Warmwasser mit Photovoltaik - Das Wichtigste in Kürze
Die Warmwasseraufbereitung mit Solarstrom ist eine optimale Lösung, um mehr von selbst erzeugten Solarstrom im Haushalt zu nutzen.
- Arten: Der Solarstrom kann einen Heizstab, eine Brauchwasser-Wärmepumpe oder einen Durchlauferhitzer versorgen.
- Wirtschaftlichkeit: Die Stromkosten lassen sich um bis zu 25 Prozent reduzieren.
- Vorteile: Höherer Eigenverbrauch, Unabhängigkeit von Energieversorgern, Preisstabilität und geringere CO2-Emissionen.
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Wie kann man Warmwasser mit Photovoltaik erzeugen?
Bei der Erzeugung von Warmwasser mit Photovoltaik, nutzt man Solarstrom zur Warmwasserbereitung. Diese erfolgt durch Erhitzen eines Heizelements mit Strom, das dann das Wasser erwärmt. Es gibt Unterschiede bei den Speicher-, Verteilungs- und Versorgungsarten. Zu den Bereitstellungsarten gehören die ständige Verfügbarkeit und die kurzfristige, bedarfsabhängige Erwärmung.
Warmwasser mit Photovoltaik und Heizstab
Die Verwendung eines Heizstabs ist eine einfache und kostengünstige Methode, um Warmwasser mit einer Photovoltaikanlage zu erzeugen. Diese Option ist mit Heizsystemen kompatibel, die über einen Warmwasserspeicher verfügen. Die meisten Pufferspeicher haben bereits einen vorgesehenen Platz für den Einbau des Heizstabs.
Ein Heizelement funktioniert ähnlich wie ein Tauchsieder. Elektrische Energie erwärmt eine Heizschlange, die die Energie an das Wasser in einem Wärmespeicher weitergibt. Das Warmwasser kann man je nach System direkt zum Gebrauch oder zur Unterstützung des Heizsystems nutzen.
Es gibt verschiedene Arten von Heizelementen. Einfache Modelle können nur ein- oder ausgeschaltet werden. Andere Modelle können stufenweise oder stufenlos geregelt werden. Letztere haben den Vorteil, dass ihre Leistung an den Wärmebedarf und den Energieüberschuss angepasst werden kann.
Tipp: Die Verwendung eines Energiemanagementsystems wird empfohlen. Er sorgt dafür, dass nur überschüssiger Strom an den Heizstab geht. Dies wird als PV-optimierte Heizung bezeichnet. Durch die geringe Leistung der Heizelemente können auch kleine Überschüsse genutzt werden. Reicht der Solarstrom nicht aus, übernimmt der konventionelle Wärmeerzeuger. Im Sommer kann der Heizstab den gesamten Wärmebedarf decken. Die Heizungsanlage kann dann abgeschaltet werden, was Kosten spart und die Lebensdauer der Anlage verlängert.
Heizstäbe haben einen Vorteil gegenüber der Solarthermie. Sie benötigen keinen Wasserkreislauf, so dass keine Pumpen, Rohre oder Wärmetauscher erforderlich sind. Das senkt die Installations- und Wartungskosten. Heizstäbe eignen sich auch hervorragend zum Nachrüsten.
Vorteile eines Heizstabs gegenüber Solarthermie
PV-Anlagen versorgen Heizstäbe effektiv mit Strom. Je nach Anlagengröße und Anforderungen kann die Solarenergie 80 Prozent oder mehr des Warmwasserbedarfs eines Haushalts decken. In den Sommermonaten kann er sogar 100 Prozent erreichen.
Solarthermische Anlagen sind für die solare Warmwasserbereitung auffälliger als photovoltaische Anlagen. Der Vorteil einer solarthermischen Anlage ist, dass sie einen höheren Energieertrag pro Quadratmeter hat als eine PV-Anlage. Allerdings bietet die Photovoltaik im Vergleich mehr Vorteile.
- Die technische Ausstattung ist nicht so umfangreich, so muss beispielsweise kein Wärmetauscher oder ein isoliertes Rohrsystem vom Keller bis zum Dach verlegt werden.
- PV-Anlagen benötigen keine bestimmte Temperatur, um zu starten, und können auch bei Bewölkung Strom erzeugen.
- Niedrige Außentemperaturen führen nicht zwangsläufig zu einer geringen Stromproduktion, wohl aber zu Verlusten bei der solarthermischen Erwärmung von Wasser.
- Die Erweiterung wird durch Photovoltaikanlagen vereinfacht.
- Elektrische Heizstäbe sind effizienter als andere Methoden der Wassererwärmung, da sie die Wärmeenergie direkt abgeben.
Warmwasser mit Photovoltaik und Brauchwasser-Wärmepumpe
Eine Warmwasser-Wärmepumpe erzeugt Warmwasser mit Hilfe von Wärmeenergie aus der Umwelt. Sie hat in der Regel einen kleinen Speichertank, der 200 bis 300 Liter Wasser fasst. Dieser Tank hält das Wasser für einige Stunden warm. Brauchwasser-Wärmepumpen sind speziell für die Erwärmung von Trinkwasser konzipiert und können nicht zur Heizungsunterstützung verwendet werden.
Die Wärmepumpe überträgt Wärme aus der Umgebungsluft auf ein Trägermedium. Warme Luft wird zum Verdampfer gepumpt, der ein Kältemittel enthält, das bei niedrigen Temperaturen verdampft. Das Gas wird zum Kompressor geleitet, wo es unter Druck gesetzt wird, wodurch die Temperaturen steigen. Die Wärmeenergie wird an den Warmwasserspeicher übertragen. Das Kältemittel kühlt ab und wird wieder flüssig.
Bei hohem Wasserverbrauch, zum Beispiel wenn Gäste anwesend sind, kann es vorkommen, dass die Warmwasser-Wärmepumpe nicht genügend Warmwasser erzeugt. In diesem Fall übernimmt ein Heizstab die Aufgabe, zusätzliche Wärme zu erzeugen.
Eine Warmwasser-Wärmepumpe kann wie jede andere Wärmepumpe mit Solarstrom betrieben werden. Wenn zusätzliche Energie aus der PV-Anlage zur Verfügung steht, schaltet sich die Wärmepumpe ein. Sie braucht nicht viel Strom, so dass sie auch im Winter mit einer kleinen Menge Solarstrom in Betrieb genommen werden kann. Mit der richtigen Auslegung liefert dieses System das ganze Jahr über Warmwasser.
Warmwasser-Wärmepumpen, die mit Photovoltaik arbeiten, tragen das SG-Ready-Label. SG steht für Smart Grid. Auch Solarsysteme für die Warmwasserbereitung sind jetzt als Komplettpaket erhältlich. Diese Systeme umfassen eine Photovoltaikanlage, eine Warmwasserwärmepumpe, einen Wechselrichter und einen Energiemanager. Der Vorteil ist, dass alle Komponenten aufeinander abgestimmt sind.
Warmwasser mit Photovoltaik und Durchlauferhitzer oder Boiler mit integriertem Speicher
Eine weitere Möglichkeit der solaren Warmwasserbereitung ist der Einsatz von Boilern mit integriertem Speicher. Es gibt sowohl kompakte Modelle, die unter dem Waschbecken oder der Spüle installiert werden können, als auch größere Geräte, die im Hausflur aufgestellt werden können. Das Fassungsvermögen des Speichers ist entscheidend und richtet sich nach dem Warmwasserbedarf des Haushalts.
Der Wasserspeicher fängt Stromschwankungen ab. Er sorgt dafür, dass immer warmes Wasser zur Verfügung steht. In den Mittagsstunden, wenn viel Strom produziert wird, kann die Energie für die Legionellenschaltung genutzt werden. Diese erwärmt das Wasser im Speicher auf 65 °C und tötet Keime und Krankheitserreger ab.
Die direkte Erwärmung von Warmwasser verursacht jedoch hohe Verbrauchsspitzen. Die meiste Wärme wird morgens und abends benötigt, wenn die Sonnenenergie gering ist. Die Leistung kann nicht immer den Bedarf decken. Um zu vermeiden, dass mehr Strom aus dem Netz bezogen wird, empfiehlt es sich, das System mit einem Stromspeicher zu kombinieren.
Lohnt es sich, Warmwasser mit Photovoltaik zu erzeugen?
Die Warmwasseraufbereitung mit Photovoltaik hilft, den Stromverbrauch um bis zu 25 Prozent zu reduzieren. Denn wenn das Trinkwasser elektrisch erwärmt wird, trägt es zu einem Viertel des Stromverbrauchs eines Haushalts bei. Damit lohnt sich die Warmwasseraufbereitung mit Solarstrom allemal.
Vorteile von Warmwasser mit Photovoltaik
Allem voran steigert man den Eigenverbrauch und sinkt somit die Energiekosten. Denn anstatt den überschüssigen Solarstrom kostengünstig ins Netz einzuspeisen, nutzt man den selbst erzeugten Solarstrom im Haushalt. Dieser ist kostenlos verfügbar, anders als fossile Brennstoffe für Gas- und Ölheizungen, deren Preis zunehmend steigt. Wer Warmwasser mit Photovoltaik erzeugt, macht sich zudem unabhängiger von Energieversorgern und schwankenden Energiepreisen.
Eine weitere Alternative: Hybrid-Module
Hybridmodule erzeugen sowohl Strom als auch Warmwasser. Auf der Rückseite der Module zirkuliert ein Kältemittel, um die erzeugte Wärme in den Speicher zu transportieren. Dies hat den positiven Nebeneffekt, dass die Temperatur im Inneren sinkt und der Wirkungsgrad der Solarzellen steigt.
Hybridmodule sind aufgrund der hohen Kosten für die Technologie teuer. Sie lohnen sich nur in Situationen, in denen im Sommer ein hoher Warmwasserbedarf besteht. Hausbesitzer, die eine Poolanlage haben und große Mengen Strom von der Sonne beziehen, könnten an der Verwendung von Hybridmodulen interessiert sein. Für sie sind diese Module durchaus eine Option.
Warmwasser mit Photovoltaik oder Solarthermie erzeugen?
Es gibt zwei Arten von Anlagen, die die Solarenergie nutzen: Solarthermieanlagen und Photovoltaikanlagen. Thermische Solaranlagen erzeugen in Solarkollektoren Wärme für Warmwasser und Zentralheizung. Photovoltaikanlagen wandeln Sonnenlicht in Strom um, der zur Erwärmung von Wasser mit einem Heizstab genutzt werden kann.
Hausbesitzer zogen die Nutzung von Solarstrom aus einer Photovoltaikanlage zur Warmwasserbereitung bisher nicht in Betracht. Es gab günstigere Alternativen. Mit der niedrigen Einspeisevergütung und hohen Strompreisen ist es jedoch attraktiver geworden, den eigenen Solarstrom zu nutzen. Die Warmwasserbereitung ist eine effektive Methode, um den Eigenverbrauch in den Haushalten zu erhöhen und die Rendite der Photovoltaikanlage zu steigern.
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