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Warmwasser durch Photovoltaik ▷ Neue Wege für die Nutzung von Solarstrom

Author's iconSophia Reker
Wissenswertes
24. AugustLesezeit 8 Minuten
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Mit der Solaranlage Warmwasser aufbereiten – so geht’s!

Die Energiepreise steigen 2022 in bisher unerreichte Höhen. Zudem bringt der Klimawandel veränderte Bedingungen mit wärmeren und teils sonnigen Wintern. Da wird es immer wichtiger, den Verbrauch fossiler Energieträger wie Gas und Öl zu verringern und sich die veränderten Umweltbedingungen im Sinne der Energiewende zu Nutze zu machen. Erfahre in diesem Beitrag, warum nicht nur Solarthermie-Anlagen für Warmwasser sorgen können und warum Deine Photovoltaik-Anlage sich im Herbst und Winter sogar besser zur Warmwasserbereitung eignet.

Solarenergie für Warmwasser: Ist Solarthermie die Lösung?

Ähnlich wie beim Thema Heizung denken die meisten bei “Solar & Warmwasser” zuerst an die klassische Solarthermie-Anlage. Gerade im Winter können die Kollektoren der Solarthermie allerdings kaum Warmwasser, das auch beim Heizen eine große Rolle spielt, erzeugen – bei Photovoltaikanlagen sieht das allerdings ganz anders aus. 

Wenn Du Dich speziell über die Heizungsunterstützung mit der Hilfe der Sonnenenergie informieren möchtest, empfehlen wir Dir unseren Beitrag zur Solarheizung.

Generell können Solarthermieanlagen zur Warmwasserbereitung und zur Heizung eingesetzt werden. Im Gegensatz zur Photovoltaik, mit der Strom erzeugt wird, nutzt die Solarthermie die Energie der Sonne zur direkten Deckung des Wärmebedarfs im Haushalt. Dabei kommen sogenannte Solarkollektoren zum Einsatz, in deren Röhren Wasser und Frostschutzmittel von Sonnenwärme erhitzt werden. Um die Sonnenstrahlen aufzunehmen, dient ein Metallblech mit verschiedenen dunkelfarbigen Beschichtungen als Solarabsorber. Hierbei ist eine entsprechende Dämmung notwendig, da die erhitzte Solarflüssigkeit über ein Rohrsystem in den Keller des Hauses geleitet wird und dort die Temperatur des Brauchwassers im Warmwasserspeicher erhöht.

Aufgrund der Einbindung in das System zur Wärme- und Wasserversorgung des Hauses sind Solarthermieanlagen deutlich komplizierter zu installieren als Photovoltaikanlagen. Eine Stecker-Solaranlage, wie Du sie bei priwatt bekommst, kann nach ihrer Anmeldung einfach vor Ort aufgebaut und über die Steckdose an das Hausnetz angeschlossen werden. Unser Beitrag zum Photovoltaik-Aufbau erklärt Dir alles in wenigen Minuten.

Solarthermie glänzt (nur) im Sommer

Mit trockeneren und damit oft sonnigeren Monaten im Sommer bedingt der Klimawandel in Deutschland die steigende Effektivität von Solaranlagen aller Art. In dieser Zeit werden zudem deutlich geringere Mengen warmes Wasser für Heizung, warmes Duschen etc. benötigt. Bei einem Wirkungsgrad zwischen 50% und 80% ist die Solarthermieanlage im Sommer bei entsprechender Größe damit im Stande, für die Deckung des Warmwasserbedarfs eines Haushalts zu sorgen.

Und gerade wenn es darum geht, im Privatbereich die Energiewende voranzubringen, leistet eine Solarthermieanlage durchaus ihren Anteil. Die Kosten für Gas und Öl und damit für die Aufbereitung von Warmwasser steigen weiter, wodurch auch der finanzielle Nutzen der Anlage zunimmt. Außerdem wird mit der Einsparung der fossilen Brennstoffe die Umwelt entlastet. Solange genug Sonnenlicht vorhanden ist, das die Kollektoren der Solarthermieanlage erreicht, kann diese also ein nützliches Instrument zur Warmwasserbereitung sein – allerdings hat der Sommer auch irgendwann ein Ende.

Fehlende Flexibilität und fehlendes Sonnenlicht – die Probleme der Solarthermie-Anlage

Bei der Frage, ob sich die klassische Solarthermie-Anlage auch ganzjährig lohnt, müssen verschiedene Aspekte betrachtet werden. Solarthermie kommt generell in Kombination mit konventionellen Wärmeerzeugern wie der Gas- oder Ölheizung und einem damit verbundenen Pufferspeicher vor. Das heißt, dass eine Solarthermie-Anlage und ihre Kollektoren eine gewisse Größe haben müssen, um tatsächlich rentabel zu sein. Selbst wenn also die nötige Dachfläche für die Installation der Solarkollektoren vorhanden ist, muss für die Anlage noch ein Preis von einigen Tausend Euro bezahlt werden. Bereits das Nachrüsten einer Solarthermie-Anlage am eigenen Haus sollte somit gut durchdacht sein, da das entsprechend notwendige Rohrsystem vom Dach bis in den Keller zudem einer komplizierten Installation bedarf.

Leichter wird die Entscheidung, wenn Du zur Miete wohnst: Die wenigsten VermieterInnen geben einer Solarthermie-Nachrüstung statt und eine einfache Plug & Play-Lösung wie unsere Stecker-Solaranlagen, die Du problemlos am Balkon oder im Garten anbringen kannst, gibt es für die Solarthermie nicht. Zudem stehen eine Amortisationsdauer von häufig über 15 Jahren und ein verhältnismäßig hoher Wartungsaufwand zu Buche. Im Vergleich zur Mini-Solaranlage, die sich bereits nach 5-10 Jahren amortisiert und nahezu keinen Wartungsaufwand mitbringt, spricht also wenig dafür, eine Solarthermie-Anlage als Nachrüstung vorzuziehen.  

Außerdem ist die Erzeugungsleistung der Kollektoren im Gegensatz zu Photovoltaik-Modulen im Winter um einiges geringer. Das liegt am hervorragenden Schwachlichtverhalten monokristalliner Module, die aus der schwächeren Sonneneinstrahlung das Maximum herausholen. Gerade dann, wenn sie zur Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung am meisten gebraucht wird, schwächelt die Solarthermie-Anlage also. Für eine Solaranlage, die auch im Winter noch gute Erträge erzielt, solltest Du dementsprechend auf Photovoltaik mit monokristalliner Zelltechnologie zurückgreifen, die auch die Stecker-Solaranlagen von priwatt beinhalten. 

Schau Dir dazu auch unseren Beitrag an, in dem Du mehr zu den Erträgen einer Solaranlage im Winter erfährst.

Solar & Warmwasser: Wie kann Photovoltaik zur Brauch- und Trinkwassererwärmung beitragen?

Photovoltaikanlagen erzeugen Strom mit Hilfe von Sonnenenergie. Dabei wird das einfallende Sonnenlicht von den Modulen der Solaranlage aufgenommen und von einem Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt, bevor dieser in das hauseigene oder öffentliche Stromnetz eingespeist werden kann. Wenn Du mehr darüber wissen möchtest, findest Du in unserem Blogbeitrag zum Thema Photovoltaik-Funktion alle Details, die es von der Erzeugung des Solarstroms bis zu seiner Nutzung zu wissen gilt.

In der Regel findet Solarstrom Verwendung bei der Versorgung der Verbrauchsgeräte im und am Haus. Darunter fallen beispielsweise der Kühlschrank, der Fernseher und die Waschmaschine. Im Fall von Stecker-Solaranlagen heißt das, dass der eingespeiste Solarstrom den passiven Teil und einen Teil des aktiven Strombedarfs des Haushalts deckt und nur die zusätzlich benötigte Menge aus dem öffentlichen Netz hinzugezogen wird.

Zurecht fragst Du Dich jetzt vielleicht: Wie kann ich aber die Solaranlage für Warmwasser verwenden? Dafür gibt es vor allem zwei Lösungen, mit denen wir Dich im Folgenden vertraut machen möchten.

Die Energie der Sonne für die Wärmepumpe nutzen

Die erste Möglichkeit, um Solaranlagen zur Warmwasserbereitung heranzuziehen, ist den Solarstrom für den Betrieb einer Luft/Wasser-Wärmepumpe zu verwenden. Diese Pumpe verwendet wenig überraschend Luft als Wärmequelle, um das Heizungswasser oder Trinkwasser zu erwärmen. Dabei wird die Wärmeenergie der Luft genutzt, indem mit einem Ventilator die Außenluft in einen Wärmeübertrager gedrückt wird. Dieser ist mit dem sogenannten Verdampfer der Wärmepumpe verbunden. Verdampfer sorgen getreu ihres Namens für das Verdampfen eines Kältemittels und die damit verbundene Freisetzung der Wärme aus der Außenluft. Ein weiterer Wärmeüberträger leitet die Wärme dann, nachdem das Kältemittel der Pumpe im Kondensator wieder flüssig wird, in Deinen Warmwasserspeicher. Vom Speicher aus kann das Warmwasser entweder zur Heizungsunterstützung genutzt werden oder im Falle eines Kombispeichers auch als Trinkwasser dienen.

Auch Mini-Solaranlagen können dabei direkt an die Pumpe angeschlossen werden, um diese mit Strom zu versorgen. Gleichermaßen kann die Wärmepumpe über ein Kontroll-Panel, aber auch zusätzlich mit Netzstrom oder anderweitig gespeicherten Strom versorgt werden. Gerade für solche Zwecke bietet sich auch die Nutzung von Stromspeichern an, mit denen der erzeugte Strom aus Solaranlagen für den späteren Gebrauch aufbewahrt werden kann. Für die Anschaffung derartiger Speicher müssen derzeit leider noch verhältnismäßig hohe Kosten von mehreren Tausend Euro kalkuliert werden. Bei einer Lebenszeit von maximal 20 Jahren macht das die Speichersysteme nicht zu einer rentablen Investition. Mit dem Fortschritt der Technik und einer zunehmenden Breite der Anbieter kann sich das in den nächsten Jahren allerdings ändern.

Solaranlage-Warmwasser-Set: Mit Solar-Heizstäben für warmes Wasser sorgen

Als zweite Variante bietet sich Dir die Möglichkeit, den selbst erzeugten Solarstrom direkt für die Versorgung von speziellen Heizstäben für den Warmwasserspeicher zu verwenden. Falls Dein Pufferspeicher freie Steckplätze hat, kannst Du so eine zusätzliche Heizung für das Wasser im Inneren einbauen. Schraube dazu einfach die Heizkörper über Einschraubmuffen in die freien Plätze des Tanks. Sollte Dein Warmwasserspeicher keine freien Plätze bieten, gibt es zudem die Möglichkeit, einen Photovoltaik-Warmwasserbereiter dazu zu kaufen, der direkt für zwei Heizstäbe ausgelegt ist. 

Generell funktioniert die Warmwasserbereitung mit Solar-Heizstäben aber immer gleich: Ein Heizstab wird in die obere Zone des Pufferspeichers eingeschraubt, der das Wasser in der Nähe des Warmwasseranschlusses aufheizt und so eine schnellere Warmwasserbereitstellung gewährleistet. Dieser Stab wird priorisiert mit Solarstrom betrieben, nutzt darüber hinaus aber auch Netzstrom, wenn die Energie der Sonne nicht ausreicht. Ein zusätzlicher Heizstab kann währenddessen in die untere Zone des Speichers eingeschraubt werden. Sobald die obere Zone dann die Zieltemperatur erreicht hat, schaltet das verbundene Kontroll-Panel auf den unteren Heizstab um. Lediglich durch Solarstrom betrieben, kann so die zusätzliche Energie im Wasser gespeichert werden.

Im Gegensatz zur Solarthermie, bei deren Nachrüstung Rohre installiert werden müssen, kannst Du die Heizkörper selbst an Deine Stecker-Solaranlage anschließen. Du brauchst dazu nicht einmal einen Wechselrichter, sondern kannst direkt den Gleichstrom der Solarmodule für das Heizen der Stäbe nutzen. Durch die zusätzliche Anschlussmöglichkeit an das Hausstromnetz bietet sich Dir somit die ideale Möglichkeit, Deine Solaranlage in die Aufbereitung von Warmwasser einzubinden.

FAQ: Weitere Infos zu Solar & Warmwasser

Wann lohnt sich eine Solaranlage für Warmwasser?

Solarthermieanlagen amortisieren sich erst nach ca. 15 Jahren. Stecker-Solaranlagen erwirtschaften ihre Kosten hingegen schon in 5-10 Jahren. Auch sie nutzen die Sonnenenergie, erzeugen allerdings Strom. Dieser Solarstrom kann dann mit verschiedener Technik zur Aufbereitung von Warmwasser oder zur Heizungsunterstützung verwendet werden. 

Wie viel kostet eine Solaranlage für Warmwasser?

Für eine Solarthermieanlage fallen bei einer fünf Quadratmeter großen Fläche der Kollektoren schnell Kosten von mehr als 3000 Euro an. Beginnend bei 500 Euro liegen die Angebote für eine Mini-PV-Anlage deutlich darunter. Zudem ist ihre Montage leichter und mit einer Wärmepumpe oder Solarheizstäben kann auch mit ihr Warmwasser erzeugt werden.

Wird eine Solaranlage für Warmwasser gefördert?

Die Förderung von Solaranlagen ist neben dem Bundesland auch abhängig von den gesetzlichen Regelungen der Kommunen und Regionalverbände. Häufig ist die Förderung dabei an spezielle Bedingungen geknüpft, über die Du Dich am besten vor Ort in deiner Gemeinde informierst. Bei Stecker-Solaranlagen bis 600 Watt ist zudem eine vereinfachte Anmeldung beim Netzbetreiber möglich, bei der priwatt Dich unterstützt.

Wie warm wird das Wasser mit Solar?

Solar-Heizstäbe, die in den Warmwasserspeicher eingeschraubt werden, erhitzen das Wasser im Speicher in der oberen Zone bis auf 60°C. Dabei wird die Energie aus der Solaranlage als Betriebsquelle priorisiert, sodass die schnelle Bereitstellung von Warmwasser bei gleichzeitiger Einsparung der Energiekosten gewährleistet wird.

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Sophia Reker

Erfolgreich abgeschlossenes Bachelor-Studium des Wirtschaftsingenieurwesens in Hamburg und Master-Studium der Energie-, Gebäude- und Umwelttechnik in Leipzig mit Schwerpunkten auf Solartechnik und vernetzte Energiesysteme. Sie ist seit 2014 im redaktionellen Umfeld tätig und verfasst seit 2020 Fachartikel über die Energiewende und was private Verbraucher tun können.

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