikstrom am besten nutzen.

  • Wieviel Watt sollte ein Heizstab f√ľr mein warmes Wasser haben?

Die Leistungsgröße des Heizstabes ist abhängig von der Leistung deiner Photovoltaikanlage und dem Warmwasserspeicher. Heizstäbe bis 3 kW können in eine normale Steckdose gesteckt werden und benötigen zum Anschluss keinen Elektriker.

 

Heizpatrone im Heizkörper

Noch selten sind elektrische Heizpatronen, die direkt im Heizkörper stecken. Meist werden damit Handtuchheizkörper im Bad erwärmt. Der Vorteil ist, dass auch in Zeiten, in denen die Hauptheizung ausgeschaltet ist, der Handtuchheizkörper warm ist. Die Heizpatrone kann individuell geregelt werden und einfach an eine Steckdose angeschlossen werden. Der Strom kann von der Photovoltaikanlage kommen, auch von einem Balkonkraftwerk.

 

Elektrischer Warmwasserspeicher (Boiler)

Diese Speicherbeh√§lter heizen eine bestimmte Menge Wasser auf und halten es warm, bis es ben√∂tigt wird. Sie ben√∂tigen neben dem Anschluss an das Wassernetz einen Stromanschluss. Sehr gebr√§ulich sind z. B. Untertischger√§te zur Warmwasserbereitung direkt an der Sp√ľle.

 

Elektrische Durchlauferhitzer

Elektrische Durchlauferhitzer erhitzen das Wasser mit elektrischer Energie direkt beim Durchfluss und ben√∂tigen keinen Warmwasserspeicher. Durchlauferhitzer sind f√ľr eine Photovoltaikanlage und besonders f√ľr ein Balkonkraftwerk keine empfehlenswerte M√∂glichkeit, mit Strom warmes Wasser zu erzeugen. Sie ben√∂tigen sofort eine sehr hohe Strommenge, die haushalts√ľbliche Photovoltaikanlagen und insbesondere Balkonkraftwerke nicht zuverl√§ssig liefern.

 

Tipps:

Grunds√§tzlich empfehlenswert ist ein Energiemanagementsystem. Dieses System steuert den Strom, der aus der Photovoltaikanlage kommt zu den richtigen Verbrauchern. Und steuert auch, wenn kein Solarstrom verf√ľgbar ist, z. B. Speicher und schaltet Verbraucher wie einen Heizstab ein oder aus.

Du kannst deine oder eine weitere Photovoltaikanlage als Inselanlage nur f√ľr die Warmwasserbereitung betreiben, ohne Kontakt zum √∂ffentlichen Netz. Damit kannst du genehmigungsfrei mit deinem erzeugten Strom und einem stufenlos geregelten Heizstab dein warmes Wasser bereiten. Mehr Infos zum Thema Anmeldung einer Mini-Photovoltaikanlage, auch Balkonkraftwerk genannt, haben wir hier zusammengestellt. Einen Wechselrichter sparst du dabei auch, denn der Gleichstrom der Photovoltaikmodule kann vom Heizstab direkt verarbeitet werden.

 

5. Was sind die Vorteile von Solarthermie und die Nachteile von Solarthermie?

  • Solarthermie wandelt Sonnenenergie direkt in W√§rme um, ist gut geeignet f√ľr die Warmwasserbereitung in Haushalten.
  • Der Energieertrag je Fl√§che ist h√∂her als bei Photovoltaik.
  • An sonnenreichen Tagen ist der Warmwasserbedarf f√ľr mehrere Tage bereits in wenigen Stunden gedeckt. Dar√ľber hinaus verf√ľgbare Energie kann nicht verwendet werden.
  • Energie kann im Gegensatz zu Photovoltaik nur f√ľr Warmwasser und nicht f√ľr anderen Nutzen oder Einspeisung verwendet werden.
  • Solarthermie ist zwischenzeitlich teurer in der Anschaffung als Photovoltaik.

 

6. Was sind die Vorteile f√ľr warmes Wasser mit Photovoltaik und die Nachteile f√ľr warmes Wasser mit Photovoltaik?

  • Eine Photovoltaikanlage ist technisch einfacher zu installieren als Solarthermie. Kein Verlegen von Rohren mit Fl√ľssigkeit vom Dach durch das Haus notwendig.
  • Vielseitig einsetzbar f√ľr die Stromversorgung von Haushalten, einschlie√ülich Beleuchtung, Haushaltsger√§ten und auch warmem Wasser.¬†
  • Ben√∂tigt weniger Platz im Vergleich zu Solarthermie im Haus aber mehr Platz z. B. auf dem Dach.
  • Gegen√ľber Solarthermie h√∂herer b√ľrokratischer Aufwand durch die Anmeldung von Anlagen (entf√§llt bei Inselanlagen ohne Kontakt zum √∂ffentlichen Netz und bei Balkonkraftwerken).

 

Fazit

Ob Solarthermie oder Photovoltaik, bei der Neuanschaffung f√ľr die Warmwasserbereitung sollten beide Energiequellen detailliert ber√ľcksichtigt werden. Denn klar ist, mit beiden Solaranlagen sparst du langfristig Geld beim teuren Einkauf von Strom oder z. B. Gas und machst dich unabh√§ngig.

Pr√ľfe, ob f√ľr deinen Haushalt auch eine kleine L√∂sung interessant sein kann. Z. B. ein Brauchwasserw√§rmepumpe oder ein Heizstab und ein Balkonkraftwerk.

 

Eine Auswahl an kleinen Photovoltaik-Solaranlagen (Balkonkraftwerke) und alles Zubehör findest du bei McSonne hier.