Solar-Warmwasser: Aufbau, Planung, Kosten und Förderung

Wie funktioniert die Solar-Warmwasserbereitung?

Eine Solaranlage zur Warmwasserbereitung fängt das Licht der Sonne auf und wandelt dieses in nutzbare Wärme um. Die Technik, die es in einfachster Form schon seit dem 18. Jahrhundert gibt, besteht heute aus Kollektoren, einem Solarnetz und einem Warmwasserspeicher. Wie das genau funktioniert, zeigen die folgenden Schritte:

1. Solarkollektoren wandeln Sonnenstrahlung in Wärme um
2. Rohrnetz transportiert Wärme ins Haus
3. Warmwasserspeicher für Solar bevorratet warmes Trinkwasser

Schritt 1: Solarkollektoren wandeln Strahlung in Wärme um

Den Kollektoren kommt eine der wichtigsten Aufgaben einer Solar-Warmwasseranlage zu. Denn sie fangen das Licht der Sonne auf und wandeln die enthaltene Strahlung in nutzbare Wärme um. Je nach Bauart unterscheidet man dabei:

• Flachkollektoren
• Vakuumröhrenkollektoren
  

Während einfache  Flachkollektoren  aus einem gedämmten Kasten bestehen, setzen sich  Röhrenkollektoren  aus mehreren einzelnen Röhren zusammen. Diese sind jeweils von einem Vakuum umgeben, das wie bei einer Thermoskanne für besonders niedrige Energieverluste sorgt.  Vakuumröhrenkollektoren gewinnen auf der gleichen Fläche mehr Energie als Flachkollektoren. Sie eignen sich daher immer dann, wenn der Platz knapp ist oder die Bedingungen vor Ort nicht optimal sind.

Schritt 2: Rohrnetz transportiert die Energie im Haus

Das Rohrnetz einer Anlage für Solar-Warmwasser führt von den  Warmwasserkollektoren  zum Speicher. Es wird von der  Solarflüssigkeit  (Gemisch aus Frostschutzmittel und Wasser) durchflossen und sorgt für den Transport der solaren Wärme vom Dach zum Speicher. Das Netz enthält außerdem Bauteile wie das Ausdehnungsgefäß, das Sicherheitsventil oder die  Solarpumpe, ohne die ein sicherer und zuverlässiger Betrieb kaum möglich wäre.

Schritt 3: Warmwasserspeicher bevorratet warmes Trinkwasser

Der Warmwasserspeicher für Solarthermie besteht aus einem mit Trinkwasser gefüllten Behälter. Er wird über die Solar-Warmwasseranlage mit Wärme versorgt und gibt warmes Trinkwasser bei Bedarf an die Entnahmestellen im Haus ab. Damit das auch funktioniert, wenn die Sonne einmal nicht scheint, wird er zur Sicherheit zusätzlich von einer konventionellen Heizungsanlage mit Wärme versorgt. Typisch ist dabei die Kombination einer  Gasheizung mit Solar. Eine starke Dämmung sorgt darüber hinaus dafür, dass möglichst wenig Energie entweicht, wenn warmes Wasser durch Sonnenenergie erzeugt wird.  

Solaranlagen für Warmwasser richtig planen

Neben dem individuellen Aufbau einer Solaranlage für Warmwasser spielt deren Größe eine wichtige Rolle. Diese hängt  neben den örtlichen Gegebenheiten vor allem vom Warmwasserbedarf im Haus ab. Auch wenn bei der Dimensionierung einer Anlage zur Warmwasserbereitung mit Solar von einer Bedarfsabdeckung von 60 Prozent ausgegangen wird: Die optimal berechneten Anlagen zur Warmwasserbereitung mit Sonnenenergie decken in den heißen Monaten des Jahres den Warmwasserbedarf eines Haushalts zu 100 Prozent ab. In den kühleren Monaten erfolgt die Versorgung zusätzlich über das Hauptheizsystem des Gebäudes. Wobei die Solaranlagen so gesteuert sind, dass im ersten Schritt der Bedarf über die Warmwasserbereitung solar gedeckt wird. Reicht dies für den Warmwasserverbrauch nicht aus, ergänzt die Heizanlage den restlichen Bedarf.

Wie groß sollten die Kollektoren geplant werden?

Bei der Berechnung der Anlagengröße wird von einem Verbrauch von 50 Litern Warmwasser pro Person im Haushalt ausgegangen. Diese Menge deckt ein Kollektor in der Größe von 0,8 bis 1,5 Quadratmetern. Die Kollektoren der Solarthermie sollten auf jeden Fall so groß sein, dass sie genügend Energie für die Warmwasserbereitung ernten können. Für die richtige Dimensionierung kommt es dabei nicht nur auf die Art der Solarkollektoren an. Vakuumröhrenkollektoren erreichen auf gleicher Fläche zum Beispiel höhere Erträge als Flachkollektoren. Es kommt auch auf die Ausrichtung, die Neigung und die Verschattung des Daches an. Als Daumenwert kann man dabei von folgenden Werten ausgehen:

• Flachkollektoren: etwa 1,0 bis 1,2 Quadratmeter je Person
• Vakuumröhrenkollektoren: etwa 0,8 bis 1,0 Quadratmeter je Person

Wie groß sollte der Trinkwasserspeicher geplant werden?

Da warmes Wasser meist dann benötigt wird, wenn die Sonne gerade nicht scheint, muss die kostenfreie Solarwärme gesammelt und bis zum Bedarf vorgehalten werden. Diese Aufgabe übernimmt der Brauch- oder  Warmwasserspeicher. Um auch an dunklen Tagen ausreichend Energie bereithalten zu können, sollte er in Wohngebäuden mindestens den doppelten Tagesbedarf an warmem Wasser beinhalten. Ausgehend von 50 Litern Warmwasser pro Person muss das Speichervolumen des Wärmespeichers demnach zwischen 70 und 100 Litern liegen.  

Richtig dimensioniert ist eine Solaranlage  äußerst effizient

Da der Warmwasserverbrauch sehr individuell ist, erfolgt die Ermittlung des täglichen Verbrauchs im Idealfall durch das Ablesen einer installierten Warmwasseruhr. Denn ist die Anlage zur Bereitung von Solar-Warmwasser zu klein dimensioniert, kann dies genauso wenig effizient sein wie bei einer zu großzügigen Dimensionierung.  Durch die vergleichsweise einfache Anlagentechnik weist die Wasserbereitung mit Solar so gut wie keine Nachteile auf. Richtig dimensioniert ist sie äußerst effizient. Denn sie schont die Umwelt durch einen geringeren Verbrauch fossiler oder nachwachsender Ressourcen. Außerdem produziert sie mit Ausnahme des Verbrauchs elektrischer Energie keine Emissionen.  

Die Kosten und Einsparungen der Solar-Warmwasserbereitung

Eine typische Solaranlage zur Warmwasserbereitung im Einfamilienhaus hat eine Kollektorfläche von vier bis fünf Quadratmetern und einen Warmwasserspeicher von rund 300 Litern. Abhängig vom regionalen Preisgefüge entstehen dabei Kosten von:

• 1.500 bis 2.500 Euro für Kollektoren
• 800 bis 1.000 Euro für Warmwasserspeicher
• 1.200 bis 1.500 Euro für Rohre, Armaturen und Montage

Insgesamt belaufen sich die Kosten für die Bereitung von Solar- Warmwasser damit auf rund 3.500 bis 5.000 Euro. Natürlich gilt auch hier, dass die Preise mit zunehmender Anlagengröße steigen. Möchten Sie  zukünftig Ihr Warmwasser durch die Sonne erzeugen, erstellt Ihnen Ihr Installateur unter Berücksichtigung aller Gegebenheiten ein individuelles Angebot.  

Einsparungen der Solarthermie zur Trinkwassererwärmung

Je nachdem, wie groß die Technik ausgelegt ist, senkt sie die jährlichen Heizkosten um 150 bis 250 Euro. Berücksichtigt man die mögliche Förderung, kann sich Solar-Warmwasser dabei nach etwa zwölf Jahren rechnen. Über einen Zeitraum von 20 Jahren sind darüber hinaus Einsparungen von rund 2.000 Euro möglich.

Fördermittel für Solaranlagen zur Warmwasserbereitung

Im Rahmen der Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) fördert der Staat den Einbau oder die Erweiterung einer Solaranlage zur Warmwasserbereitung mit einem attraktiven Zuschuss sowie einem optionalen Ergänzungskredit. Wichtig ist, dass Sie diesen rechtzeitig vor der Vergabe von Liefer- und Leistungsverträgen beantragen. Wie das funktioniert und wie hoch die aktuellen Konditionen sind, erklären wir im Beitrag zur Förderung der Solarthermie.  

Übrigens: Haben Sie den Antragszeitpunkt verpasst, bleibt Ihnen die steuerliche Förderung der Solaranlage. Mit dieser können Sie einen Teil der Sanierungskosten verteilt über einen Zeitraum von drei Jahren steuerlich geltend machen. Anders als bei der BEG-Förderung ist das auch nachträglich möglich.

Nur bedingt Solar-Warmwasser für Wasch- und Spülmaschine

Möchten Sie warmes Wasser durch Sonnenenergie erzeugen, um beim Betrieb von Wasch- und Spülmaschine zu sparen? Im Vorfeld sollten Sie einige Dinge beachten. Damit die Wäsche bei Programmen mit niedriger Temperatur vor zu heißem Wasser geschützt ist, das direkt aus der Anlage kommt, ist beispielsweise ein Vorschaltgerät zu empfehlen. Dieses begrenzt die Temperatur, muss aber vor jedem Waschgang eingestellt werden. Verfügt die Maschine über einen eigenen Warmwasseranschluss, wird ein solches Gerät nicht zwingend benötigt. Geschirr ist da weniger empfindlich. Es gilt allerdings darauf zu achten, dass den Kaltwasseranschluss der Spülmaschine für hohe Temperaturen zugelassen ist.