Solarthermie-Anlage zur Warmwasserbereitung

Thermische Solaranlagen können für die Warmwasserbereitung und auch zusätzlich für die Heizungsunterstützung genutzt werden. Der Vorteil bei der Nutzung einer thermischen Solaranlage zur Warmwasserbereitung ist, dass der Bedarf an warmen Wasser im Jahr etwa konstant und somit die Auslegung einfacher ist. Die Anlage unterstützt somit zwar nicht die Heizung, jedoch unterscheidet sich die Funktionsweise kaum und zusätzlich ist eine thermische Solaranlage zur Warmwasserbereitung preiswerter und benötigt weniger Platz auf dem Dach.

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Technik und Funktionsweise der Warmwasserbereitung

Um durch die Sonne gewonnene Energie in Wärme umzuwandeln und diese für den Haushalt nutzen zu können, werden einige Komponenten benötigt. Zu diesen Komponenten gehören:

  • Die Solarkollektoren, die die Energie der Sonne aufnehmen und mit Hilfe des Absorbers in Wärme umwandeln. In den Kollektoren befindet sich die Wärmeträgerflüssigkeit (Solarflüssigkeit), die innerhalb der Kollektoren zirkuliert.
  • Ein Warmwasserspeicher, der die Wärme speichert und bei Bedarf Solarwärme und Zusatzwärme bereitstellt.
  • Ein Solarregler, der den Anlagenbetrieb sicherstellt.
  • Temperaturfühler, die am Kollektor und am Speicher verbaut werden.
  • Ein Verrohrungssystem für die Beförderung der Solarflüssigkeit von den Kollektoren zum Warmwasserspeicher und zurück. Dieses System bildet den Solarkreislauf.
  • Die Sicherheitsarmaturen wie Ausdehnungsgefäß und Entlüfter
  • Eine Regelung und Nachheizung
  • Ein Warm- und Kaltwasserzufluss
  • Eine Umwälzpumpe und ein Wärmetauscher

Durch die einfallenden Sonneneinstrahlungen wird die Solarflüssigkeit innerhalb der Solarkollektoren erwärmt. Diese Solarflüssigkeit wird über eine Pumpe in den Wärmespeicher befördert und dort gespeichert. Über die Temperaturfühler, die an den Kollektoren und am Warmwasserspeicher angebracht ist, wird nur dann Wärme nachgepumpt, wenn die Temperatur innerhalb des Warmwasserspeichers abkühlt.

Vakuumröhrenkollektor

Der Warmwasserspeicher sollte für die optimale Speicherung über eine gute Wärmedämmung verfügen. Somit kann der Bedarf an Warmwasser auch an sonnenarmen Tagen und in der Nacht gewährleistet werden. Auch mit einer kleineren Kollektorfläche werden durch eine thermische Solaranlage schon gute Erträge erzielt. Der Bedarf an Warmwasser kann im Sommer oftmals sogar komplett gedeckt werden und im Winter leistet die Solarthermieanlage immer noch einen beträchtlichen Teil, muss jedoch zusätzlich mit einer bestehenden Heizanlage (Öl-, Gas-, Pelletheizung oder Wärmepumpe) kombiniert werden. Sobald der Bedarf durch die Sonne nicht mehr gedeckt werden kann, springt die bestehende Heizanlage zur Unterstützung ein. Für optimale Ergebnisse sollten die Kollektoren eine südliche Ausrichtung (Abweichung um 35° sind in Ordnung) und einen Neigungswinkel von 30-40 Grad aufweisen. Außerdem sollten die Kollektoren nicht durch umliegende Bäume oder Nachbargebäude verschattet werden.

Auslegung der thermischen Solaranlage zur Brauchwasserbereitung

Die richtige Auslegung einer thermischen Solaranlage zur Brauchwasserbereitung ist sehr wichtig. Um die Anlage richtig auszulegen, muss zuerst der Bedarf an Warmwasser innerhalb des Haushalts ermittelt werden. Nach den Richtlinien geht man davon aus, dass pro Person mit 80 Litern Warmwasser am Tag gerechnet werden muss. Dazu zählt nicht nur das Duschverhalten einer Person, sondern auch der Verbrauch für Wasch- und Spülmaschine. Bei einer thermischen Solaranlage zur Warmwasserbereitung geht man von einer Kollektorfläche von 1 – 1,5 Quadratmetern pro Person aus. Damit werden pro Quadratmeter Kollektorfläche etwa 80 bis 100 Liter Warmwasser erzeugt. Ausgegangen von einem 4 Personen Haushalt ergibt sich eine Kollektorfläche von ungefähr 4 bis 6 Quadratmetern bei einem Fassungsvermögen des Warmwasserspeichers von circa 300 bis 400 Litern. Entscheiden Sie sich jedoch für Vakuumröhrenkollektoren, verringert sich die Quadratmeterfläche auf 0,8-1,0 Quadratmeter Kollektorfläche. Jedoch empfehlen wir den tatsächlichen Verbrauch Ihres Haushalts genau zu berechnen, damit die Solarthermieanlage auch richtig nach Ihren Bedürfnissen ausgelegt wird.

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In aller Regel wird der Bedarf von einem Fachbetrieb (Heizungsbau- und Solarunternehmen) ermittelt.

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Deckungsanteil

Eine thermische Solaranlage wird in der Regel über den solaren Deckungsgrad berechnet. Aus dem solaren Deckungsgrad wird ersichtlich, wie viel Prozent des Warmwasserbedarfs durch eine thermische Solaranlage gedeckt werden soll. Eine übliche Deckungsrate bei einer Solarthermieanlage zur Warmwasserbereitung liegt bei 60%, somit kann der Warmwasserbedarf im Sommer komplett gedeckt werden. Selbst im Winter werden die Warmwasserkosten durch eine Solarthermieanlage gesenkt.

Optimale Dachneigung und Dachausrichtung

Dachneigung und Dachausrichtung einer thermischen Solaranlage

Verschattung von thermischen Solaranlagen

Verschattung von Solarthermieanlagen

Solarerträge nach Monat und Dachneigung

Solarthermie - Erträge bei der jeweiligen Dachneigung - Solarthermie

Kosten & Wirtschaftlichkeit einer thermischen Solaranlage

Bei einer thermischen Solaranlage zur Warmwasserbereitung mit einer Lebenserwartung von bis zu 25 Jahren, kann bei einem 4 Personen Haushalt bis zu 60% Energie und Kosten von bis zu 5000 € eingespart werden. Eine Amortisation findet ungefähr nach 8 Jahren bei Flachkollektoren und nach 14 Jahren bei Vakuumröhrenkollektoren statt. Ab diesem Zeitpunkt erwirtschaftet die Anlage gratis Wärme für Ihren Haushalt.

Je nach Größe der Anlage belaufen sich die Anschaffungskosten bei einem 4 Personen Haushalt auf etwa 4.000 bis 6.000 € inklusive Installation und Montage. Fällt Ihre Wahl auf Vakuum-Röhrenkollektoren, erhöhen sich die Anschaffungskosten auf  7.000 bis 10.000 €.

Immer öfter werden thermische Solaranlagen in einem Komplettpaket angeboten, in dem bereits alle wichtigen Komponenten einer Anlage zur Warmwasserbereitung enthalten sind. Für ein Komplettsystem können Sie mit circa 3000 – 6000€ für alle Komponenten rechnen. Dazu kommen allerdings noch die Inbetriebnahme- und Montagekosten der Anlage.

Förderung

Seit 2015 stehen Ihnen von dem Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle für eine thermische Solaranlage zur Warmwasserbereitung und die Nutzung erneuerbarer Energien Fördermittel zu. Die Förderhöhe beläuft sich auf mindestens 500€. Außerdem erhalten Sie von der KfW zinsgünstige Kredite.

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