Solarleitung

Im letzten Artikel habe ich meine Lösung zur Warmwasserbereitung beschrieben. Da das Wasser - wenn möglich - duch Solarenergie erwärmt werden soll, ist die Frage:
"Wie kommt die Wärme in den Keller in den Solarspeicher?"

Grundsätzlich funktioniert eine Solaranlage nach dem Prinzip "Auf dem Dach wird in einem Kollektor Wasser erwärmt und dann in einem Pufferspeicher gelagert". Das heiss in anderen Worten: "Eine Solarleitung muss Warmes Wasser in den Keller bringen und kaltes Wasser auf das Dach".

Auch hier gibt es verschiedenste technische Lösungen:

• Ausführung des Kollektors:
  Hier gibt es Flachkollektoren oder Röhrenkollektoren. Deren Unteschiede sowie Vor- und Nachteile sollen später beschrieben werden. Ich habe mich für Klachkollektoren entschieden.
• Betriebsmodus des Kollektors:
  Abhängig von der Durchflussmenge (in Liter / Stunde) wird unterschieden zwischen Low-Flow, High-Flow oder Matched-Flow Betriebsarten einer Anlage.
  

Ich habe mich für den Low-Flow Ansatz entschieden, denn hier wird mit niedrigen Durchflussmengen gearbeitet. Niedrige Mengen benötigen kleine Rohrquerschnitte - und diese haben einen grandiosen Vorteil beim nachträglichen Einbau in ein Haus:
Da meine Anlage eine bestehende alte Gasanlage ersetzen sollte, musste ein Kunststoffrohr in den Schornstein eingesetzt werden, denn der neue Gassbrenner sollte ein Brennwertgerät sein. Und genau hier liegt der Trick, denn mittlerweile ist es unter bestimmten Vorsuassetzungen erlaubt, eine Solarleitung zusammen mit einem Abgasrohr in einem Schornsteinzug zu verlegen. Der Schornsteinfeger hilft hier mit Details weiter - und sollte auch von Begin an in das Projekt involviert werden. Bei mir hat der bestehenden Schornstein mit einem Durchmesser von 16 cm das Abgasrohr und die Solarleitung problemlos aufgenommen.

Durch diesen "Kniff" sind auch die Baumaßnahmen zur Verlegung der Solarleitung praktisch nicht markbar. Es müssen keine Kernbohrungen durch Decken und Wände vorgenommen werden - die Solarleitung verschwindet im Schornstein. Das Bild oben zeigt, wie die Solarleitung im Keller zusammen mit dem Abgasrohr aus dem Schornstein kommt.

(Solarthermische) Warmwasserbereitung

Über das Thema Warmwasserbereitung können ganze Bücher gefüllt werden. Ich versuche mich hier im ersten Artikel zu dem Thema mal kurz zu halten und nur zu schreiben, warum ich mich wofür entschieden habe.

Das Grundprinizip unabhängig von der genauen technischen Realisierung (egal ob mit oder ohne Solarenergie) ist immer das gleiche:
ein Vorratsbehälter wird aufgeheizt und es wird aus diesem Vorratsbehälter Wasser oder Wärme zum Wasser wärmen entnommen.

Und genau hier wird es spannend, denn es existieren verschiedene technische Systeme um das Wasser am Wasserhahn auf Temperatur zu bringen. In späteren Artikeln werde ich noch die Unterschiede der Systeme beschreiben. Ich habe mich für die Warmwasserbereitung nach dem Durchlaufprinzip in einem externe Wärmetauscher entschieden. Die dafür notwendige Hardware wird meist "Frischwasserstation" genannt. Dabei wird mit 2 getrennten Kreisläufen gearbeitet. Der erste Kreislauf enthält warmes Wasser aus dem Speicherbehälter. Wird warmes Wasser benötigt, fließt dieses Wasser in einem Wärmetauscher am frischen, kalten Leitungswasser vorbei und erwärmt dieses (daher der Begriff "Frischwasserstation"). Eine Regelung sorgt dafür, dass das Wasser auf eine definierte Temperatur gebracht wird.
Das Bild zeigt die Frischwasserstation in der Einbauphase. Im Betrieb ist dieser Wärmetauscher (Leistung: 24 l/min) in einer Isolationsbox verpackt.

Vorteile dieser Lösung (aus meiner Sicht) sind:

• Leginonellenproblematik gibt es nicht.
  Wasser wird dann erwärmt, wenn es benötigt wird. Es wird kein Brauchwasser warm gelagert - das spart Energie.
  
• Wassertemperatur für Warmwasser kann niedriger sein.
  Da keine Legionellen getötet werden müssen, muss das Wasser nicht auf 65 Grad und mehr erhitzt werden. Wir betreiben unsere Anlage mit einer Warmwassertemperatur von 46 Grad. Das reicht zum Duschen allemal und für eine Badewannenfüllung reicht diese Temperatur ebenfalls aus. Auch das spart Energie - denn die beste Einsparung ist immer die, wo Wasser weniger warm werden muss. Und der Duchlaufbetrieb benötigt weniger Erwärmung als der Speicherbetrieb.
  
• Der Waschmaschinenbetrieb an Warmwasser wird einfacher.
  Wer diesen Artikel gelesen hat, kennt die Problematik der Waschmaschine an Warmwasser. Da bei und die Warmwassertemperatur bei 46 Grad liegt, muss für die 60 Grad Wäsche gar nicht gemischt werden. Für die 30 Grad Wäsche reicht es, Kaltwasser und Warmwasser aufzudrehen - die Mischungstemperatur dabei liegt immer unter 30 Grad. Daher kommt der bei uns benutzte Mischer komplett ohne Elektronik aus und hat im Baumarkt 15 Euro gekostet - Artikel darüber folgt.

Wie oben geschrieben: dieser Artikel soll sehr kurz sein und meine "Lösung" beschreiben und die Gründe, warum ich mich so entschieden habe. Weitere Artikel zu dem Thema folgen.

Waschmaschine an Warmwasser?

Die gleichen Überlegungen wie im vorigen Artikel für den Geschirrspüler gelten auch für die Waschmaschine. Auch hier wird warmes Wasser benötigt welches typischerweise mit elektrischem Strom aufgeheizt wird.

Im Gegensatz zum Geschirrspüler, der meist mit 65 Grad betrieben wird, ist bei der Waschmaschine zu berücksichtigen, dass hier meist niedrigere Temperaturen benötigt werden. Daher ist beim Anschluss der Waschmaschine an die Warmwasserleitung etwas mehr "Hardware" nötig. Prinzipiell gibt es hier mehrere Möglichkeiten, geregelt mit der Warmwasserleitung umzugehen:

• Waschmaschine mit Warmwasseranschluss:
  Um die gewünschte Temperatur für die Wäsche (30 / 60 Grad) zu erreichen, gibt es Maschinen mit 2 Wasseranschlüssen. Hier regelt die Maschine die Temperatur des Wasserzuflusses abhängig von dem eingestellten Programm. Miele z.B. baut so eine Maschine - aber die hat ihren Preis.
• Vorschaltgerät für die Waschmaschine:
  Ein Gerät wird vor den Zufluss der Waschmaschine geschaltet. Dieses hat 2 Zuflüsse und einen Abfluss. Am Vorschaltgerät wird das Waschprogramm (30 / 60 Grad) eingestellt, ebenso an der Maschine. Das Gerät mischt dann die Wassertemperatur. Nach einer halben Stunde schaltet es auf Kaltwasser um - denn für die Spülgänge wird nur noch kaltes Wasser verwendet. Der Preis für solche Geräte liegt bei ca. 200 - 250 EUR (Stand 2006).
• Selbstbau-Varianten:
  Die beiden oben genannten Möglichkeiten gehen ein wenig ins Geld. Daher sind einfachere Möglichkeiten auch im Internet beschrieben. Duscharmaturen mit Thermostatfunktion z.B. können als Vorschaltgerät verwendet werden. Hier wird am Duschkopf die Temperatur eingestellt - fertig. Der Preis hierfür ist deutlich geringer als für die elektrischen Vorschaltgeräte.

Ich selber habe eine noch einfachere Variante gewählt - was aber mit der Art der Warmwasserbereitung unserer neuen Anlage zu tun hat. Deshalb werde ich meinen einfachen Mischer in einem späteren Artikel beschreiben. Unabhängig von der Art des Mischers können wir aber jetzt schon mal einen Blick auf die möglichen Einsparungen werfen:
Messungen mit einem Verbrauchsmessgerät haben ergeben, dass unser typischer 60 Grad Waschgang 0,79 kWh weniger verbraucht, wenn die Waschmaschine mit Warmwasser gefüttert wird. Bei angenommenen 65 Wäschen mit 60 Grad in unserem 2 Personenhaushalt kommen wir hier auf eine Einsparung von 51,53 kWh Stunden.

Kleinvieh macht auch Mist?
Erinnern wir uns an den Geschirrspüler. Dieser hängt am Warmwasser. Zusammen mit der Waschmaschine am Warmwasser wird jetzt die Stromrechnung im Jahr um ca. 172,25 kWh = 27,44 EUR bei 16 ct/kWh (Stand 2006) gesenkt. OK - nicht berauschend, aber wenn ich das auf 20 Jahre hochrechne und eine Steigerung des Strompreises von 4% pro Jahr annehme, komme ich nach 20 Jahren auf eine Einsparung von ca. 817.-- EUR, nach 25 Jahren auf ca. 1.142,-- EUR.

Was hat das jetzt alles mit der Solaranlage zu tun?
Bei der Betrachtung von Warmwassererzeugung mit Solarenergie ist eine typische Kennzahl "60% vom Bedarf können solar gedeckt werden". Daher sind 60% der oben genannten Beträge bei der Frage "Lohnt sich die Solaranlage finanziell ?" zu berücksichtigen.

Geschirrspüler an Warmwasser?

Unabhängig von Überlegungen zum Thema Solarthermie ist die Frage: "Gibt es Möglichkeiten im Haushalt beim Warmwasserbedarf Geld zu sparen?"

Die einfache Antwort auf die Frage ist: "Ja".

Die etwas längere Antwort ist:
Mann/Frau kann weniger Verbrauchen. Das soll hier nicht das Thema sein.
Hier geht es um genauer die Frage "Kann ich bei gleichbleibendem Wasserverbrauch Geld sparen?". Und die Antwort darauf ist auch ein ja, denn:

Der Geschirrspüler benötigt warmes Wasser.
Eine kWh Strom kostet (Stand 2006) 16 ct.
Eine kWh Gas kostet (Stand 2006) knapp 6 ct.
Unter der Annahme, dass die Warmwasserbereitung mit Gas effizient gemacht wird (und nicht so wie bei meiner alten Anlage - siehe hier), kann hier also echtes Geld gespart werden.

Darüber hinaus gilt natürlich auch: unter ökologischen Gesichtspunkten ist der Ansatz, den Geschirrspüler mit Warmem Wasser zu versorgen, der bessere denn Strom zur Warmwasserbereitung ist in bezug auf die Ökobilanz deutlich schlechter als der eigene (moderne) Gasbrenner.
Dazu kommt noch der solarthermische Aspekt: wenn im Sommer das warme Wasser von der Sonne angewärmt wird, dann kostet es nichtmal den Gasverbrauch.

Von daher war bei unserem Heizungneubau klar:
Der Geschirrspüler kommt an die Warmwasserleitung.

Messungen haben für unser "Standard Spülprogramm 65 Grad ÖKO" eine Einsparung von 0,93 kWh ergeben. Das macht bei unserem 2 Personenhaushalt mit geschätzten 130 Geschirrwäschen im Jahr dann in Summe ca. 120 kWh, die wir an Strom einsparen. Das entspricht bei 16 ct pro kWh (Stand 2006) dann einer jährlichen Stromeinsparung von gut 19,-- EUR.

Auf den ersten Blick mag das wenig sein. Dennoch gilt auch hier das Sprichwort "Kleinvieh macht auch Mist" - dazu komme ich beim nächsten Artikel zum Thema "Waschmaschine an Warmwasser".

Anmerkungen zu dem Thema:
Heutige Geschirreiniger arbeiten mit Enzymen zur Lösung von Eiweiß, die eine "Kaltwasserphase" am Anfang brauchen. Es gibt Menschen, die warnen deshalb davor, warmes Wasser zu verwenden. Ich konnte bislang keine Nachteile feststellen.

Wo verbrenne ich Geld?

Um eine Abschätzung über einen zukünftigen Energieverbrauch machen zu können, ist es wichtig, den aktuellen Verbrauch zu kennen. Erst wenn dieser bekannt ist, kann abgeschätzt werden, wie hoch evtl. die zu erwartenden Einsparungen einer neuen Anlage sind. Denn erst wenn bekannt ist, an welcher Stelle evtl. Geld verbrannt wird, kann man sich die Frage stellen, wo es sich lohnt, einzugreifen.

Es gilt also herauszufinden:
Gasverbrauch für Warmwasser = ?
Gasverbrauch für die Heizung =?

Übrigens:
ja, ich weiss - Energie wird nicht in m^3 Gas gemessen. Aber ich werde bei den zukünftigen Betrachtungen immer von m^3 schreiben. Das ist eine Grösse, die direkt am Gaszähler abgelesen werden kann. Wieviel kWh in einem Kubikmeter Gas stecken, steht in der Jahresabrechnung des Gasversorgers - und ist daher für die folgenden Betrachtungen nicht wirklich hochwichtig.

Als erstes empfiehlt es sich, den Energieverbrauch für die Warmwasserbereitung zu ermitteln. Das geschieht am besten, in dem man über einen längeren Zeitraum im Sommer (wenn die Heizung definitiv aus ist!), den Gasverbrauch notiert. Aus eigener Erfahrung (siehe unten) macht eine tägliche Messung hier evtl. Sinn. Aus den Daten von 6-8 Wochen kann so ein durchschnittlicher Gasverbrauch für die Warmwassererzeugung ermittelt werden.

Ein kleiner Hinweis auf die Statistik mag hier sinnvoll sein:

• ein durchschnittlicher 4 Personenhaushalt in Deutschland verbraucht ca. 1.5 m^3 Gas pro Tag für die Warmwasserbereitung.
  
  
• bei einem "durschnittlichen, mittelalten Einfamilienhaus" werden 10-12 Prozent des Gasverbrauchs für die Warmwasserbereitung benötigt.
  

Die Beobachtung meiner alten Anlage hat einen Bedarf von 2,85 m^3 (!!! siehe Statistik oben !!!) für die tägliche Warmwasserbereitung ergeben. Und das ganze war auch unabhängig davon, ob jemand nur geduscht hat oder eine ganze Badewanne gefüllt hat (tägliche Messung des Verbrauchs!)

Mit dieser Zahl war klar:
Bei uns wird echtes Geld verbrannt. Unser 2-Personenhaushalt verbraucht für die Warmwasserbereitung Gas für 8 Leute? Und das, obwohl wir mit einer Superwasserspardusche duschen?

Was ist der Grund dafür?
Neben der Tatsache, dass die alte Anlage einen sicherlich nicht sehr gut gedämmten Warmwasserspeicher (130 l mit eigenem Gasbrenner - siehe Abbildung) hatte, ist die thermische Zirkulationsleitung vom Keller bis in den ersten Stock eine echte Geldverbrennungsnalge. Wer sowas in seinem Haus verbaut hat, kann davon ausgehen, dass dieses Rohr sehr viel Geld verschwendet: 24 Stunden am Tag wird Wasser in dem Rohr transportiert und wärmt die Wand!

Für die neue Anlage war damit zum Thema "Warmwasser" klar:
eine geregelte Zirkulationspumpe muss rein. Ich möchte nicht auf den Komfort einer solchen Leitung verzichten - aber ich brauche keine 24 Stunden Zirkulation im Haus!

Mit diesem Wissen war für meine alte Anlage klar:
Gasverbrauch in 2003 / 2004 : 3500 m^3 pro Jahr
Davon pro Jahr für die WW-Bereitung: 365 x 2,85 = 1040,25 m^3
Ergo bleiben für den Heizbedarf: 3500 - 1040,25 = 2459,75 m^3

Ach ja - wo wir jetzt den Bedarf der alten Anlage für die Heizung ermittelt haben, macht es vielleicht Sinn, das mal mit einem aktuellen Begriff der Hausbauer in Beziehung zu setzen:
Unser Haus hat 186 m^2 beheizte Fläche. Mit der obigen Zahl und der Abschätzung 1 Kubikmeter Gas = 1 Liter Heizöl ergibt sich, dass sich die Kombination aus Haus und alter Heizung wie ein 13-Liter Haus verhält. OK - nicht berauschend, aber für ein Baujahr 1983 ein gar nicht so schlechter Wert.

Zukünftige Gaspreise

Nein - ich habe keine Kristallkugel, aber:
Ich bin davon überzeugt, dass der Gaspreis steigen wird.
Und wer immer sich die Frage stellt "Rechnet sich irgendwas im Zusammenhang mit der Verbrennung von fossilen Rohstoffen", wird an der Betrachtung der Gaspreise nicht vorbeikommen.

Wer sich bei seinem Gasversorger und im Internet ein bisschen umsieht, findet sehr einfach heraus, daß im Bereich Norddeutschland in den letzten 10 Jahren der Gaspreis um durchschnittlich 7,25% im Jahr gestiegen ist. Anders gesagt: alle 10 Jahre verdoppelt sich der Preis für Gas.

Die Grafik zeigt, wie sich eine jährliche Steigerung des Gaspreises von 7,25% über die nächsten 25 Jahre auf den Preis für eine kWh Gas auswirkt - ausgehend von dem Preis, den ich in 2006 bezahle. Wie sich unschwer erraten lässt, ist die Gaspreissteigerung eine kritische Grösse bei der Betrachtung der Wirtschaftlichkeit einer Investition.

Wenn in späteren Artikeln von Modellbetrachtungen und EUR Beträgen die Rede sein wird, habe ich die 7,25% Steigerung verwendet. Denn für mich ist sicher: Der Gaspreis wird steigen - die einzige Frage ist, wieviel.

Was soll dieser blog?

Seit mehr als 12 Monaten habe ich eine kombinierte Brennwert- / Solaranlage im Betrieb. Immer wieder fragen mich Freunde, bekannte und Kollegen "Und?! Wie isses. Lohnt das? Was hast Du so alles bedacht und erlebt?"

Damit ich diese Fragen nicht immer mit langen Geschichten beantworten muss, habe ich diesen Weblog begonnen. Hier will ich sozusagen "meine Geschichte zur Solarthermie" erzählen - und zukünftigen Fragenden den Link geben.

Was ist also "meine Geschichte"?

Ich musste meine 23 Jahre alte Heizung ersetzen - und bin dadurch zum Thema "Solarenergie" gekommen. Fragen auf die ich in dem Zusammenhang für mich persönlich Antworten gefunden habe, will ich beantworten - denn ich weiss: wer sich mit dem Thema "Solarthermie" beschäftigt, stellt sich viele Fragen, wie zB.:

- Lohnt sich Solarthermie?
- Was kostet Solarhermie?
- Wie kompliziert ist der Einbau einer solchen Anlage?
- Bringt das überhaupt was?

Ich habe mit vielen Leuten über Solarthermie gesprochen. Alle sagen, dass das ein weites Feld ist und es schwierig ist, sich darin zurechtzufinden. Vielleicht kann ich mit meinen Erklärungen und Überlegungen hier dazu beitragen, das Feld ein bisschen übersichtlicher zu gestalten. Ich habe diese Überlegungen zu Ende gedacht - und für mich entschieden: "Ja - Solarthermie ist sinnvoll." Deshalb habe ich eine Solarunterstützung bei meiner neuen Heizung dabei.

Zur Klarstellung:

• Auf diesen Seiten geht es um die Ersetzung einer alten Heizungsanlage und meine Gedanken in dem Zusammenhang. Die Anlage ist mit einem Sonnenkollektor zur Unterstützung ausgestattet worden.
• Es geht mir nicht um die Philosophie, mein Haus komplett ohne fossile Brennstoffe zu heizen. Das ist bei einem Haus aus 1983 nicht zu erwarten.
• Oben habe ich geschrieben "Solarthermie ist sinnvoll". Es ist natürlich ohne weiteres klar, das jede gesparte Tonne CO2 Emission schon sinnvoll ist. Darüberhinaus ist Solarthermie auch heute aus finanziellen Gesichtspunkten sinnvoll, was ich zeigen möchte.
  
• Natürlich kann Energie in Wohnhäusern auch durch eine bessere Dämmung gespart werden - keine Frage. Wer sich in Internetforen umschaut bekommt öfter zu lesen oder zu hören "Erstmal dämmen - dann kann man immer noch über Solar nachdenken". Wenn jedoch eine bestehende Heizung ersetzt werden muss weil sie einach defekt ist, dann sollte man sich diese Gedanken sofort machen. Deshalb ist in diesem Zusammenhang Solarenergie immer ein bedenkenswertes Thema.
  

Ich weiss auch, dass diese Thema kontroverse Diskussionen hervorrufen wird. Daher bin ich schon gespannt auf die ersten Rektionen.

Kleiner Hinweis zum Lesen dieses Weblogs:
Am Anfang habe ich versucht, das Thema logisch gegliedert anzugehen. Daher enstpricht der chronologische Ablauf der Artikelerscheinungen einem Inhaltsverzeichnis eines Buches. Von daher ist der beste Einstieg in das Thema, sich chronologisch durch das Archiv (rechts oben auf jeder Seite) zu clicken.