Trink- und Heizwasser mit Solaranlage erwärmen

Rund 2,5 Millionen Haushalte nutzen solarthermische Anlagen. Die Wärmeleistung davon beträgt etwa 14,4 Gigawatt. Und das Schöne: „Solarkollektoren lassen sich mit jedem erdenklichen Wärmeerzeuger kombinieren. So können Eigenheimbesitzer ihre bisher meist 100-prozentige fossile Energieversorgung schnell und kostengünstig regenerativ nachrüsten“, so Carsten Körnig vom Bundesverband Solarwirtschaft. Und das ist auch sinnvoll, denn im Sommer wird die Heizung im Keller oftmals nur dazu genutzt, warmes Trinkwasser zu erzeugen. Doch das kann ein Solarkollektor genauso. Auch in der Heizsaison spart man Geld, wie Dr. Lothar Breidenbach vom Bundesverband der deutschen Heizungsindustrie erklärt: „Bei der Nutzung zur Trinkwassererwärmung können bis zu zwei Drittel, bei der kombinierten Trinkwassererwärmung und bei der Heizungsunterstützung bis zu einem Drittel Energiekosten eingespart werden.“

Rund 86 Prozent des Energieverbrauchs entfallen auf die Wärmeerzeugung: 72 Prozent für die Heizung, 14 Prozent für die Warmwasserbereitung. Die Erneuerung der Heiztechnik verspricht daher große Spareffekte, vor allem die Nutzung von Sonnenenergie mittels Solarkollektor. Mit der Sonneneinstrahlung eines Jahres ließe sich laut der Firma Ritter rechnerisch der Weltenergiebedarf 10 000-fach decken. Auch in Deutschland ist die Wärmenutzung mit Flach- und Vakuumröhrenkollektoren fast überall möglich, denn die Sonneneinstrahlung liegt durchschnittlich bei jährlich etwa 1000 kWh/m², so Stefan Schrögel von der Firma Wolf. Solarkollektor-Anlagen zur Trinkwassererwärmung werden laut Schrögel auf einen solaren Jahresdeckungsanteil von 50 bis 60 Prozent ausgelegt, von Mai bis August beträgt der Deckungsanteil oft 100 Prozent.

Die nötige Speicher- und Kollektorgröße lässt sich übrigens mit Faustformeln ermitteln. Die Speichergröße ergibt sich, wenn man den Tagesbedarf für Warmwasser aller im Haus lebenden Personen addiert und davon dann das 1,5- bis 2-fache ansetzt. Aus dem Speichervolumen lässt sich jetzt auch die Kollektorfläche ermitteln: pro 100 l Speichervolumen wird eine 1,5-m²-Flach- bzw. 1,0-m²-Röhrenkollektorfläche benötigt. Die Größe einer kombinierten Solaranlage zur Trinkwassererwärmung und Heizungsunterstützung lässt sich mit einfachen Faustformeln allerdings kaum ermitteln, weil zu viele Einflussfaktoren eine Rolle spielen. Die Kollektorfläche sollte in jedem Fall nicht zu groß ausgelegt werden, um sommerliche Wärmeüberschüsse im vertretbaren Rahmen zu halten. Je niedriger die Heizkreistemperaturen, Warmwassertemperatur und Gebäudeheizlast ausfallen, desto besser kann man meist die Anlagengröße bestimmen – das sollte am besten ein Fachbetrieb vor Ort abklären.

Bei normaler Dimensionierung decken Kombi-Anlagen in Abhängigkeit vom energetischen Standard des Hauses rund 15 bis 30 Prozent des gesamten Wärmebedarfs. Bei Niedrigenergie- und Passivhäusern kann der solare Deckungsanteil sogar bei etwa 40 bis 70 Prozent liegen, so Stefan Schrögel von Wolf. Die Dimensionierung des Solarspeichers muss auf alle Wärmeerzeuger abgestimmt sein, vor allem bei der Kombination mit einer Luft/Wasser-Wärmepumpe. Der Grund: Ein Pufferspeicher muss hier zusätzliche Aufgaben erfüllen. So muss er z. B. Sperrzeiten der Energieversorger überbrücken oder für die Pufferung von Wärmeenergie beim Abtauvorgang sorgen. Auch hier ist professionelle Hilfe bei der Auslegung empfehlenswert. Ebenso bei der Montage aller Systembauteile, sowohl aus Gründen der Versicherung als auch der Gewährleistung. Befindet sich der gewünschte Solakollektor auf dem Dach, sollte man regelmäßig den Wärmemengenzähler checken. Hier können aktuelle Werte mit den Werten aus den Vorjahren verglichen werden. Fallen Unregelmäßigkeiten auf, ist eine professionelle Inspektion ratsam.

Die Sonneneinstrahlung sorgt in einem Solarkollektor für die Erwärmung des durch ihn geleiteten Wassers. Das Sonnenlicht durchdringt in den üblichen Flachkollektoren eine abdeckende Glasscheibe und trifft dann auf den dunkel eingefärbten Absorber, der sich dabei erhitzt (bei Röhrenkollektoren ist das von der Wärmeträgerflüssigkeit durchströmte Rohr selbst der Absorber). Der erhitzte Absorber überträgt die Wärme auf die durch fest verbundene Kupfer- oder Aluminiumrohre fließende Wärmeträgerflüssigkeit. Sie transportiert die Wärmeleistung zu einem Verbraucher oder Wärmespeicher. In Regionen mit größerer Frostgefahr werden meist getrennte Flüssigkeitskreisläufe verwendet; dem geschlossenen Solarkreislauf wird ein Frostschutzmittel beigefügt. Die Wärme wird abschließend über einen Wärmetauscher auf das Wasser übertragen. Fällt die Sonnenausbeute zu gering aus, sperrt ein Regler den Solarkollektor-Kreislauf ab, dann muss anderweitig geheizt werden – mit Gas- bzw. Ölkessel oder Wärmepumpe.

Den Solarkollektor von Kesser gibt es in verschiedensten Größenausführungen, sodass es für nahezu jeden Garten das passende Produkt gibt. Das Modell mit 300 cm x 70 cm eignet sich beispielsweise für bis zu 12.000 l Wasser.

Flachkollektoren sind am weitesten verbreitet. Sie bestehen aus Absorber, transparenter Abdeckung, Gehäuse und Wärmedämmung. Die Dämmung befindet sich an der Rückseite und an den Seitenwänden des Absorbers und vermindert Wärmeverluste. Vorteile: Gutes Preis-Leistungsverhältnis, viele Montagemöglichkeiten (Indach, Aufdach, Freistellung). Nachteile: Größere Wärmeverluste im Vergleich zum Vakuumröhrenkollektor, weniger gut geeignet bei niedrigen Temperaturen. Genau das sieht bei Röhrenkollektoren etwas anders aus. Hier bilden mehrere hintereinandergeschaltete und über eine Sammelleitung verbundene Röhren den Solarkollektor. Der Absorberstreifen befindet sich in einer druckfesten Glasröhre. Vorteile: Röhrenkollektoren arbeiten mit sehr hohem Wirkungsgrad, auch bei niedriger Außentemperatur und diffuser Sonnenstrahlung. Sie eignen sich gut zur Heizungsunterstützung und erzielen hohe Temperaturen. Nachteile: Sie sind teuer und meist nur für Aufdachmontage geeignet.

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