Warmwasser mit Photovoltaik erzeugen
Die Warmwasserbereitung macht laut dem Bund der Energieverbraucher in einem durchschnittlichen Haushalt den zweithöchsten Energieverbrauch aus (ohne Berücksichtigung der Mobilität). Das ist es wenig verwunderlich, dass immer mehr Menschen ihr Warmwasser mit Photovoltaik (PV) erzeugen wollen. In diesem Artikel erfahren Sie, ab wann sich die Aufbereitung von Warmwasser durch Ihre Photovoltaikanlage lohnt und worauf Sie besonders achten sollten.
Solarenergie für die Aufbereitung von Warmwasser
Der hohe Energieverbraucher bei der Warmwasserbereitung bietet ein erhebliches Potenzial für den Einsatz erneuerbarer Energien, um sowohl ökologische als auch ökonomische Vorteile zu erzielen. Solarthermische und PV-Anlagen nutzen die Sonnenenergie für die Warmwassererzeugung und sind dadurch besonders umweltschonend. Durch die Umwandlung der Energie unserer Sonne in Strom mittels Solarzellen und dessen Umformung durch einen Wechselrichter kann dieses Energiepotenzial zur Unterstützung des Heizungssystems genutzt werden. Zudem lohnt sich der Umstieg auf Solarenergie aus finanzieller Sicht recht schnell, wie Sie im folgenden Abschnitt feststellen werden.
Durch die Integration von Solarenergie in das Heizungssystem erlangen Sie also beträchtliche Einsparungen bei den Energiekosten und tun gleichzeitig der Umwelt etwas Gutes.
Wie und ab wann rechnet sich die Warmwassererzeugung durch Photovoltaikanlagen?
Wie und ab wann sich die Erzeugung von warmem Wasser mit einer PV-Anlage lohnt, ist sehr individuell und hängt von verschiedenen Faktoren, wie der Einspeisevergütung oder Ihrem Standort ab. Füllen Sie unser Formular in weniger als 5 Minuten aus und lassen Sie uns über Ihre individuellen Bedürfnisse sprechen.
Allgemein lässt sich sagen, dass sich die PV-Anlage langfristig in den meisten Fällen lohnen wird. Wie Sie der unterstehenden Abbildung entnehmen können, macht laut dem Umweltbundesamt die Warmwasseraufbereitung in einem durchschnittlichen deutschen Haushalt fast 16 % des gesamten Energieverbrauchs (2021) aus.
Indem Sie Solarstrom aus Ihrer Photovoltaikanlage auch für die Erwärmung des Warmwassers verwenden, steigern Sie den Eigenverbrauch des erzeugten Stroms. Dies ist ein entscheidendes Kriterium für die Rentabilität Ihrer Solaranlage. Üblicherweise wird nur etwa 25 -30 % des Solarstroms selbst verbraucht; der größere Anteil wird zu einem geringeren Preis ins Netz eingespeist.
Durch die zusätzliche Nutzung des Solarstroms zur Warmwasserbereitung lässt sich der Eigenverbrauch deutlich erhöhen. Abhängig von der Größe der Photovoltaikanlage und dem Warmwasserbedarf kann der Eigenverbrauchsanteil auf über 60 % ansteigen. Sie können Ihren Eigenverbrauch also bis zu 30 % steigern, was bei den aktuellen Strompreisen einen erheblichen Unterschied in Ihrer Stromrechnung ausmachen kann.
Sie haben sich eine genauere Rechnung erhofft? Kontaktieren Sie uns und wir rechnen gemeinsam und ganz unverbindlich Ihren individuellen Fall auf den Cent genau durch.
Photovoltaik vs. Solarthermie: Was eignet sich besser für die Warmwasseraufbereitung?
Um diese Frage zu beantworten, sollten wir zunächst die beiden Begriffe genauer unter die Lupe nehmen. Unter Solarthermie versteht man das Erzeugen von Wärme durch Sonnenenergie. Diese Energie kann zum Erwärmen von Wasser oder für die Heizung verwendet werden. Ein Überschuss kann jedoch nicht, wie bei Photovoltaikanlagen, in das Stromnetz eingespeist werden. PV-Anlagen wandeln dagegen das Sonnenlicht in elektrische Energie um. Sie gehen den Umweg über die Elektrizität.
Wir können also festhalten, dass die Sonnenstrahlen bei Solarthermie in Heizwärme und bei PV-Anlagen in Strom umgewandelt werden. Aber welche Technik ist die bessere für die Aufbereitung von warmem Wasser?
Wie so oft ist die Antwort – es kommt darauf an.
Der Vorteil von Photovoltaik liegt in der Vielseitigkeit, da der erzeugte Strom nicht nur für die Warmwasserbereitung, sondern auch für andere Zwecke verwendet werden kann. Sie sind also vor allem in Regionen mit höheren Strompreisen vorteilhafter. Zudem ist es durch die niedrigen Einspeisevergütung zunehmend attraktiver geworden, vom eigenen Solarstrom möglichst viel selbst zu verbrauchen.
Solarthermische Anlagen sind bei dieser Aufgabe im Allgemeinen effizienter als PV-Systeme, da sie das Licht der Sonne direkt in Wärme umwandeln. Diese Effizienz macht sie zu einer potenziell besseren Wahl in Gebieten mit hoher Sonneneinstrahlung und für Haushalte mit hohem Wasserbedarf.
Zudem spielt Ihre Dachgröße eine entscheidende Rolle. Bei einer größeren Dachfläche sollten Sie auf Photovoltaik zurückgreifen, da Sie dadurch größere finanzielle Ersparnisse erzielen können als mit einer Solarthermieanlage. Wenn Sie jedoch noch wenig Fläche zur Verfügung haben, lohnt sich die Installation von PV nicht wirklich und die freie Fläche sollte eher für Solarthermie genutzt werden.
Die Hybride Alternative: Solarthermie und PV-Anlage kombinieren
Mittlerweile gibt es Solarmodule, die Solarthermie und PV vereinen. Diese sind leider oft nicht besonders praktikabel. Das liegt daran, dass Photovoltaikmodule bei höheren Temperaturen an Leistung verlieren, während Solarthermieanlagen gerade dann sinnvoll sind. Hybridmodule müssen diesen Widerspruch berücksichtigen, was häufig dazu führt, dass entweder eine Technologie bevorzugt oder ein Kompromiss eingegangen wird, der für keine der beiden Technologien optimal ist. Daher empfiehlt es sich meistens, Solarthermie und PV als separate Module auf dem Dach zu installieren.
Solche Hybridmodule sind momentan im privaten Bereich meistens nur für einen Haushalt mit Pool oder einem großen Wärmespeicher sinnvoll.
Methoden für die Warmwasseraufbereitung mit Solarstrom
In diesem Abschnitt stellen wir Ihnen die technischen Voraussetzungen und Möglichkeiten für die Erzeugung von Warmwasser mit PV vor.
Heizstab für die Warmwassererzeugung
Ein Heizstab ermöglicht eine effiziente Warmwasserbereitung mittels Photovoltaik. Dieser funktioniert ähnlich wie ein Tauchsieder, indem er das Wasser im Speicher durch elektrisch erwärmte Heizwendeln erhitzt. Es gibt verschiedene Modelle von Heizstäben, von einfachen Ein-/Ausschaltmodellen bis hin zu stufenlos regulierbaren Varianten. Die Nutzung eines PV-Energiemanagers optimiert zudem die Verwendung des Solarstromüberschusses, da er diesen gezielt zum Heizstab leitet. Außerhalb der Heizperiode kann die Heizungsanlage vollständig abgeschaltet werden.
Je nach Größe der Anlange und des Wasserbedarfs können mehr als 80 % des Warmwassers durch Solarenergie bereitgestellt werden. Im Sommer kann der Heizstab in vielen Fällen den gesamten Warmwasserbedarf eines Haushalts decken, wodurch Energiekosten gespart und die Lebensdauer der Heizung verlängert werden.
Was kostet ein Heizstab?
Heizstäbe mit geringerer Leistung (2 bis 3 kW) für die Warmwasserbereitung sind unter 100 € erhältlich. Diese benötigen eine Spannung von 230 V und können problemlos in eine übliche Haushaltssteckdose eingesteckt werden. Im Gegensatz dazu erfordern größere Modelle der Heizstäbe eine professionelle Installation, wodurch sich die Kosten auf durchschnittlich 500 bis 1.000 € belaufen.
Die endgültigen Kosten variieren wie immer je nach den spezifischen Gegebenheiten Ihrer Photovoltaikanlage sowie Ihrem persönlichen Strom- und Warmwasserverbrauch.
Vorteile eines Heizstabs im Vergleich zur Solarthermieanlage
Ein Heizstab bietet gegenüber Solarthermische-Anlagen Vorteile wie eine einfache Installation, geringere Anschaffungs- und Wartungskosten sowie eine höhere Flexibilität bei der Nachrüstung. Das System benötigt nämlich keinen wassergeführten Kreislauf, sodass weder Pumpen, Rohre noch Wärmetauscher erforderlich sind.
Warmwasser-Wärmepumpe mit Solarstrom versorgen
Die Nutzung einer Warmwasser-Wärmepumpe in Verbindung mit Photovoltaik ist eine weitere Methode für die Warmwasserbereitung. Diese Art von Wärmepumpen extrahiert Wärmeenergie aus der Umgebungsluft, um Brauch- bzw. Trinkwasser zu erwärmen. Dabei wird üblicherweise ein integrierter Warmwasserspeicher mit einer Kapazität von 200 bis 300 Litern verwendet, der das erwärmte Wasser für mehrere Stunden auf Temperatur hält.
Die Umgebungswärme wird über einen Wärmetauscher auf ein Kältemittel übertragen, welches bei niedrigen Temperaturen verdampft. Durch Kompression des Kältemitteldampfes, bei dem sich der Druck und folglich auch die Temperatur erhöhen, wird die Energie auf das Wasser im Speicher übertragen. Diese Wärmepumpen sind ausschließlich für die Erwärmung von Brauchwasser konzipiert und unterstützen nicht die Heizung.
Dieses System ist mit einer PV-Anlage kompatibel. Das bedeutet, dass Warmwasser-Wärmepumpen auch mit Solarstrom betrieben werden können. Insbesondere mittags, wenn die PV-Anlage einen Energieüberschuss produziert, können diese Wärmepumpen betrieben werden. Aber auch eine schwächere Sonneneinstrahlung in den Wintermonaten kann aufgrund der geringen Leistungsaufnahme der Wärmepumpe ausreichend sein, um die Anlage zu betreiben.
Sofern das System optimal ausgelegt ist, kann es also ganzjährig genutzt werden.
Für den Fall, dass die Warmwasser-Nachfrage zeitweise höher ist, etwa bei Besuch im Haus, kann ein zusätzlicher Heizstab die Wärmeerzeugung unterstützen.
Zudem tragen Wärmepumpen mit dem SG-Ready-Label (Smart Grid Ready) zur effizienten Integration in intelligente Stromnetze bei. Sie verfügen über einen Regler, der nicht nur die Solltemperatur des Wassers steuert, sondern auch signalisiert, wann günstiger Strom (vom Stromlieferanten oder der eigenen Solaranlage) verfügbar ist. Außerdem gibt Ihnen das SG-Ready-Label Sicherheit, dass die Wärmepumpe für den Betrieb mit PV geeignet ist.
Was kostet eine Warmwasser-Wärmepumpe?
Die Kosten für die Anschaffung variieren je nach Modell. Ein entscheidender Faktor für den Preis ist die jeweilige Ausstattung. So gibt es am Markt etwa Modelle mit Anschlüssen für Photovoltaikanlagen oder zusätzlichen Wärmetauschern. Generell bewegen sich die Preise meist im Bereich von 1.500 bis 3.500 €.
Durchlauferhitzer oder Boiler mit integriertem Speicher
Sowohl Durchlauferhitzer als auch Boiler mit integriertem Speicher können mit PV-Anlagen betrieben werden. Durchlauferhitzer zeichnen sich durch ihre Fähigkeit aus, Wasser genau dann zu erwärmen, wenn es benötigt wird. Dies führt jedoch auch zu hohen Verbrauchsspitzen. Die kompakten Geräte werden häufig an der Nutzungsstelle, wie in der Küche oder im Bad platziert.
Boiler mit integriertem Speicher hingegen erwärmen und speichern das Wasser zentral. Sie sind in verschiedenen Größen erhältlich, von kleinen Einheiten, die unter dem Waschtisch passen, bis hin zu größeren Modellen, die beispielsweise im Flur installiert werden können. Das Fassungsvermögen des Wasserspeichers ist entscheidend und sollte auf den spezifischen Warmwasserbedarf des Haushalts abgestimmt sein. Ein wesentlicher Vorteil dieser Systeme ist die konstante Verfügbarkeit von warmem Wasser, auch bei Leistungsschwankungen der Solaranlage.
Ein wichtiger Aspekt bei Boilern ist die Hygiene. Um Keime und Krankheitserreger, einschließlich Legionellen, abzutöten, sollte das Wasser im Boiler auf mindestens 65 °C erhitzt werden. Diese Legionellenschaltung sollte am besten in den Mittagsstunden durchgeführt werden, da zu dieser Zeit besonders viel Energie produziert wird.
Für Haushalte mit geringerem Warmwasserbedarf oder begrenztem Platz bieten sich kleine Boiler mit Speichervolumen von 5 bis 12 Litern an. Diese können den Eigenverbrauch der Solaranlage optimieren und sind besonders für die Küche geeignet.
Die Verwendung eines Stromspeichers in Kombination mit Photovoltaik kann bei beiden Systemen von Vorteil sein. Er eignet sich jedoch insbesondere bei Durchlauferhitzern, da diese oftmals über einen hohen punktuellen Stromverbrauch verfügen. Die Solaranlage liefert oft den höchsten Stromertrag mittags, wenn der Bedarf an Warmwasser meistens eher geringer ist. Ein Stromspeicher ermöglicht es Ihnen, den erzeugten Solarstrom zu speichern und bei Bedarf zu nutzen.
Vor- und Nachteile von Heizstäben, Wasserpumpen, Durchlauferhitzern und Boilern für die Warmwasseraufbereitung durch Solarstrom
In den folgenden vier Tabellen fassen wir Ihnen übersichtlich die Vor- und Nachteile der verschiedenen Techniken für die Warmwasseraufbereitung durch Solarstrom zusammen.
Das sind die Vor- und Nachteile eines Heizstabs:
| Vorteile eines Heizstabs | Nachteile eines Heizstabs |
| relativ geringe Anschaffungskosten | der erforderliche Speicher benötigt Platz |
| einfache Installation | Speicher bringt Anschaffungskosten mit sich |
| höhere Flexibilität bei der Nachrüstung | PV-Anlage muss ausreichend groß sein |
| umweltfreundlich und nachhaltig | geringere Wärmeerzeugung im Winter |
| reduziert die Energiekosten |
Das sind die Vor- und Nachteile einer Warmwasser-Wärmepumpe:
| Vorteile einer Warmwasser-Wärmepumpe | Nachteile einer Warmwasser-Wärmepumpe |
| relativ geringe Betriebskosten | hohe Anfangsinvestitionen |
| kann potenziell ganzjährig für genutzt sorgen | passende Dachfläche notwendig |
| Einbindung in intelligente Stromnetze durch SG-Ready-Label. | ist nur für Brauchwassererwärmung, nicht für Heizung geeignet. |
| kann mit Heizstab kombiniert werden | Leistung kann je nach Sonneneinstrahlung varrieren |
| umweltfreundlich und nachhaltig | relativ hohe Komplexität bei der Installation und Wartung |
| reduziert die Energiekosten |
Das sind die Vor- und Nachteile eines Durchlauferhitzers:
| Vorteile eines Durchlauferhitzers | Nachteile eines Durchlauferhitzers |
| geringe Anschaffungskosten | hohe Energieverbrauchsspitzen |
| kein Legionellenproblem | in den meisten Fällen ist ein Stromspeicher notwendig |
| unbegrenztes Warmwasser | mitunter schlechte Regelbarkeit |
| kann raumeffizient angebracht werden | oftmals höhere Betriebskosten im Vergleich zu Boilern |
| kein Wärmeverlust |
Das sind die Vor- und Nachteile eines Boilers:
| Vorteile eines Boilers | Nachteile eines Boilers |
| ständige Verfügbarkeit von warmem Wasser, unabhängig von momentaner Solarleistung | Wärmeverluste durch Speicherung, insbesondere bei größeren Speichern |
| kleine Speichermodelle eignen sich gut für mittleren Bedarf und zur Optimierung des Eigenverbrauchs der Solaranlage | benötigt meistens mehr Platz als Durchlauferhitzer |
| aber auch ideal für Haushalte mit höherem Warmwasserbedarf | Legionellenschaltung notwendig |
| verschiedene Größen für unterschiedliche Bedürfnisse und Platzverhältnisse | Ständige Energiezufuhr notwendig, um Wasser warmzuhalten |
Was ist ein Pufferspeicher?
Der Pufferspeicher bei einer Wärmepumpe oder anderen Heizsystemen fungiert als Lagerstätte für momentan überschüssige Wärmeenergie. Seine Aufgabe ist es, als eine Art Wärmeaufbewahrungsort zu dienen: Er speichert die Wärme für spätere Nutzung und ermöglicht eine zeitlich versetzte Nutzung dieser Wärme. Nach Bedarf kann die im Heizsystem gespeicherte Energie genutzt werden. Das Speichermedium besteht meistens aus einem Stahlbehälter, der von Dämmmaterial umhüllt ist und mit Wasser für Heizzwecke gefüllt wird.
Der Unterschied zu einem Boiler ist, dass dieser für das Brauchwasser und ein Pufferspeicher für das Heizungswasser verantwortlich ist.
Was sind die Vor- und Nachteile von Warmwasser mit Photovoltaik?
In unserem zugegebenermaßen recht langem Artikel haben wir Ihnen einige Vor- und Nachteile der Warmwassererzeugung mit Photovoltaikstrom vorgestellt. In der folgenden Tabelle sind diese Vor- und Nachteile übersichtlich zusammengefasst.
| Vorteile | Nachteile |
| umweltschonend, reduziert CO₂-Emissionen | erfordert ausreichend Platz für PV-Module und Warmwasserspeicher |
| langfristige Einsparungen bei den Energiekosten | in vielen Fällen ist eine fachkundige Installation und Wartung notwendig |
| erhöhter Eigenverbrauch des Solarstroms, besonders effizient bei Heizstäben und Warmwasser-Wärmepumpen | mögliche Leistungseinbußen bei geringer Sonneneinstrahlung, zum Beispiel im Winter |
| reduzierte Abhängigkeit von externen Strompreisen | |
| Einsatz verschiedener Warmwassersysteme wie Heizstäbe, Wärmepumpen, Durchlauferhitzer und Boiler möglich | |
| Beitrag zur persönlichen Energieunabhängigkeit |
Wie Sie sehen können, überwiegen die Vorteile eindeutig gegenüber den Nachteilen. In den allermeisten Fällen ist die Investition in Warmwasserbereitung mit Photovoltaik auch aus der finanziellen Perspektive lohnenswert. Nehmen Sie jetzt unverbindlich und in weniger als fünf Minuten Kontakt mit uns auf und lassen Sie uns gemeinsam über Ihren individuellen Fall sprechen.
Für wen eignet sich also das Erzeugen von Warmwasser mit PV-Strom?
Die Liste von Personen, für die sich die Warmwassererwärmung mit Photovoltaikstrom eignet, ist recht lange. Wenn Sie sich selbst in der folgenden Aufzählung wiederfinden, sollten Sie sich überlegen, auf die Umweltfreundliche alternative umzusteigen.
Für diese Personen eignet sich die Warmwasserbereitung mit PV-Strom:
- Umweltbewusste Personen, die großen Wert auf ökologische Nachhaltigkeit legen und ihren CO₂-Fußabdruck reduzieren möchten.
- Haushalte mit hohem Warmwasserbedarf, zum Beispiel Familien oder Wohngemeinschaften, die täglich eine große Menge an Warmwasser verbrauchen
- Eigentümer von Immobilien, die langfristige Investitionen tätigen möchten, um den Wert ihrer Immobilie zu steigern und die Betriebskosten zu senken.
- Personen mit Interesse an Energieunabhängigkeit, die ihre Abhängigkeit von herkömmlichen Energiequellen und schwankenden Strompreisen reduzieren wollen.
- Haushalte in sonnenreichen Gebieten bzw. Regionen mit hoher Sonneneinstrahlung.
- Langzeitdenker, die bereit sind, in eine Technologie zu investieren, die sich langfristig auszahlen wird.
- Technikaffine Menschen, die Interesse an moderner Technik und der Integration von Smart-Home-Systemen haben.
- und viele mehr.
Fazit: Warmwasserbereitung mit Strom aus Photovoltaik
Die Erzeugung von Warmwasser mit Photovoltaik ist sowohl umweltfreundlich als auch kosteneffizient ist. Sie stellt für Sie eine vielversprechende Möglichkeit dar, Ihren CO₂-Fußabdruck zu reduzieren und langfristig Energiekosten zu sparen. Solarmodule wandeln die Energie der Sonne in Strom um, und unterstützen Sie bei einem nachhaltigen Heizen.
Obwohl die Rentabilität individuell variiert, lohnt sich diese Investition in den meisten Fällen aufgrund der gesteigerten Eigenverbrauchsquote und der reduzierten Abhängigkeit von externen Strompreisen. Die Warmwasserbereitung mittels PV-Strom eignet sich besonders für umweltbewusste Familien, Eigentümer von Immobilien und solche in sonnenreichen Gebieten.
Worauf warten Sie also noch? Jetzt über Photovoltaik informieren.
