Wenn Sonnenenergie für die Warmwasseraufbereitung im Haus genutzt werden soll, denkt man zuerst an eine Solarthermieanlage. Doch auch mit Photovoltaik kann man das Brauch- und Trinkwasser im Haushalt erwärmen. Statt der Wärme der Sonne wird dafür der erzeugte Solarstrom verwendet. Wir erklären, wie das geht, welche Möglichkeiten es gibt und ob sich die Warmwassererzeugung mit Photovoltaik überhaupt lohnt.
Und das ist der Inhalt des Artikels:
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Kann man Warmwasser mit Photovoltaik aufbereiten?
Mit dem erzeugten Strom einer Photovoltaik kann man auch Warmwasser aufbereiten. Am einfachsten geht das mit einem Heizstab. Der Solarstrom betreibt den Heizstab, welcher wiederum das Trinkwasser im Warmwasserspeicher erwärmt. Eine weitere Möglichkeit wäre es, den Solarstrom für den Betrieb einer Brauchwasser-Wärmepumpe oder einen elektrischen Durchlauferhitzer zu nutzen.
Die Vorteile von Nutzung der Photovoltaik für Warmwasser:
- überschüssiger Solarstrom muss nicht für eine niedrige Vergütung ins Netz eingespeist werden
- größerer Eigenverbrauch des Solarstroms senkt die jährlichen Stromkosten
- größere Unabhängigkeit von den Energieversorgern
- Senkung der Energiekosten für die Warmwasseraufbereitung
- Die Heizung kann im Sommer komplett ausgestellt werden, wodurch sich ihre Lebenszeit verlängert
- Solarstrom ist klima- und umweltfreundlich
Lohnt es sich, Photovoltaik für Warmwassererzeugung zu nutzen?
Laut dem Umweltbundesamt macht die Warmwasseraufbereitung für private Haushalte im Durchschnitt fast 16 % des gesamten Energieverbrauchs aus. Wird das Wasser elektrisch erwärmt, beträgt der Anteil der Warmwassererzeugung knapp 12 % des gesamten Stromverbrauchs. Es erscheint sinnvoll, den kostenlos erzeugten Solarstrom nicht nur für den Betrieb der Haushaltsgeräte und die Beleuchtung, sondern auch für die Warmwassererzeugung zu nutzen.
Nutzen Sie den Photovoltaik-Strom auch für Ihr Warmwasser, erhöhen Sie automatisch ihren Eigenverbrauch des Solarstroms. Der PV-Eigenverbrauch ist ein wichtiger Indikator für die Wirtschaftlichkeit der Solaranlage. Bei einer normalen Solaranlage kann nur etwa 30 % des Solarstroms selbst genutzt werden, der Rest wird gegen eine niedrige Vergütung ins Netz eingespeist.
Wird der Strom jedoch zusätzlich genutzt, um das Brauchwasser zu erwärmen, kann der Eigenverbrauch signifikant steigen. Je nach Anlagengröße und Wasserbedarf ist ein PV-Eigenverbrauch von 60 % und mehr möglich. Statt 70 % des überschüssigen Solarstroms speisen Sie nun also nur noch rund 40 % ein. Zusätzlich werden die Energiekosten Ihres Haushalts gesenkt. Photovoltaik für die Warmwassererzeugung zu nutzen, lohnt sich deshalb wirtschaftlich.
Warmwasser mit Photovoltaik: Diese Möglichkeiten gibt es
Es gibt vier verschiedene Arten, Warmwasser mit einer Photovoltaik zu erzeugen.
Per Heizstab heizen mit Photovoltaik
Ein Heizstab zum Erwärmen des Trinkwassers kann bei jeder Heizanlage mit einem Warmwasserspeicher eingesetzt werden. Bei den meisten Speichern ist nämlich bereits ein Steckplatz für den Heizstab integriert. Der Heizstab an sich funktioniert wie ein Tauchsieder. Die Heizwendel des Stabes wird durch den zugeführten Strom erhitzt. Diese Wärme wird anschließend auf das Wasser im Speicher übertragen. Theoretisch ist auf diese Weise nicht nur eine Trinkwassererwärmung, sondern auch eine Heizungsunterstützung möglich.
Bei den Heizstäben können Sie unterschiedliche Varianten wählen. Einfache Modelle lassen sich nur an- oder ausschalten. Andere Heizstäbe können stufenweise geregelt werden. Stufenlose Modelle können den Wärmebedarf sogar individuell an den jeweiligen Stromüberschuss anpassen.
Ein zusätzlicher PV-Energiemanager sorgt dafür, dass der Überschuss des Solarstroms am besten und effizientesten genutzt wird. Er leitet den Strom der Photovoltaikanlage zu den Verbrauchern im Haus und schaltet diese auch gleichzeitig an und aus. Neben dem Heizstab kann ein Energiemanager auch andere Geräte wie die Waschmaschine oder Spülmaschine mit Strom versorgen. Der Eigenverbrauch Ihrer Solaranlage wird so noch weiter optimiert.
Im Sommer erzeugt die Photovoltaik sogar so viel Strom, dass der Heizstab das Brauchwasser allein erwärmen kann. Das Heizungssystem kann deshalb komplett ausgeschaltet werden. Das spart Energiekosten und verlängert obendrein noch die Lebensdauer der Heizung.
Vorteile eines Heizstabes:
- einfache Installation
- keine besondere Technik, Rohre oder Leitungen nötig
- geringe Anschaffungskosten
- niedriger Wartungsaufwand
- auch für die Nachrüstung geeignet
Photovoltaik mit einer Warmwasser-Wärmepumpe
Die Kombination von Photovoltaik und Wärmepumpe ist ebenfalls eine gute Methode, um das Warmwasser im Haushalt zu erhitzen. Eine Brauchwasser-Wärmepumpe nutzt die Energie der Umgebung und erzeugt unter der Zuführung von Strom Warmwasser.
Warmwasser-Wärmepumpen haben in der Regel einen integrierten Wasserspeicher für 200 bis 300 Liter Trinkwasser. So kann der Stromüberschuss der Photovoltaik, welcher hauptsächlich um die Mittagszeit entsteht, für die Warmwassererzeugung genutzt werden. Das Wasser wird mittags erwärmt und bleibt dank des Speichers für mehrere Stunden warm.
Da die Wärmepumpe 75 % ihrer Energie aus der Umwelt zieht, reicht der Photovoltaikstrom bei optimaler Auslegung des Systems aus, um ganzjährig für warmes Wasser zu sorgen. Sollte der Warmwasserbedarf im Haushalt jedoch mal höher sein, gibt es zum Notfall auch einen Heizstab, der das System unterstützen kann.
Beachten Sie, dass eine Brauchwasser-Wärmepumpe nur das Brauchwasser im Haus erwärmen kann. Wollen Sie obendrein Ihr Heizungssystem unterstützen, müssen Sie eine Wärmepumpe für beides einsetzen. Heizungs- und Brauchwasser lassen sich sowohl mit Luft-, als auch Erd- und Wasser-Wärmepumpen erhitzen.
Brauchwasser-Wärmepumpen, die für eine Kombination mit Photovoltaik geeignet sind, haben immer das SG-Ready-Label. (Smart Grid = intelligentes Stromnetz)
Eine Wärmepumpe funktioniert, indem die Wärme aus der jeweiligen Umweltquelle mittels Wärmetauscher auf ein Kältemittel übertragen wird. Dieses verdampft bereits bei niedrigen Temperaturen. Der Kältemitteldampf wird danach mit einem Kompressor verdichtet. Durch den gestiegenen Druck erhöht sich gleichzeitig seine Temperatur. Mittels eines zweiten Wärmetauschers wird die Wärme des Dampfes auf das Wasser im Warmwasserspeicher übertragen.
Vorteile einer Warmwasser-Wärmepumpe:
- langlebig und robust
- kann bei Bedarf auch das Heizungssystem unterstützen
- jede Wärmequelle ist geeignet
- Heizungssystem kann im Sommer komplett ausgeschaltet werden
- hohes Einsparpotenzial
Durchlauferhitzer und Boiler mit integriertem Speicher
Auch ein Durchlauferhitzer oder ein Boiler mit integriertem Speicher kann in Kombination mit einer Photovoltaik das Warmwasser bereitstellen. Ein Durchlauferhitzer erwärmt das Wasser in dem Moment, wenn es gebraucht wird. Eine direkte Erwärmung führt allerdings zu hohen Spitzen im Strombedarf.
Die Begriffe Boiler und Durchlauferhitzer werden oft als Synonyme verwendet. Ein Durchlauferhitzer ist jedoch ein kleineres Gerät, welches das Wasser direkt dezentral erhitzt. Deshalb gibt es meistens einen Durchlauferhitzer in der Küche und einen weiteren im Bad. Ein Boiler ist in der Regel ein größeres Gerät, welches das Wasser zentral an einem Ort erhitzt. Das Trinkwasser wird in diesem Fall im integrierten Speicher auch warm gelagert.
Das kann zu Versorgungsproblemen führen. Eine Solaranlage produziert den meisten Strom um die Mittagszeit, gerade dann, wenn die wenigsten zu Hause sind. Der höchste Energieverbrauch findet in der Regel am Abend statt. Die Leistung der Solaranlage reicht daher für einen Durchlauferhitzer eventuell nicht aus. Damit Sie Ihren Durchlauferhitzer trotzdem effizient mit einer Photovoltaikanlage kombinieren können, kann ein zusätzlicher Stromspeicher angeschafft werden. Der Stromspeicher lagert dann den Solarstrom, bis er tatsächlich benötigt wird.
Eine andere Möglichkeit, den Solarstrom für das Brauchwasser zu nutzen, wäre ein Boiler mit integriertem Speicher. Je nach Fassungsvermögen des Speichers gibt es kleine oder auch größere Geräte. Produziert die Photovoltaik nun einen Stromüberschuss, wird das Wasser im Boiler erhitzt. Wichtig ist, dass der Boiler das Wasser auf 65 °C oder mehr erhitzt, damit Keime und Krankheitserreger abgetötet werden. So wird auch die Legionellenbildung verhindert. Im Speicher kann das Trinkwasser dann mehrere Stunden warm stehen.
Haben Sie eine Photovoltaikanlage mit geringerer Leistung, können Sie sich ebenfalls einen kleinen Boiler mit Speicher anschaffen. Es gibt bereits Speicher mit einer Größe von 5 bis 12 Litern, die ausreichend für die Küche sind. So können Sie Ihren PV-Eigenverbrauch trotzdem steigern.
Vorteile eines Boilers oder Durchlauferhitzers:
- hygienische Warmwasseraufbereitung ohne Legionellengefahr
- kurze Leitungswege und Nähe zur Entnahmestelle
- einfache Installation
- Wasservorrat sorgt für einen hohen Komfort
Hybridmodule: Photovoltaik mit Warmwasserbereitung kombinieren
Neben normalen Photovoltaikmodulen gibt es auch die Möglichkeit, sogenannte Hybridmodule zu wählen. Sie nutzen sowohl das Licht der Sonne zur Stromproduktion als auch die Wärme zur Warmwasserbereitung. Ein Hybridmodul ist deshalb nicht anderes als die Kombination aus einem Photovoltaik- und Solarthermie-Modul.
Auf der Vorderseite des Moduls befinden sich die Siliziumsolarzellen zur Stromproduktion. Auf der Rückseite zirkuliert jedoch ein Kühlmittel. Dieses nimmt die Wärme der Sonne und des Moduls auf und transportiert sie zum Trinkwasserspeicher. Dieses System punktet durch den zusätzlichen Vorteil, dass das PV-Modul auf diese Weise abkühlt und effektiver arbeiten kann.
Vorteile von Hybridmodulen:
- besonders effektiv, wenn im Sommer viel Warmwasser benötigt wird
- gute Lösung für Hausbesitzer mit Pool
Alternative: Solarthermie zur Warmwasseraufbereitung
Neben einer Photovoltaikanlage können Sie alternativ Ihr Warmwasser direkt mit einer Solarthermieanlage aufbereiten. Eine Solarthermie verbraucht wesentlich weniger Platz auf dem Dach, da der Energieertrag pro Quadratmeter höher ist. Aus diesem Grund reicht bereits eine kleine Dachfläche aus. Dafür müssen aber statt dünner Solarkabel ganze Rohre verlegt werden, die die Wärme transportieren.
Solarthermieanlagen gibt es sowohl zur Brauchwassererwärmung als auch zur Heizungsunterstützung. Die Anlage kann deshalb je nach Bedarf und vorhandenem Platz ausgelegt werden. Nachteil der Solarthermie ist jedoch, dass die Anlagen im Verhältnis recht teuer sind. Außerdem erzeugen sie weniger Wärme im Winter. Hier reicht ihre Leistung unter Umständen wieder nicht aus. Lohnen kann sich eine Solarthermieanlage trotzdem. Am besten sollten Sie sich dazu individuell von einem Fachmann beraten lassen.
Fazit
Egal, ob mit einem Heizstab, einer Wärmepumpe oder mit einem Durchlauferhitzer oder Boiler - es lohnt sich, den erzeugten Solarstrom zur Warmwasseraufbereitung zu nutzen. Sie erhöhen den Eigenverbrauch ihres Solarstroms und sparen folglich Energie- und Stromkosten. Was für Modell für Sie infrage kommt, hängt jedoch von Ihrem derzeitigem Wasser- und Heizungssystem ab, beziehungsweise von der Höhe Ihres Verbrauchs.
Lassen Sie sich deshalb auf jeden Fall von einer kompetenten Fachfirma beraten. Wir helfen Ihnen gerne beim Kontakt. Füllen Sie einfach unser untenstehendes Formular aus und wir verbinden Sie mit bis zu fünf qualifizierten Unternehmen aus Ihrer Region.