Zusatzheizung im Speicher oder dezentrale elektrische Nacherwärmung?

Bei allen solaren Anlagen zur Warmwasserversorgung hängt die Leistungsfähigkeit und Wirtschaftlichkeit zum guten Teil vom Speicher ab. Er sollte so bemessen sein, daß auch dann noch solar erwärmtes Wasser zur Verfügung steht, wenn die Sonne untergegangen ist oder sich eine Zeitlang hinter den Wolken verkriecht. Als Faustregel gilt, daß der Speicher die doppelte Größe eines Tagesbedarfs haben sollte, der z.B. für ein Einfamilienhaus mit 400 Litern veranschlagt werden kann.

Dagegen wäre es unsinnig, den Speicher oder den Kollektor so dimensionieren zu wollen, daß die Anlage auch in der kalten Jahreszeit noch genügend Warmwasser bereitstellt. Alle Kollektoren haben nämlich bei tieferen Temperaturen einen schlechteren Wirkungsgrad. Außerdem strahlt an trüben Wintertagen nur wenig Solarenergie ein. Deshalb kann an kalten und trüben Wintertagen der Solargewinn selbst bei hochwertigen Kollektoren gegen Null tendieren.

Außer dem eigentlichen Kollektor braucht jede solare Warmwasseranlage einen Speicher (links). Meistens sind auch noch Pumpen und Regeleinrichtungen vorhanden (rechts).

Um auch an solchen trüben Tagen warmes Wasser zapfen zu können, verfügen die Anlagen über eine Zusatzheizung, die immer dann einspringt, wenn die Sonnenenergie nicht ausreicht. Welche Art von Zusatzheizung sich empfiehlt, hängt von den jeweiligen Umständen ab. Wenn in einem Altbau ohnehin eine Gas- oder Ölheizung mit zentraler Warmwasserversorgung vorhanden ist, wird meistens eine zentrale Nachheizung im Speicher vorgenommen. Der Speicher enthält dann zwei Wärmeaustauscher: Der eine sitzt unten und überträgt die solare Energie des Primärkreislaufes auf den Warmwasser-Kreislauf. Der zweite sitzt im oberen Teil des Speichers und besorgt über die Öl- oder Gasheizung die Nachheizung. Allerdings können Schwierigkeiten auftreten, wenn sich beispielsweise der Speicher einer Thermosiphon-Anlage, der nachbeheizt werden muß, unter dem Dach befindet, während die Heizung im Keller steht.Unter diesen Umständen dürfte, wie auch in vielen anderen Fällen, eine elektrische Nachheizung die einfachere Lösung sein. Eine elektrische Nachheizung empfiehlt sich besonders bei Neubauten, da hier die notwendigen Anschlüsse für Elektro-Durchlauferhitzer problemlos verlegt werden können.

Strom ermöglicht nämlich eine dezentrale Nachheizung, die grundsätzlich sinnvoller ist als eine zentrale Nachheizung im Speicher mit Öl, Gas oder Strom. Die dezentrale elektrische Nachheizung wird in Form eines Durchlauferhitzers dort installiert, wo das Wasser in Küche oder Bad entnommen wird. So vermeidet man die beträchtlichen Energieverluste, die bei der zentralen Nachheizung entstehen, weil bei jedem Mangel an Sonnenenergie der Speicher automatisch und sofort auf eine Temperatur von ca. 60°C nachgeheizt wird - unabhängig vom tatsächlichen Bedarf an Warmwasser, der vielleicht erst Stunden später auftritt und dann eventuell längst wieder durch die Sonne gedeckt werden könnte. Die dezentrale Nachheizung ermöglicht es dagegen, nur soviel Wasser zu erwärmen, wie man gerade an der Zapfstelle benötigt. Zudem läßt sich die Temperatur so regulieren, daß etwa das Wasser in der Küche 60°C hat, während für das warme Bad in der Wanne 45°C genügen.

Schema eines Hauses, das mit einem Durchlauferhitzer (1) für die Nacherwärmung des solar erwärmte Brauchwassers im Bad sowie mit Elektro-Kleinspeichern (2) in WC und Küche ausgerüstet ist.

Bei der dezentralen elektrischen Nachheizung gibt es ferner keine Energieverluste, wie sie die zentrale Erwärmung infolge der Zirkulation des Wassers durch das Rohrleitungssystem mit sich bringt. Denn hier ist das heiße Wasser sofort zur Stelle, sobald man den Hahn aufdreht. Man braucht das warme Wasser nicht unter Wärmeverlusten ständig durch das Rohrleitungssystem zu pumpen, damit es bei Bedarf ohne Verzögerung entnommen werden kann. Und man braucht auch nicht - falls auf diese Zirkulation verzichtet wird - eine Zeitlang nutzlos kaltes Wasser aus dem Hahn fließen zu lassen, bis das warme Wasser vom Speicher endlich am Zapfhahn angelangt ist.

Bei der Wahl des Elektro-Durchlauferhitzers ist auf die Solartauglichkeit zu achten, da normale Geräte nur für die Erwärmung kalten Wassers gedacht sind. Solche Geräte werden von vielen Herstellern angeboten. Wenn das Wasser aus dem Solarspeicher heiß genug ist, braucht der Durchlauferhitzer natürlich nicht in Aktion zu treten. Unter Umständen ist es sogar zu heiß, so daß, je nach der gewünschten Temperatur, kaltes Wasser beigemischt werden muß. Diese Prozedur kann entweder per Hand erfolgen oder automatisch durch eine Thermostat-Mischbatterie erledigt werden.

Häufig wird argumentiert, daß die elektrische Nachheizung teurer sei oder über die Emissionen der Kraftwerke die Umwelt stärker belaste als eine Nachheizung mit Öl oder Gas (wobei in aller Regel eine zentrale Elektro- Nachheizung gemeint ist, die in der Tat Nachteile mit sich bringt). Die Vereinigung Deutscher Elektrizitätswerke (VDEW) hat deshalb einen Systemvergleich für den Drei-Personen-Haushalt eines Einfamilienhauses durchgeführt. Er ergab, daß die Solarenergienutzung mit dezentraler elektrischer Nacherwärmung die Umwelt am wenigsten mit Kohlendioxid und Primärenergieverbrauch belastet. Auch die Jahresgesamtkosten sind günstiger als die Koppelung mit einer Öl- oder Gasheizung. Noch günstiger wäre es allerdings, wenn der Warmwasserbedarf mit einer Warmwasser-Wärmepumpe statt mit Solarkollektoren gedeckt würde (siehe Der Trick mit der Wärmepumpe).

Nach einer VDEW-Untersuchung schneidet die dezentrale elektrische Nacherwärmung sowohl bei den Jahresgesamtkosten als auch bei den CO2-Emissionen hervorragend ab.