Warmwasser mit einer Solaranlage erzeugen

« So funktioniert Solarthermie »

Eine Solaranlage findet sich mittlerweile auf einer großen Anzahl an Gebäuden, seien es Wohn- oder andere Gebäude. Ein guter Teil dieser Systeme dient der Warmwasserbereitung. Denn Warmwasser wird zwar bei den Überlegungen zum Energieverbrauch oft vernachlässigt. Es trägt aber einen erheblichen Teil zum Heizungsbetrieb bei, da es im Gegensatz zu Heizwärme ganzjährig benötigt wird. Es lohnt also, Warmwasser mit einer Solaranlage zu erzeugen. Hier erfahren Sie, wie es funktioniert.

Solar ist nicht gleich Solar – Was bedeutet Solarthermie?

Zwei grundlegende Formen einer Solaranlage konkurrieren heute um die Dächer unserer Häuser. Zum einen ist das die aktuell stark im Fokus stehende Photovoltaik, also die Stromerzeugung aus Sonnenlicht. Die zweite, ungleich länger verwendete Bauweise ist die sogenannte Solarthermie. Solar bedeutet aus Sonnenkraft und Thermie steht für Wärme. Es geht also darum, Warmwasser mit der Solaranlage zu erzeugen. Dementsprechend unterscheiden sich auch die Solarkollektoren beider Typen. Wo Photovoltaik heute sogar in der Lage ist, die Dacheindeckung zu ersetzen, braucht die Warmwasserbereitung nach wie vor größere Aufbauhöhen, sodass diese Kollektorarten meist deutlicher an der Dachfläche ablesbar sind.

Warmwasserbereitung aus Sonnenenergie

Sicher ist Ihnen bekannt, dass Warmwasser das Speichermedium einer jeden modernen Heizung ist. Es kann große Mengen an Wärme speichern und sich besonders leicht innerhalb des Gebäudes zu den Heizflächen transportieren. Darüber hinaus kennt jeder den täglichen Bedarf an direkt verbrauchtem warmem Wasser, sei es fürs Händewaschen, Duschen, Kochen und so weiter. Es liegt daher nahe, genau dieses Medium auch in den Mittelpunkt der Solaranlage zu rücken. Ein solarthermisches System erzeugt kostenfrei und nachhaltig also genau das Warmwasser, was Sie für Ihre Haustechnik in ganz besonderem Maße benötigen.

Die Funktionsweise thermischer Solarkollektoren

Vereinfacht gesagt, funktioniert die thermische Solaranlage so, dass im Kollektor auf dem Dach Wasser durch die Sonne in einem mittels Spiegeln und Prismen optimierten Wirkbereich erwärmt wird. Dafür durchfließt dieses Wasser dünne Leitungen, die auf der Dachfläche ein Maximum an Sonnenenergie auffangen. Einmal erhitzt, zirkuliert dieses Warmwasser in einem Kreislauf, bis es im Technikraum zu einem Speichergefäß gelangt. Dort wird die Wärmeenergie über einen Wärmetauscher an das Speicherwasser abgegeben. Abgekühlt kehrt es zurück aufs Dach und der Kreislauf wiederholt sich. Wie bei jeder anderen Heizung auch, schöpft die Haustechnik nun aus diesem Speicher und bedient die Wärmeversorgung als auch die Brauchwassererwärmung.

Heizungsunterstützung statt eigenständiger Warmwasserbereitung

Wegen der wenig kontinuierlichen solaren Ertragsleistung wird eine solche Solaranlage in aller Regel nur verwendet, um eine andere vorhandene Heizung zu unterstützen. Für einen alleinigen Betrieb müsste der Warmwasserspeicher so groß dimensioniert werden, dass auch längere sonnenarme Phasen überbrückt werden können. Eine Anlage dieser Auslegung zeigt sich aber definitiv unwirtschaftlich.

Welche Komponenten braucht man für Warmwasser mit einer Solaranlage?

Schauen Sie sich nun einmal an, welche Bauteile oder besser Komponenten Sie benötigen, um Warmwasser mit einer Solaranlage erzeugen zu können. Letztlich kommen Sie zu dem Ergebnis, dass insgesamt nur sehr wenige Komponenten zusammenspielen, um ein leistungsfähiges System zu bilden:

Die Solarkollektoren

An erster Stelle stehen selbstverständlich die Solarkollektoren. Sie sind weithin sichtbar auf dem Dach montiert und damit das Aushängeschild der Anlage. In ihnen zirkuliert Wasser und wird solar, also durch die Sonnenstrahlen zu Warmwasser. Zwei Kollektoren-Typen existieren bisher: Flachkollektoren nutzen ein flächiges System aus dünnen Rohrleitungen, die durchströmt werden. Röhrenkollektoren nutzen Glasröhren, in deren Mitte die Wasserleitung liegt. Die gebogene Rückseite dient als Brennspiegel, um die einfallende Sonnenstrahlung auf diese Leitung zu fokussieren. Die Leistung steigt.

Der Wasserkreislauf

Die bereits angesprochenen dünnen Rohrleitungen in den Solarkollektoren bilden den Wasserkreislauf. Er führt von den Kollektoren durch das Gebäude bis in den Technikraum. Dort mündet er in einen Pufferspeicher, an den mittels eines Wärmetauschers die erzeugte Wärme abgegeben wird. Damit die Solarthermie effektiv funktioniert, befindet sich der Kreislauf ständig in Bewegung, um am Kollektor jederzeit ein ausreichend großes Aufnahmepotential für die entstehende Wärmeenergie vorzuhalten.

Der Warmwasserspeicher

Ohne Warmwasserspeicher keine Solarthermie. Denn solar entsteht immer dann Wärmeenergie, wenn die Sonne scheint. Diese Phasen decken sich aber in aller Regel nicht mit den Phasen eines hohen Verbrauchs. Deshalb bietet ein Warmwasserspeicher die Möglichkeit, diese Energie in Form von erhitztem Speicherwasser aufzubewahren, bis sie benötigt wird. Die Speichergröße liegt dabei deutlich über der eines normalen Heizungsspeichers, da im Gegensatz zu einer normalen Heizungsanlage kein beliebiges An- und Abschalten der Erzeugung möglich ist.

Die Hauptheizung

Obwohl sie nicht im eigentlichen Sinne zur Solarthermie gehört, kommen Sie nicht ohne eine andere Heizungsanlage aus, die solar unterstützt wird. Andernfalls verfügen Sie nie über eine stabile und zuverlässige Versorgung mit Warmwasser. Heute werden von vornherein abgestimmte Systeme erstellt, die mit einer solaren und einer nicht-solaren Komponente arbeiten. Früher wurde die solare Komponente dagegen häufig zu einem späteren Zeitpunkt an bestehenden Gas- oder Ölheizungen nachgerüstet.

Welche Heizung macht mit einer Solaranlage Sinn?

Nun stellt sich die Frage, welche andere Heizungsanlage sinnvoll erscheint, wenn Sie Warmwasser mit einer Solaranlage erzeugen wollen. Nicht alle Systeme lassen sich tatsächlich zielführend kombinieren. Um solar erfolgreich Energie zu erzeugen, sollten Sie auf einige relevante Zusammenhänge achten:

Gegenläufige Leistungsmaxima

Wird eine Solaranlage mit einem anderen umweltabhängigen System kombiniert, ist die Gesamtkonzeption dann besonders wirkungsvoll, wenn die maximale Leistung nicht bei identischen, sondern bei gegenläufigen Rahmenbedingungen vorliegen. Eine Kombination mit einer Luftwärmepumpe erscheint beispielsweise wenig sinnvoll, da diese bei Kälte besonders wenig effizient arbeitet. Auch die solaren Erträge sinken statistisch über den Winter, sodass eine Ergänzung nur bedingt wirkungsvoll ist. Da es kaum ein System gibt, das bei geringen solaren Erträgen effektiv ist, sollte die Hauptheizung zumindest umweltunabhängig agieren. Typische Komponenten sind daher Holz- oder Pelletheizungen oder unter Umständen für die Basislast Erd- oder Wasserwärmepumpen.

Solarthermie und fossile Brennstoffe

Fossil befeuerte Heizungen stehen über kurz oder lang vor dem Aus. Allerdings gibt es im Bestand nach wie vor unzählige dieser Systeme. Und natürlich lohnt genau hier die Erzeugung von Warmwasser über solar betriebene Anlagen. Denn jede Kilowattstunde im Warmwasser, die über die Sonne erzielt wird, wird weniger in Form von Öl oder Gas mit entsprechenden Abgasen bewerkstelligt. Und da fossile Heizungen völlig wetterunabhängig agieren, wird die solare Unterstützung zum echten Gewinngeschäft.

Warmwasserbereitung über Photovoltaik – kein Standard, aber eine Alternative

Zuletzt sollten Sie eine weitere Möglichkeit im Hinterkopf haben, Warmwasser mit einer Solaranlage zu erzeugen. Die direkte solarthermische Wärmeerzeugung ist sehr effektiv, aber eben auf warmes Wasser beschränkt. Heute spielt auch das Thema Photovoltaik eine immer größere Rolle. Auch hier besteht die Möglichkeit der nachhaltigen Wärmeerzeugung. Und das ohne groß dimensionierten Warmwasserspeicher. Erzeugen Sie Ihre eigene elektrische Energie aus Sonnenlicht, können Sie diese beispielsweise über Durchlauferhitzer ebenso in warmes Brauchwasser umsetzen. Und auch das völlig emissionsfrei. Gerade im Bestand können diese eher ungewöhnlichen Wege manchmal der Schlüssel zu einer effizienten und zielführenden Lösung sein.

Warmwasser mit einer Solaranlage erzeugen – So gelingt die nachhaltige Warmwasserbereitung

Warmwasser auf solarem Wege zu erzeugen, ist heute eine weit verbreitete und in vielerlei Hinsicht sinnvolle Option. Solarthermie ist seit vielen Jahrzehnten erprobt und damit leistungsfähig, effizient und einfach im Unterhalt. Kombinieren Sie Ihre Solaranlage mit anderen Systemen und binden Sie Ihre Solarkollektoren optimal in Ihr haustechnisches Gesamtsystem ein. Dann kann auch eine bestehende Altanlage in Verbindung mit einer Solaranlage – möglicherweise sogar mit fossilen Brennstoffen – zum nach wie vor tragbaren und selbst aus ökologischer Sicht immer noch sinnvollen System werden.