Mit Solarenergie zu warmem Wasser: Solaranlage für Warmwasser

Die Warmwasserbereitung ist ein entscheidender Bestandteil des Energieverbrauchs in Haushalten und Unternehmen. Durchschnittlich 12 % des Energieverbrauchs eines Haushalts werden für die Erzeugung von warmem Wasser benötigt. Mit einer Solaranlage für Warmwasser kann dieser Bedarf auf umweltfreundliche und kosteneffiziente Weise gedeckt werden. Durch die Nutzung von Solarenergie lassen sich nicht nur fossile Brennstoffe ersetzen, sondern auch der CO₂-Ausstoß erheblich reduzieren. Dies macht Solarthermie zu einer Schlüsseltechnologie der Energiewende.

Wie funktioniert eine Solaranlage für Warmwasser?

Eine Solaranlage für Warmwasser basiert auf der effektiven Nutzung von Solarthermie. Die zentrale Komponente und das Herzstück der Anlage sind die Solarkollektoren, die Sonnenstrahlung einfangen und in Wärme umwandeln. Zwei Typen von Kollektoren kommen dabei zum Einsatz:

Flachkollektoren: Sie sind kostengünstig und weit verbreitet. Ihre flache, mit Glas abgedeckte Oberfläche absorbiert Sonnenenergie und gibt sie an eine Wärmeträgerflüssigkeit weiter.
Vakuumröhrenkollektoren: Diese zeichnen sich durch ihre hohe Effizienz aus, da das Vakuum eine hervorragende Isolierung bietet und Wärmeverluste minimiert.

Je nach Bedarf und Standort kann der passende Kollektortyp gewählt werden, um die beste Leistung zu erzielen.

Die erzeugte Wärme wird in einem gut isolierten Speicher gesammelt, meistens einem Warmwasserspeicher. Dieser Speicher sorgt dafür, dass warmes Wasser auch in den Abendstunden oder an bewölkten Tagen verfügbar ist. Dies macht die Nutzung von Solarenergie besonders flexibel. So erzeugt eine Solaranlage Warmwasser:

Absorption: Die Kollektoren fangen die Sonneneinstrahlung ein und wandeln sie in Wärme um.
Zirkulation: Die erwärmte Wärmeträgerflüssigkeit wird durch eine Zirkulationspumpe (bei größeren Anlagen) oder durch Schwerkraftzirkulation (bei einfachen Anlagen) durch das Rohrsystem bewegt. Die erzeugte Wärme wird dabei durch eine Wärmeträgerflüssigkeit (Wasser oder Frostschutzmittel) zum Speicher transportiert.
Wärmeübergabe: Die Flüssigkeit fließt vom Kollektor zu einem Wärmetauscher, der in einem gut isolierten Warmwasserspeicher eingebaut ist. Im Wärmetauscher gibt die Wärmeträgerflüssigkeit ihre aufgenommene Wärme an das Wasser im Speicher ab. Das Wasser im Speicher wird dadurch erhitzt und steht für den Haushalt oder für gewerbliche Anwendungen bereit (z. B. Duschen, Kochen, Heizen). Nach der Wärmeübertragung kühlt die Wärmeträgerflüssigkeit ab und wird zurück zu den Solarkollektoren geleitet.
Eine Steuereinheit kontrolliert den Kreislauf, um sicherzustellen, dass das System effizient arbeitet. Die Steuerung aktiviert die Pumpe nur, wenn die Temperatur im Kollektor höher ist, als die Temperatur im Speicher. So wird verhindert, dass kalte Flüssigkeit zirkuliert und Energie verschwendet wird.
Nutzung: Der Warmwasserspeicher ist gut isoliert, sodass die Wärme über Stunden oder sogar Tage gespeichert werden kann. Das warme Wasser steht jederzeit für den Haushalt oder industrielle Prozesse zur Verfügung.

Anwendungsbereiche von Solarthermie

Die Möglichkeiten für Anwendungen erstrecken sich auf alle Bereiche:

Warmwasser für Privathaushalte
In privaten Haushalten bietet die Solarthermie eine effiziente Möglichkeit, den Energieverbrauch zu senken. Bis zu 70 % des jährlichen Warmwasserbedarfs können durch Solarenergie gedeckt werden. Besonders effizient ist die Kombination der Anlage mit einer Heizungsunterstützung.
Gewerbe und Industrie
In der Industrie wird Sonnenenergie für Prozesse mit niedrigen bis mittleren Temperaturen genutzt, beispielsweise in Wäschereien oder in der Lebensmittelverarbeitung. Hier zeigt sich das Potenzial der Solarthermie, auch in größerem Maßstab eine nachhaltige Energiequelle zu sein.
Integration in Fernwärmenetze
Ein spannender Bereich ist die Nutzung von Solarthermieanlagen in Fernwärmenetzen. Hier wird die Solarenergie mit anderen erneuerbaren Energiequellen kombiniert, um eine nachhaltige und effiziente Wärmeversorgung zu gewährleisten.

So ist in Wels schon seit 2011 auf dem Dach der Welser Messehalle eine Solarthermieanlage mit einer Kollektorfläche von 3400 m2 zur Unterstützung der Fernwärme installiert. Das eingespeiste Wasser ist nie kälter als 85 °C. Der Wärmegewinn der Anlage beträgt eindrucksvolle 1300 MWh – zum Vergleich, ein durchschnittlicher Haushalt in Wels benötigt 7000 kWh an Fernwärme.

Vorteile einer Solaranlage für Warmwasser:

Umweltfreundlichkeit und Energieeffizienz
Haushalte und Unternehmen reduzieren den Verbrauch fossiler Brennstoffe und senken ihre CO₂-Emissionen. Diese umweltfreundliche Technologie trägt erheblich zur Energiewende bei.
Wirtschaftliche Vorteile
Auch wenn die Investitionskosten für eine Solaranlage höher sind, amortisieren sich diese durch langfristige Einsparungen bei den Energiekosten. In etwa ist davon auszugehen, dass die Kosten für Warmwasser zwischen 10 % bis 20 % ausmachen, das hängt natürlich auch von der voreingestellten Wassertemperatur ab. Die Kosten der Installation einer Solarthermieanlage wird durch Bundes- und Landesförderungen abgefedert. Dadurch wird die Anschaffung finanziell noch attraktiver.
Mehr Unabhängigkeit durch Solarenergie
Die Nutzung von Solarenergie macht unabhängig von steigenden Energiepreisen und fossilen Brennstoffen. Dies sorgt für mehr Stabilität bei den Energiekosten und langfristige Planungssicherheit.

Herausforderungen bei der Nutzung von Solarthermie

Die Anforderungen an die Nutzung sind ganz unterschiedlich und eine entsprechend große Herausforderung ist die passgenaue Einbindung in das Wärmenutzungssystem des Besitzers. Lässt man sich bei der Errichtung der Anlage von Fachleuten mit viel Erfahrung aus diesem Gebiet unterstützen, funktioniert alles reibungslos. Natürlich gibt es zuvor aber einiges zu bedenken:

Wetterabhängigkeit und Leistungsschwankungen
Die Effizienz von Solarthermie hängt von der Sonneneinstrahlung ab. Besonders in sonnenarmen Regionen oder im Winter kann die Leistung eingeschränkt sein.
Platzbedarf für Solarkollektoren
Die Installation einer Solaranlage benötigt ausreichend Dachfläche oder freie Grundstücksflächen. In urbanen Gebieten kann dies eine Herausforderung sein.
Hohe Anschaffungskosten
Die Anfangsinvestition ist oft hoch. Langfristige Einsparungen und Förderungen machen die Technologie jedoch zu einer wirtschaftlichen Lösung.

Technologische Entwicklungen und Zukunftsperspektiven

Wie in allen Bereichen der erneuerbaren Energien schreitet die Entwicklung auch in der Solarthermie zügig voran. Treiber für neue Entwicklungen sind:

Verbesserte Effizienz durch neue Materialien
Innovationen wie selektive Absorberbeschichtungen oder PVT-Systeme (Photovoltaik-Thermie), also die Integration von Stromerzeugung, steigern die Effizienz von Solaranlagen und machen sie noch leistungsfähiger.
Integration in smarte Energiesysteme
Durch die Integration in intelligente Energiemanagementsysteme wird der Energieverbrauch optimiert und mit anderen erneuerbaren Energiequellen kombiniert.
Großanlagen für Industrie und Fernwärme
Der Bau von Großanlagen, insbesondere in sonnenreichen Regionen, ermöglicht es, ganze Industrien und Fernwärmenetze mit Solarenergie zu versorgen.

Solarthermie ist eine von vielen wichtigen Maßnahmen für die Energiewende. Mit weiteren Entwicklungen und Innovation wird diese Technologie immer effizienter und zugänglicher – ein entscheidender Schritt für mehr Klimaschutz und Energieunabhängigkeit. Die eww Gruppe steht ihren Kunden dabei als erfahrener Partner zur Seite, um maßgeschneiderte und nachhaltige Energielösungen umzusetzen.

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