Warmwasser Solar – Solaranlage für Warmwasserbereitung nutzen

Inhaltsverzeichnis:

• Solar Warmwasser im Überblick: Vorteile & Nachteile
• Die Funktion von Warmwasser-Solaranlagen
• Exkurs Heizwasser: Solarthermie-Anlage als Heizungsunterstützung
• Kosten für Warmwasser durch Solarenergie
• Kollektorarten und ihre Preise
• Kosten für den Solarspeicher
• Welche Ersparnisse sind möglich?
• Fördermittel: Solaranlage für Warmwasser
• Voraussetzungen & Planung der Solaranlage
• Warmwasser: Verbrauch ermitteln
• Größe der Solarkollektoren bestimmen
• Solarspeicher: Die optimale Größe
• Weitere Voraussetzungen beachten
• Fazit: Lohnt sich Warmwasser durch Solarenergie?

In der folgenden Tabelle finden Sie einen ersten Überblick über die Vorteile und Nachteile einer Solaranlage, die der Brauchwassererwärmung dient:

Im Gegensatz zu Photovoltaik-Anlagen, die Strom aus Solarenergie gewinnen, dienen thermische Solaranlagen der Warmwasserbereitung mittels Solarenergie. Solarthermie als zusätzliche Heizungsunterstützung (Solarheizung) ist mitunter ebenfalls eine lukrative Möglichkeit, um Heizkosten zu senken, die Sie bereits während der Planung berücksichtigen sollten.

Für die Erwärmung Ihres Brauchwassers benötigen Sie Solarkollektoren, die üblicherweise auf dem Dach Ihres Hauses installiert werden. Die Wärme der aufgefangenen Solarenergie gelangt über eine spezielle Wärmeträgerflüssigkeit im Kreislaufsystem zu Ihrem Wärmespeicher. Hier sorgt ein Wärmetauscher dafür, dass die Wärme auf das Brauchwasser übertragen wird. Im Puffer gespeichert, ist das Warmwasser anschließend für Ihren Haushalt nutzbar.

Die spezielle Regelungstechnik des Systems reguliert die Temperatur des Wassers. Ein zusätzlicher PV-Heizstab kann je nach Bedarf eine geeignete Ergänzung darstellen. Dadurch ist eine weitere Erwärmung des Wassers im Speicher möglich.

Je nach Standort, Wetter, Ausrichtung der Solarkollektoren und Auslegung der Solaranlage kann sie eine hohe Effizienz erreichen und im Sommer bis zu 100 Prozent der Warmwassererzeugung abdecken. Einsparungen von Heizkosten sind die Folge. Darüber hinaus ist eine Solarthermie-Anlage eine umweltfreundliche Alternative zu fossilen Brennstoffen und einer herkömmlichen Warmwasserbereitung.

Ähnlich wie zur Brauchwassererwärmung haben Sie die Möglichkeit, auch Ihre Heizung durch eine thermische Solaranlage zu unterstützen. Dadurch ist eine Abdeckung des Wärmebedarfs von 20 bis 30 Prozent über das gesamte Jahr gerechnet erreichbar.

Dies erfordert im Vorfeld jedoch genaue Berechnungen Ihres Wärmebedarfs. Wichtig: Damit die Heizung wirtschaftlich und effizient arbeitet, ist es zwingend notwendig, dass Sie im Vorfeld Ihren Bedarf berechnen und die Solaranlage genau darauf auslegen. Denn da Sie für die zusätzliche Heizungsunterstützung mehr Wasser erwärmen müssen, benötigen Sie nicht nur einen größeren Solarspeicher, sondern darüber hinaus eine größere Fläche an Solarpaneelen.

Die Kosten für die Solarthermieanlage zur reinen Erwärmung Ihres Trinkwassers und ihre notwendigen Komponenten belaufen sich bei der Anschaffung und Installation auf durchschnittlich 4.000 bis 6.000 Euro. Ausschlaggebend für den konkreten Preis sind die Auslegung der Anlage, die Größe der Solarfläche und des Speichers sowie des gewählten Herstellers und des Fachbetriebs.

Die gewählte Größe Ihrer Solaranlage für Warmwasser ist abhängig von Ihrem Verbrauch. Je nach Personenanzahl im Haus und Ihrem Wasserverbrauch variieren die Kosten. Folgende Tabelle zeigt Ihnen ein mögliches Rechenbeispiel eines Drei-Personen-Haushalts:

Wichtig: Bereits während der Planungsphase sollten Sie sich Gedanken über Ihren Bedarf an Warmwasser sowie die künftige Bedarfsentwicklung machen. Stellen Sie sich die Frage, ob sich diese in den kommenden Jahren verändern wird, beispielsweise durch Familienplanung, eine Untervermietung oder anderen Veränderungen Ihrer Lebensumstände. Um Kosten für ein mögliches Nachrüsten zu vermeiden, ist diese Fragestellung bereits vor der Montage von Solarthermie sinnvoll.

Die benötigte Wärme für Ihr Trinkwasser trifft in Form von Solarstrahlung auf die Solarkollektoren auf Ihrem Dach. Dabei unterscheiden sich verschiedene Arten von Kollektoren. Flachkollektoren und Röhrenkollektoren unterscheiden sich zum einen in ihrer Effizienz, zum anderen in ihrem Preis.

Je nachdem, wie groß Ihr Haushalt ist und wie hoch Ihr individueller Warmwasserverbrauch ausfällt, rechnen Sie im Schnitt mit 60 bis 80 Litern Warmwasser pro Person am Tag. Dabei sind bereits regnerische Tage und ein Wasserbedarf in der Nacht eingerechnet. Der Puffer stellt sicher, dass stets ausreichend Warmwasser vorhanden ist. 

Für die Berechnung der Kollektorfläche Ihres Haushalts können Sie sich an folgender Faustformel orientieren: 1,5 Quadratmeter bei Flachkollektoren pro Person oder ein Quadratmeter bei Röhrenkollektoren. Die durchschnittlichen Kosten für einen Quadratmeter Kollektorfläche liegen bei:

• Flachkollektoren: etwa 300 Euro
• Röhrenkollektoren: etwa 600 Euro

Ebenfalls abhängig von der Personenanzahl und dem individuellen Verbrauch ist die Größe des Wärmespeichers. Als Faustformel rechnen Sie hier je nach geplanter Kollektorfläche mit etwa 60 Litern pro Quadratmeter bei Flachkollektoren und etwa 80 Litern bei Röhrenkollektoren.

Am Beispiel eines Drei-Personen-Haushalts ergibt sich bei dieser Beispielrechnung eine Speichergröße von etwa 300 Litern. Durchschnittliche Kosten belaufen sich hierbei auf etwa 1.200 Euro.

Warmwasser-Solaranlagen decken nicht Ihren kompletten Warmwasserbedarf ab! Das resultiert aus der Tatsache, dass die Dauer und Intensität der Sonnenstrahlung im Sommer deutlich höher ist als im Winter. Doch speziell zu Zeiten, in denen die Sonne weniger scheint, benötigen Sie die Wärme. Eine ungleich gewichtete Bedarfsdeckung ist die Folge.

Mehr zur Wirtschaftlichkeit von Solaranlagen im Winter hören Sie in unserer Podcastfolge “Photovoltaik im Winter”:

Nutzen Sie eine Solarthermie-Anlage für die Warmwasserbereitung, haben Sie die Möglichkeit, Ihren Bedarf im Sommer bis zu 100 Prozent zu decken. Aufgrund der geringeren Solarstrahlung im Winter reduziert sich der Wert in dieser Jahreszeit. Es ergibt sich eine durchschnittliche Bedarfsdeckung von 60 Prozent über den gesamten Jahresverlauf gerechnet. Dabei ist zu beachten, dass die konkrete Effizienz Ihre Anlage sowohl von ihrer Auslegung als auch dem Standort und dem Wetter sowie weiterer Voraussetzungen abhängig ist.

Abhängig von der Größe und Auslegung Ihres Systems, den daraus resultierenden Kosten, den Preisen für Brennstoffe sowie der Nutzungsdauer ergibt sich ein durchschnittlicher Zeitraum von etwa 15 bis 20 Jahren, bis sich die Solarthermie-Anlage amortisiert hat.

Eine lukrative Förderung für Solarthermie senkt die Anschaffungskosten. Sie haben hier die Möglichkeit, die Installation einer thermischen Solaranlage sowohl für Warmwasser als auch zur Heizungsunterstützung bei der KfW fördern zu lassen. Dies ist jedoch nur im Rahmen einer umfassenden energetischen Sanierung zum Effizienzhaus möglich. 

Alternativ bietet die Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) einen Fördersatz von 25 Prozent für Solarkollektoranlagen. 

Hinweis: Dient Solarthermie bei Ihnen zusätzlich der Heizungsunterstützung, erhalten Sie einen zusätzlichen Bonus von zehn Prozent, wenn Sie sich dafür entschließen, Ihre alte Öl-, Gas-, Kohle- oder Nachtspeicherheizung auszutauschen. Das ergibt einen maximalen Fördersatz von 35 Prozent. Die Fachplanung und Baubegleitung erhält Fördermittel von 50 Prozent.

Die folgende Tabelle zeigt Ihnen eine mögliche Beispielrechnung für die Bereitung von Warmwasser durch eine Solaranlage:

Bedenken Sie: Die konkreten Kosten und die daraus resultierende Ersparnis durch Fördermittel hängen sowohl von Ihrem Bedarf und der Auslegung der Anlage als auch dem Fachbetrieb und dem Hersteller ab.

Bei der Planungsphase von Solaranlagen gibt es verschiedene Aspekte und Voraussetzungen, die Sie berücksichtigen sollten:

Ein wichtiger Punkt bei ersten Überlegungen zur Anschaffung von Solarthermie-Anlagen ist die Ermittlung Ihres Warmwasserbedarfs im Vorfeld. Abhängig davon berechnen Sie sowohl die Größe der Kollektorfläche sowie welchen Pufferspeicher Sie benötigen. Wichtig: Fragen Sie sich ebenfalls, ob sich Ihr Verbrauch in nächster Zeit aufgrund von Familienplanung oder anderweitigen Änderungen Ihrer Lebensumstände ändern wird, um Folgekosten für eine Umrüstung zu vermeiden. Die konkrete Berechnung Ihres Verbrauchs ist wichtig, damit Ihre Solaranlage wirtschaftlich arbeiten kann. Eine schnellstmögliche Amortisation ist die Folge.

Der Bedarf an Warmwasser hängt von der Anzahl der Personen in Ihrem Haushalt sowie dem individuellen Verbrauch ab. Gehen Sie beispielsweise folgenden Fragen nach:

• Wie viele Personen leben in meinem Haus?
• Kommen zeitnah weitere Personen hinzu oder ziehen aus?
• Wird im Haushalt überwiegend geduscht oder gebadet?
• Wie lange wird im Schnitt geduscht?
• Nutzen wir Duschsparköpfe?
• Über wie viel Fassungsvermögen verfügt die Badewanne?
• Nutzen wir eine Geschirrspülmaschine oder waschen wir das Geschirr von Hand?

Orientieren Sie sich an dem groben Richtwert, dass Sie im Schnitt mit etwa 60 bis 80 Litern Warmwasser pro Person am Tag rechnen, sodass ein ausreichend großer Puffer vorhanden ist. Dieser wird etwa in der Nacht oder an regnerischen Tagen wichtig, an denen keine Sonnenstrahlen vorhanden sind und keine Wärme durch die Warmwasser-Solaranlage generiert wird.

Möchten Sie Ihren Verbrauch genau berechnen, empfiehlt es sich anhand des Wasserzählers über einen gewissen Zeitraum die Werte nachzuverfolgen und anschließend auf das Jahr hochzurechnen.

Nachdem Sie den Bedarf an Warmwasser bestimmt haben, berechnen Sie die notwendige Anzahl an Kollektoren, die Sie für die Trinkwassererwärmung benötigen. Hierbei haben Sie unterschiedliche Arten von Solarkollektoren zur Auswahl:

Flachkollektoren sind sehr beliebte Kollektoren, da sie im Vergleich zu anderen einen einfachen sowie robusten Aufbau, eine effektive Wirkung und vergleichsweise geringe Kosten aufweisen. Üblicherweise findet die Montage der Sonnenkollektoren auf dem Dach des Hauses statt, doch alternativ können sie ebenfalls an der Fassade oder im Garten installiert werden. Hinweis: Beachten Sie hierbei die Voraussetzung des Einstrahlwinkels und der Ausrichtung weiter unten im Artikel. Insbesondere für die Trinkwassererwärmung kommen Flachkollektoren zum Einsatz, da sie mit einem Wirkungsgrad von rund 60 bis zu 85 Prozent überzeugen.

Der Vakuumröhrenkollektor besteht aus mehreren Röhren, in denen ein Vakuum herrscht. Dadurch wird ein Wärmeverlust im Röhrenkollektor – anders als bei Flachkollektoren – erheblich gesenkt. Grund dafür ist die Unterbindung der Luftbewegung aufgrund des Vakuums zwischen Absorber und Abdeckplatte. Weiterer Vorteil dieser Solarkollektoren ist, dass sie auch bei einer hohen Temperatur effektiv arbeiten. Vorwiegend für die Solarheizung eignen sich diese Kollektoren jedoch ebenfalls für die Bereitung von Solar Warmwasser. Sie sind jedoch auch mit höheren Anschaffungskosten verbunden. Tipp: Aufgrund ihrer Effizienz eignen sich Vakuumröhrenkollektoren vorwiegend, wenn Sie lediglich über eine kleine Dachfläche verfügen.

Zur Berechnung der Kollektorfläche nutzen Sie folgende Richtwerte:

• Flachkollektoren: etwa 1,5 Quadratmeter pro Person
• Röhrenkollektoren: etwa ein Quadratmeter pro Person

Für einen Vier-Personen-Haushalt ergibt dies eine Fläche von sechs Quadratmetern, wenn Sie sich für Flachkollektoren entscheiden. Eine Dachfläche von etwa vier Quadratmetern benötigen Sie für Vakuumröhrenkollektoren.

Der Solar-Warmwasserspeicher speichert warmes Wasser und bildet damit eine zentrale Komponente des Systems. Durch den Puffer verfügen Sie auch an Tagen, an denen die Sonne nicht scheint, sowie in der Nacht über ausreichend Warmwasser. Anhand des von Ihnen berechneten Warmwasserverbrauchs ermitteln Sie die notwendige Größe des Solarspeichers.

Als Faustformel zur Berechnung rechnen Sie mit einem Fassungsvermögen von mindestens 50 bis 80 Litern pro Quadratmeter Kollektorfläche. Bei einem Vier-Personen-Haushalt mit etwa sechs Quadratmetern Flachkollektoren ergibt sich hieraus ein benötigter Speicher mit etwa 300 bis 480 Litern Fassungsvermögen.

Die Sonneneinstrahlung und deren Energie sind oftmals vom jeweiligen Standort abhängig. In Deutschland sind durchschnittlich 900 Kilowattstunden pro Quadratmeter (im Norden) bis 1.200 Kilowattstunden pro Quadratmeter (im Süden) möglich. Die konkrete Höhe der Sonnenenergie hat einen direkten Einfluss auf den Ertrag von Solaranlagen.

Die Dachausrichtung spielt für Solarthermieanlagen ebenfalls eine wichtige Rolle. Eine Südausrichtung erzielt bei optimalen Bedingungen die höchsten Erträge. Darüber hinaus bieten auch Süd-Ost und Süd-West Ausrichtungen einen lukrativen Nutzen. Bedenken Sie jedoch, dass bereits Abweichungen von 30 bis 45 Grad Ihre Erträge um bis zu fünf Prozent mindern können.

Auch die Dachneigung sollten Sie bei der Installation von Kollektoren beachten. Der optimale Winkel liegt für die Erzeugung von Warmwasser bei 30 bis 50 Grad. Bietet Ihr Dach diese Voraussetzung nicht, haben Sie die Möglichkeit, Aufständerungs- und Nachführsysteme zu nutzen, um den Neigungswinkel zu optimieren.

Eine Verschattung von Solaranlagen sollte unter allen Umständen vermieden werden. Bedenken Sie daher bereits im Vorfeld, ob Bäume, Nachbargebäude oder Berge in der Nähe einen ungünstigen Schatten auf Ihre Kollektoren werfen. Auch Schornsteine, Satellitenschüsseln oder Telefonmasten können für eine unerwünschte Verschattung und damit Einbußen beim Ertrag zur Folge haben. Eine Verschattungsanalyse kann hier Abhilfe schaffen.

Wenn Sie die Anlage auf Ihren individuellen Verbrauch auslegen und die jeweiligen Voraussetzungen beachten, bietet die Nutzung von Solarenergie eine durchaus umweltfreundliche und lukrative Ergänzung zu Ihrem bestehenden Heizsystem. Mithilfe der Solarthermieanlage entlasten Sie Ihre Heizung bei der Bereitstellung Ihres Warmwasserbedarfs und können langfristig Heizkosten einsparen. 

Je nach Personenanzahl im Haushalt, individuellem Verbrauch und Kosten für die Anschaffung sowie der gesparten Brennstoffkosten amortisieren sich Solaranlagen in durchschnittlich 15 bis 20 Jahren. Mit einer Lebensdauer von bis zu mehr als 25 Jahren kann die Nutzung von Sonnenenergie für Warmwasser daher durchaus lohnenswert sein.

Ziehen Sie bereits während der Planungsphase einen Fachbetrieb in Ihrer Nähe mit ein. Dieser beantwortet offene Fragen, schaut sich Ihr Haus an und kann abschätzen, ob alle Voraussetzungen bei Ihnen erfüllt werden. Gemeinsam finden Sie die optimale Lösung für eine effiziente Anlage für stets warmes Wasser.