photovoltaik Ausgabe: 11-2016

Strom im Wasser Speichern


Dass Warmwasser in hoher hygienischer Qualität und energiesparend erzeugt werden kann, spricht für die elektrische Bereitstellung – mit Heizstäben, kleinen Wärmepumpen, Boilern oder Durchlauferhitzern.

Dass Warmwasser in hoher hygienischer Qualität und energiesparend erzeugt werden kann, spricht für die elektrische Bereitstellung – mit Heizstäben, kleinen Wärmepumpen, Boilern oder Durchlauferhitzern.

Trinkwasser — Um den Eigenverbrauch zu steigern, bieten einige Hersteller spezielle Heizstäbe für Warmwasser an. Die Steuerboxen lassen sich ins smarte Heim integrieren. Dadurch entsteht ein Hybridspeicher aus Solarbatterie und Wärmesammler. Heiko Schwarzburger

Inhaltsübersicht

  1. Strom im Wasser Speichern
  2. My-PV
  3. Fronius International
  4. Initiative Wärme Plus
  5. Senec

Innerhalb weniger Jahre ist die Sektorkopplung beim Trinkwasser angekommen, mittlerweile – zumindest im Neubau – sogar zum Standard geworden. Entweder wird der Sonnenstrom über eine Warmwasser-Wärmepumpe genutzt, um warmes Trinkwasser zu bereiten. Oder er wird direkt in den Wasserspeicher geführt, über einen einphasigen oder dreiphasigen Heizstab. Es liegt auf der Hand, dass beispielsweise Brennstoffzellen diese Technik gleichfalls nutzen werden, um elektrischen Strom in Form von Wärme zu nutzen.

Der Abschied von der klassischen Feuerungstechnik steht auf der Tagesordnung, und er kommt sehr schnell. Lediglich im Sanierungsgeschäft haben Gasbrenner oder Ölbrenner noch eine gewisse Schonfrist.

Der Aufwand sinkt

Der Kunde kann davon nur profitieren. Denn der technische Gesamtaufwand, um warmes Trinkwasser auf energiesparende und hygienische Weise zu erzeugen, sinkt gewaltig.

Dabei ist es vor allem der Warmwasserbedarf, der die Gebäudeplaner vor große Herausforderungen stellt. In Deutschland liegt die Messlatte sehr hoch, die Kunden der Planer und Architekten sind verwöhnt: Der durchschnittliche Verbrauch liegt bei rund 120 Litern Trinkwasser – pro Tag! Davon wird rund ein Drittel erwärmt, gemeinhin als Warmwasser oder Brauchwasser bezeichnet.

45 Grad Celsius reichen aus

Früher war die Heizwärmeversorgung der Räume oft mit der Warmwassertechnik gekoppelt. Dann heizte der Gaskessel auch den Speicher für warmes Trinkwasser mit. Die Folge: Den größten Teil des Jahres lief der Kessel bei geringer Teillast, taktete oft, was Verschleiß, höhere Wartungskosten und steigende Emissionen zur Folge hatte. Und: Gastechnik ist gefährlich, eine explosive Sache, das weiß jedes Kind. Zudem war ihr Einsatz stets mit unangenehmen Gerüchen und schlechter Qualität der Raumluft verbunden.

Die elektrische Bereitung von Warmwasser ist hingegen viel effizienter. Niemand wendet mehr fast 1.000 Grad Celsius aus dem Brenner auf, um das Trinkwasser auf, sagen wir, 50 Grad Celsius zu bringen. Mehr braucht es nicht, denn in der Küchenspüle reichen 45 Grad Celsius völlig aus, um auch hartnäckiges Speisefett zu lösen.

Mit elektrischem Strom lässt sich die Erwärmung des Wassers viel einfacher und effizienter steuern. Hat der Trinkwasserspeicher die erforderliche Temperatur erreicht, schaltet der Heizstab ab. Überschüssiger Strom wird entweder für elektrische Verbraucher im Haus genutzt, im Solarakku gespeichert oder ins Stromnetz abgegeben. Die ganz edle Variante schließt das Elektrofahrzeug mit ein, den mobilen Stromspeicher auf vier Rädern.

Vielfache Wege zur Speicherung

Denkbar und machbar ist es, die Netzeinspeisung auf null zu fahren, indem man die Temperaturen im Wasserspeicher erhöht. Das verbessert den Schutz gegen Keime (Legionellen).

Der Elektroheizstab, auch als Heizschwert bezeichnet, wird über einen freien Anschlussflansch in den Warmwasserspeicher eingeführt und setzt dort den überschüssigen Solarstrom in Wärme um. Das Prinzip ist vom Tauchsieder bekannt.

Einphasige Heizstäbe leisten meist bis drei Kilowatt, dreiphasige bis neun Kilowatt. Stufenlose Regelung ist mittlerweile Standard, es gibt aber auch Produkte mit stufenweiser Regelung der Heizleistung.

Stufenlose Regelung als Standard

Meist sitzt der Heizstab oben im Speicher, um möglichst schnell hohe Temperaturen für die Zapfstelle bereitzustellen. Oder um den Warmwasserspeicher auf mehr als 70 Grad Celsius zu erhitzen, zum Schutz vor Legionellen.

Einige Stadtwerke sind bereits dazu übergegangen, gigantische Heizstäbe mit einigen Megawatt elektrischer Leistung in ihre Fernwärmesysteme einzubauen. Das zeigt, dass es nach oben kaum Grenzen gibt.

Die Heizstäbe sind sehr effizient, faktisch wird der gesamte Sonnenstrom in Heizenergie umgesetzt. Ein Nachteil dieser Variante liegt auf der Hand: Der Heizstab braucht einen Warmwasserspeicher, um die Wärme ins Trinkwasser zu bringen. Speicher stellen stagnierende Wasserreservoire dar, in denen sich Keime entwickeln können.

70 Grad Celsius gegen Legionellen

Deshalb schreiben die einschlägigen Normen vor, dass solche Warmwasserspeicher regelmäßig auf über 70 Grad Celsius aufzuheizen sind, um die Keime und Mikroben zu eliminieren. Das wiederum bedeutet, dass aus hygienischen Gründen mehr Energie eingesetzt werden muss, als man fürs Warmwasser eigentlich benötigt.

Denn an der Zapfstelle genügen 44 oder 45 Grad Celsius völlig, wenn nicht sogar weniger. Im Bad oder der Dusche reichen 35 Grad Celsius durchaus.

Schleichende Verkalkung beachten

Um von 70 Grad Celsius im Warmwasserspeicher auf 44 Grad Celsius oder 35 Grad Celsius zu kommen, muss die Hydraulik kaltes Wasser beimischen.

Das bedeutet, dass neben der Energie auch Wasser verschwendet wird. Zudem besteht die Gefahr von Verbrühungen, weil die Tochter oder der Sohn zufällig den Wasserhahn aufdrehen, aus dem zu heißes Wasser schießt.

Ein Vorteil: Elektrische Heizstäbe sind weitgehend wartungsfrei. Der Nachteil: Mit der Zeit verkalken sie, wie die gesamte Installation und der Speicher. Kalk verschlechtert den Energieumsatz des Heizstabs, er wirkt wie eine Dämmung. Deshalb ist in bestimmten Regionen mit hohem Kalkgehalt im Wasser eine entsprechende Entkalkung über Filterpatronen ratsam.

Entscheidend ist die Steuerung der Heizstäbe. Sie kann über einen Kontakt am Wechselrichter erfolgen, der den Stab zuschaltet oder aus der Versorgung nimmt. Neuere Systeme werden über Steuerboxen ins Energiemanagementsystem oder sogar in die Gebäudeautomation eingebunden.

Auch die Steuerung über einen Sensor am Hauszähler ist möglich. Sobald der Hauszähler eine Überschusseinspeisung meldet, wird der Heizstab aktiviert.

Generell gilt: Die Warmwasserversorgung sollte man unbedingt vom Heizsystem für die Raumwärme trennen. Ohnehin darf Heizwasser nicht mit Trinkwasser gemischt werden. Auch energetisch macht die Trennung Sinn, vor allem aus Gründen der Energieeffizienz und der Betriebskosten. Zwei getrennte Systeme lassen sich auf völlig verschiedene Anforderungsprofile von Warmwasser und Heizwärme viel genauer und den Kundenwünschen individuell angepasst planen. Auch dabei ist Strom im Vorteil, weil er sich schlichtweg leichter planen, installieren und regeln lässt.

Literatur

Fussnoten

  • zurück
  • Druckansicht
  • Versenden

Weitere Artikel zum Thema

Aktuelles Heft

Aktuelle Einstrahlung

Klicken Sie hier, um Strahlungskarten als PDF downzuloaden oder in einer interaktiven Karte für einen konkreten Standort abzurufen.

Einstrahlung Ausschnitt

Frage der Woche

Begegnen Sie Lieferengpässen bei Wechselrichtern oder Modulen?

Abstimmen
Termine

Aktuelle Seminartermine

Seite drucken