Die Nutzung von Solarenergie ist eine sehr alte Zukunftstechnologie, die in der Gegenwart von Eigenheimbesitzern zur Warmwasserbereitung herangezogen wird. Eine stark vereinfachte Form dieser Warmwassergewinnung ist in den Anrainerstaaten des Mittelmeerraumes seit langer Zeit bekannt. Zu diesem Zweck wurden noch bis in die 80er Jahre des letzten Jahrhunderts schwarz getünchte Wasserbehälter auf den Dächern flacher Gebäude platziert. Durch intensive Sonneneinstrahlung erwärmte sich das Wasser und wurde anschließend zum Waschen und Duschen genutzt. Moderne Solarthermie-Anlagen haben mit den einfachen Vorläufern nicht mehr viel mehr gemein, wenngleich immer noch nach dem gleichen Prinzip Sonnenenergie zur Warmwasserbereitung genutzt wird.
Die richtigen Dimensionen einer Solaranlage
Viele kennen Solar-Anlagen aus ihrem Sommerurlaub am Mittelmeer. In vielen Ferienhäusern sind schwarze Wassertanks auf den Dächern um warmes Wasser zu erzeugen und zu speichern. Mit diesem warmen Wasser wird gebadet, geduscht, die Waschmaschine und Spülmaschine bei sehr niedrigen Energiebedarf betrieben. Das Wasser muss eben nicht mehr von einer Heizung erwärmt werden. Das wird in diesen klassischen Solar-Anlagen von der Sonne betrieben. Soll heutzutage eine Solarthermie-Anlage in unseren mitteleuropäischen Breitengraden zur Warmwasserbereitung genutzt werden, kommt es auf die richtigen Dimensionen an. Dazu muss der tatsächliche Bedarf an Warmwasser realistisch eingeschätzt werden, da die Wirtschaftlichkeit der Anlage in hohem Maße von der richtigen Größe und Anzahl der Kollektoren abhängt. Ist die Solaranlage überdimensioniert, stehen die Anschaffungskosten in einem Missverhältnis zum möglichen Einsparpotenzial. Bei einer zu kleinen Anlage wird das Potenzial hingegen nur unzureichend ausgeschöpft. Der tatsächliche Warmwasserverbrauch bildet aus diesem Grund die Basis für die Größe der Solarthermieanlage und die Größe des Warmwasserspeichers.
Ermittlung des Warmwasserbedarfs
Die Ermittlung des exakten Warmwasserbedarfs ist eine Grundvoraussetzung, bevor die Installation einer Solaranlage zur Warmwassergewinnung in Erwägung gezogen wird. Der Durchschnittsverbrauch pro Person setzt sich aus verschiedenen Faktoren zusammen und schließt den persönlichen Verbrauch beim Duschen und bei der Nutzung des Handwaschbeckens ebenso wie den allgemeinen Verbrauch durch Nutzung der Küchenspüle, durch Putzwasser und das Kochen ein. Generell liegt der Warmwasserverbrauch in einem deutschen Haushalt pro Person und Tag zwischen 50 und 60 Litern. Allerdings schwankt der Bedarf stark in Abhängigkeit von den persönlichen Lebensgewohnheiten. Während manche Personen mit 24 Litern Warmwasser am Tag auskommen, verbrauchen andere bis zu 75 Liter am Tag. Am effizientesten ermitteln Sie den Warmwasser-Bedarf durch das Ablesen der Wasseruhr über einen längeren Zeitraum. Dabei gilt: Je länger der Ablesezeitraum, desto genauer ist der ermittelte Wert, da der Verbrauch von warmem Wasser in den einzelnen Monaten stark schwankt.
Größe der Solaranlage
Da in Mitteleuropa die Sonne nicht ohne Unterbrechung von einem wolkenlosen Himmel strahlt, wird eine Solaranlage in heimischen Breitengraden etwas größer dimensioniert. In Deutschland braucht man eine größere Kollektorfläche als in Griechenland, was niemanden überraschen sollte. Bei einem Warmwasser-Bedarf von 50 Litern pro Person wird die Anlage auf einen Bedarf von 120 bis 150 Litern ausgelegt, um Tage mit bedecktem Himmel ausgleichen zu können. Zusätzlich fließen in die Berechnung die Anzahl der im Haushalt lebenden Personen und Prognosen für die zukünftige Bedarfsentwicklung ein.
Art und Größe der Solarkollektoren
Sind die Eckdaten festgelegt, muss entschieden werden, welche Art Solarkollektoren für die Nutzung der Sonnenenergie infrage kommt. In der Praxis stehen Flachkollektoren und Vakuumröhrenkollektoren zur Auswahl. Vakuumröhrenkollektoren zeichnen sich durch eine höhere Energieeffizienz aus, sind allerdings in der Anschaffung etwas teurer. Als Richtwert wird bei Vakuumröhrenkollektoren etwa ein Quadratmeter Kollektorfläche pro Person benötigt, bei Flachkollektoren sind es 1,5 Quadratmeter. Eine vierköpfige Familie, die in einem Einfamilienhaus lebt, benötigt demzufolge eine Kollektorfläche zwischen vier und sechs Quadratmeter. Über die Solaranlage wird bei diesem Beispiel rund 60 Prozent des Jahresbedarfs an Warmwasser abgedeckt. In den Sommermonaten zwischen Mai und September liegt der Anteil sogar bei fast 100 Prozent.
Warmwasserspeicher für Solaranlagen
Der Warmwasserspeicher spielt eine wichtige Rolle, denn er übernimmt eine Pufferfunktion für Tage, an denen die Sonne nicht scheint. Der Verbrauch schwankt häufig in Abhängigkeit von der Tageszeit. Spitzen liegen in der Regel den Morgenstunden, wenn alle Familienmitglieder duschen. Die Solarthermie-Anlage erwärmt das Wasser im Speicher immer dann, wenn die Sonne scheint und die Temperatur im Kollektor-Vorlauf wärmer ist, als im Warmwasserspeicher. Erhältlich sind Speicher, die ausschließlich für die Warmwasserbereitung genutzt werden und sogenannte Kombispeicher, die zusätzlich an die Heizungsanlage zur Heizungsunterstützung angeschlossen werden können. Unverzichtbar ist ein Anschluss für die Zusatzheizung. Aus dieser Quelle stammt das Warmwasser, wenn die Solarenergie nicht zur Deckung des Bedarfs ausreicht. Mit einer reinen Solarthermie-Heizung kommt man in Deutschland nicht aus. Die Solarthermie-Anöage kann hier nur zur Heizungsunterstützung und zur Gewinnung von Warmwasser dienen.
Bei der Auswahl der richtigen Größe dient die Anzahl der im Haushalt lebenden Personen als Basis. Grundsätzlich wird eine Speichereinheit von 80 Litern pro Person als ausreichend erachtet. Demzufolge müsste ein Warmwasserspeicher in einem Vierpersonenhaushalt ein Fassungsvermögen von mindestens 320 Litern haben. Nur mit einer Solaranlage der richtigen Größe behält die ganze Familie möglichst umwelt- und kostenschonend warme Füße, warmes Wasser und warme Zimmer.