Bevor du dich für eine Solaranlage entscheidest, musst du dich drüber nachdenken, ob du ein aktives oder passives System haben möchtest. Diese beiden Arten von Solar-Wassererwärmern haben zwar die gleichen wesentlichen Komponenten, aber es gibt ein paar wichtige Unterschiede, die sich auf die Leistung und die Kosten auswirken.
Passive Solar-Wassererwärmer
Alle Solarsysteme bestehen aus mindestens zwei Teilen: einem isolierten Wasserspeicher und einem oder mehreren Solarkollektoren, die die Sonnenstrahlung absorbieren.
Passive Solarwarmwasserbereiter hingegen beruhen auf einer Kombination aus Schwerkraft, Wasserdruck und Konvektion. Konvektion ist die Tendenz des heißen Wassers, über das kalte Wasser zu steigen.
Es gibt verschiedene Arten von passiven Solarwarmwasserbereitern, von denen zwei die beliebtesten sind:
Die einfachsten passiven Systeme sind Speichersysteme mit integrierten Kollektoren. Diese nutzen Kollektoren, um das einströmende Wasser vorzuwärmen bevor es in den Speichertank des Hauses fließt. Da diese Systeme so einfach sind – es gibt keine beweglichen Teile und generell nur wenige Komponenten – sind sie in der Regel sehr wartungsarm, was bedeutet, dass nur wenige Reparaturen anfallen und die Gesamtbetriebskosten niedriger sind.
Häufige Probleme wie Schäden am Kollektor oder Mineralablagerungen in den Rohren des Systems aufgrund von hartem Wasser lassen sich in der Regel auch leicht beheben.
Komplexere passive Systeme wie ein Thermosyphonsystem sind ebenfalls eine Option. Ein Thermosiphonsystem (oder Thermosiphon) besteht aus einem Sonnenkollektor und einem Wasserspeicher, der höher als der Kollektor angeordnet ist.
Der Kollektor erwärmt das Wasser am Boden des Tanks. Das vom Kollektor erwärmte Wasser steigt nach oben und das kältere Wasser kehrt nach unten zurück. Dieses Wasser kommt wieder in Kontakt mit dem Kollektor und erwärmt sich. Dieser Kreislauf erzeugt genug Warmwasser für ein ganzes Haus.
Diese Systeme verwenden in der Regel Flachkollektoren – die aus einer dunklen Absorberplatte in einem isolierten und wetterfesten Kasten bestehen – oder Vakuumröhrenkollektoren, die transparente Glasröhren zum Sammeln der Sonnenstrahlung verwenden.
Wie das integrierte Kollektorsystem hat auch das Thermosyphonsystem keine beweglichen Teile, was die Wartung einfacher und billiger macht.
Passive Solarheizungen können jedoch bei Minusgraden anfällig sein. Rohrleitungen, die durch nicht klimatisierte oder isolierte Räume verlaufen, können einfrieren, wenn die Temperaturen unter 0 Grad Celsius fallen. Rohrisolierung und bestimmte Rohrmaterialien können helfen, Rohrbrüche zu verhindern. PEX zum Beispiel ist flexibler und hält dem Druck des Einfrierens besser stand als Kupfer.
Aktive Solar-Wassererhitzer
Wie passive Warmwasserbereiter nutzen auch aktive Warmwasserbereiter Sonnenkollektoren, um Wasser für den Hausgebrauch zu erwärmen. Bei diesen Kollektoren handelt es sich in der Regel um Flachkollektoren oder Vakuumröhrenkollektoren, wie sie in Thermosyphonsystemen verwendet werden.
Aktive Solar-Wassererwärmer unterscheiden sich von passiven Heizungen dadurch, dass sie aktive Komponenten haben – Pumpen und elektronische Steuerungen, die die Flüssigkeit im System bewegen.
Diese elektronischen Pumpen sind in der Regel klein und verbrauchen wenig Energie, da sie keine große Menge an Flüssigkeit durch das Heizsystem bewegen. Im Gegensatz zu passiven Systemen benötigen sie jedoch etwas Strom für ihren Betrieb. Das bedeutet, dass das System während eines Stromausfalls nicht in der Lage ist, das Wasser effektiv zu erwärmen, es sei denn, das Haus verfügt über einen eigenen Notstromgenerator.
Es gibt zwei Arten von aktiven solaren Warmwasserbereitern Systeme – direkte und indirekte Zirkulationssysteme:
- Direkte Zirkulationssysteme verwenden eine Pumpe, um das Wasser vom Speichertank zum Kollektor zu befördern. Diese Systeme sind am effektivsten in Gebieten, in denen die Temperaturen nicht unter den Gefrierpunkt sinken. In Gebieten, in denen regelmäßig Minusgrade herrschen, muss ein Umwälzsystem eingebaut werden, das das Wasser in Bewegung hält und ein Einfrieren verhindert. Diese Systeme können die Leistungsaufnahme eines aktiven Solar-Wassererwärmers erhöhen.
- Indirekte Zirkulationssysteme lassen eine Wärmeträgerflüssigkeit (HTF) – oft ein Gemisch aus Frostschutzmittel und Wasser – zwischen den Kollektoren und einem Wärmetauscher am Tank zirkulieren. Dieses Kältemittel erwärmt das Wasser im Speicher und sorgt dafür, dass die Leitungen des Systems bei Minusgraden nicht einfrieren. Da Frostschutzmittel, das mit Wasser vermischt ist, im Laufe der Zeit verderben kann, muss der HTF alle paar Jahre ausgetauscht werden. Diese Aufgabe ist zwar einfach, aber es kann sein, dass ein Techniker benötigt wird, um den HTF sicher zu ersetzen.
Verwendung von Solar-Wassererwärmern mit konventionellen Heizsystemen
Einige solare Warmwasserbereiter können zusammen mit konventionellen Systemen verwendet werden – eine gute Alternative für Hausbesitzer, die ihr Haus umweltfreundlicher gestalten, aber nicht auf die Zuverlässigkeit eines konventionellen Heizsystems verzichten wollen.
Eine weitere Option ist der Einsatz von elektrischen oder gasbetriebenen Zusatzheizungen. Diese Heizungen werden nur aktiviert, wenn die Solaranlage nicht genug warmes Wasser für das Haus produziert, oder sie werden bei Bedarf manuell eingeschaltet. Da ein Solarboiler zwischen 80 und 90 % des Warmwasserbedarfs eines Hauses decken kann, muss die elektrische Zusatzheizung nur selten eingesetzt werden, nämlich dann, wenn über längere Zeiträume nur wenig Sonnenlicht verfügbar ist.
Diese Systeme funktionieren ähnlich wie herkömmliche Warmwasserbereiter, halten aber in der Regel länger und verbrauchen weniger Energie.
Der geringere Warmwasserbedarf dieser konventionellen Systeme bedeutet eine geringere Belastung für die Heizelemente und andere Teile. Sie müssen zwar gewiss gewartet werden, benötigen aber weniger Pflege als ein konventionelles System ohne angeschlossene Solarheizung.
Der Nachteil eines solchen Systems liegt in den anfänglichen Installationskosten. Die Koordinierung der beiden Systeme bedeutet, dass der Hausbesitzer für die Installation sowohl der konventionellen Heizung als auch der Solarheizung sowie für die Rohrleitungen und andere Systeme, die beide miteinander verbinden, bezahlen muss.
Je nach Konfiguration des Hauses und den Bedürfnissen des Hausbesitzers kann ein Warmwasserbereitungssystem mit elektrischer Unterstützung teurer sein als ein konventionelles System oder eine Solaranlage allein.
Kosten und Vorteile von aktiven und passiven Heizungen
Kombiniert mit anderen grünen Technologienwie Sonnenkollektoren und Regentonnen, können aktive Solaranlagen sowohl äußerst umweltfreundlich als auch effektiv das Wasser in einem Haus erwärmen.
Sie sind jedoch komplexer als passive Systeme, was höhere Installationskosten und eine aufwändigere Wartung bedeutet. Die Pumpen, die nötig sind, um das Wasser fließen zu lassen, benötigen außerdem Strom, was bedeutet, dass das System in einem Haus, das Energie aus dem Netz bezieht, möglicherweise nicht emissionsfrei ist.
Passive Systeme sind in der Regel billiger, aber sie brauchen auch länger, um Wasser zu erwärmen als ein aktives System. Daher sind sie für Häuser, die über einen längeren Zeitraum große Mengen an Warmwasser benötigen, möglicherweise weniger effektiv.
Aktive Solarsysteme und indirekte Solarheizungen sind in der Regel auch in kälteren Klimazonen besser geeignet.
Jede Solarheizung kann mit einer konventionellen Heizung kombiniert werden, die als Reserve dient. Einfache passive Heizungen können auch Wasser für eine konventionelle Heizung vorwärmen, so dass der Hausbesitzer die Kosten für die Warmwasserbereitung senken kann, ohne sich vollständig auf seine Solaranlage zu verlassen.
Im Allgemeinen gilt: Je mehr Warmwasser ein Haushalt verbraucht, desto schneller macht sich eine Solaranlage bezahlt. Wenn ein Haushalt viel Warmwasser verbraucht, ist es wahrscheinlicher, dass er von teureren aktiven Heizsystemen profitiert. Für Haushalte mit einem geringeren Warmwasserbedarf sind passive Systeme möglicherweise gut genug, um den Bedarf zu decken, und eine wirtschaftlichere Option.
Die Effektivität eines Solarboilers hängt auch davon ab, wie viel direktes Sonnenlicht ein Haus bekommt. Wenn es keinen guten Standort für Solarkollektoren auf dem Grundstück gibt, sind sie möglicherweise viel weniger effizient.
Solarthermieanlagen können zwar überall im Land zur Warmwasserbereitung eingesetzt werden, aber in bestimmten Gegenden müssen die Kollektoren eine größere Oberfläche haben oder sorgfältiger platziert und ausgerichtet werden.
Hauptunterschiede zwischen aktiven und passiven Solar-Wasserheizungen
Solare Warmwasserbereiter sind eine der effizientesten und umweltfreundlichsten Methoden, um Wasser für den Hausgebrauch zu erwärmen. Sowohl passive als auch aktive Solarheizungen können effektiv sein, aber verschiedene Haushalte benötigen je nach ihren Bedürfnissen und ihrem Standort unterschiedliche Systeme.
Größere Häuser mit einem hohen Warmwasserbedarf benötigen wahrscheinlich einen etwas komplexeren und teureren aktiven Warmwasserbereiter.
Wenn das Haus in einer Gegend liegt, in der die Temperaturen im Winter regelmäßig unter den Gefrierpunkt sinken, müssen sie auch in ein indirektes aktives System investieren, das eine Art Wärmeträgerflüssigkeit verwendet, oder in ein direktes aktives System, das das Wasser umwälzt.
Für kleinere Haushalte mit geringerem Warmwasserbedarf können auch einfachere passive Systeme sinnvoll sein.
Wenn ein Haushalt einen solaren Warmwasserbereiter einbauen möchte, ohne seine konventionelle Warmwasserbereitung aufzugeben, kann er auch ein integriertes Kollektorsystem verwenden, das das Wasser für die Verwendung in einem konventionellen Warmwasserbereiter vorwärmen kann.
