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Solarthermie vs. PV + Brauchwasserpumpe

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  •  haubilance
24.4. - 19.5.2012
113 Antworten 113
113
Hallo,

leider hat mich die SUFU nicht weiter gebracht, daher die Frage direkt.

Ich bin gerade am finalisieren des Heizungs- und San Systems.

Grundsätzlich ist aufgrund der für mich günstigen Anschlusskosten bei der Primärenergie die Entscheidung auf Fernwärme gefallen.

Mein Ziel wäre es aber trotzdem die relativ hohen Betriebskosten der Fernwärme zumindest für Warmwasser zu dämpfen.
Meine erste Idee war dann Solarthermie.
Freunde von mir raten mir aber nun eher zu einer PV Anlage in Kombination mit einer Brauchwasserwärmepumpe direkt am Warmwasserspeicher.

Unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Förderpunkte wird sich die Investition nicht allzu viel nehmen, sodass ich die reinen Investkosten mal nicht berücksichtigen will.

Meine Frage ist, ob eine Kombination PV+ BrauchwasserWP sinnvoller ist als reine Solarthermie.
Begründet wurde es mir einmal einfach mit der Annahme dass die Solarthermie im Sommer zuviel und im Winter zu wenig ERtrag hat und das bei PV mit BWWP besser ist.

Stimmt das so?

Vielen Dank

lg Mike

  •  Breitfuss
4.5.2012  (#61)
@dandjo - 75°C? Wow. Nun habe ich erst gelesen (ich glaube auf energieberatung-noe.at), dass der Warmwasserboiler nicht über 60°C aufgeheizt werden sollte wegen dem Kalk?

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  •  dandjo
  •   Gold-Award
4.5.2012  (#62)
Stimmt schon, es fällt Kalk ab ca. 55°C aus. Ist aber bereits bei 50°C Wassertemperatur am Register der Fall, da das Register ja mit einer höheren Temperatur fahren muss als die Solltemperatur. Ist also im Endeffekt nicht mehr oder weniger als mit anderen Systemen. Vorteil: Legionellen sind sicher hinüber. :)

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  •  New_Projekt
  •   Silber-Award
5.5.2012  (#63)
Es stimmt, das meine Berrechung bei beiden Varianten nach unten korrigiert werden kann.
Sowohl bei Solarthermie als auch bei direkt elekrischer WW WW [Warmwasser] Bereitung geht es wohl günstiger.
Aus ökologischer Sicht ist natürlich die Solaranlage nicht zu topen, aber aus rein finanzieller Sicht besteht kaum ein Unterscheid.

Speziell den gestrigen Tag würde ich gerne als Beispiel nehmen.
Den ganzen Tag bewölkt, die Sonne nur schwach durchschimmernd.
Bei mir lag die maximale Kollektortemperatur bei 39,5 Grad.
Viel zu wenig, das die thermische Solaranlage eingeschaltet, geschweige den auch nur eine einzige Kwh erzeugt hätte.

Demgegenüber meine PV Anlage.
Durchschnittliche Dauerleistung aus den Kollektoren war zwischen 1800 bis 2400 Watt was am Ende des Tages zu immerhin 14 Kwh gereicht hat.
Damit hätte ich problemlos das WW WW [Warmwasser] machen und auch noch den Grundstrom meines Hauses erzeugen können, was die thermische Anlage an dem Tag niemals geschafft hätte.


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  •  dandjo
  •   Gold-Award
5.5.2012  (#64)
Meine Anlage hat gestern den untersten Teil meines Boilers auf 35°C gebracht uns lief den ganzen Tag. Der obere Teil hat derzeit 70°C und heute wird bereits wieder voll geliefert.

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  •  New_Projekt
  •   Silber-Award
5.5.2012  (#65)
Wie hoch war der Ertrag?
Wenn die Anlage den ganzen Tag gelaufen ist, hat sie zumindest mal 1 Kwh verbraucht(Kollektorpumpe und Steuerung).



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  •  dandjo
  •   Gold-Award
6.5.2012  (#66)
Rund 4kWh bei 0,1kWh Pumpenstrom (35W Pumpe auf 40% geregelt bei 7h Betrieb).

Eine PV hat eine flachere Leistungskurve als Solarthermie, deshalb liefert die PV bei Bewölkung etwas mehr als die Solarthermie. Bei direktem Sonnenschein verhält es sich jedoch genau umgekehrt, hier ist der Wirkungsgrad der Solarthermie ungeschlagen.

An einem durchgehend sonnigen Mai Tag liefert meine westseitig ausgerichtete 35° flache 5m² Solarthermie rund 21kWh bei 0,3kWh Pumpenstrom.

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  •  New_Projekt
  •   Silber-Award
6.5.2012  (#67)
Jetzt nicht falsch verstehen, aber deine Solarthermie hat an diesem Tag nichts gebracht, im Gegenteil, sie hat dich was gekostet.
Nach meinem Verständniss müsste die Anlage mindestens auf 40 Grad kommen, um für WW WW [Warmwasser] nutzbare Energie zu Verfügung zu stellen.
Alles was darunter ist könnte man als Heizungsunterstützung durchgehen lassen.

Allerdings muss ich dir vollkommen recht geben, was den Wirkungsgrad bei Sonnenschein betrifft.
Meine PV (8,6Kwp, 60m²)schafft an einem wirklich sonnnigen Tag um die 60 Kwh und die Solaranlage (20m²) ca. 90 Kwh.
Bei mir ist es eben so, das die Solar für Heizungsunterstützung ausgelegt ist, was in der Übergangszeit auch wirklich toll funktioniert und die Wärmepumpe entlastet.
Im Sommer ist diese dann aber vollkommen überdimensoniert und ich kann nicht mal ansatzweise das WW WW [Warmwasser] verbrauchen, obwohl ich Waschmaschine und Geschirrspühler ebenfalls dranhägen habe.



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  •  dandjo
  •   Gold-Award
6.5.2012  (#68)
Da kann ich dir jetzt nicht folgen.
Erdgasäquivalent 4kWh: 28cent
Strom 0,1kWh: 1,6cent
Somit sehr wohl eine Einsparung.

8,6kWp? Na bumm, jetzt werden mir die 14kWh klar. Nicht böse sein, aber bei der Dimensionierung muss ich im Vergleich nicht nach rechnen, welche Lösung günstiger kommt. :)
Was hat dich der PV Spaß eigentlich gekostet?

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  •  New_Projekt
  •   Silber-Award
6.5.2012  (#69)
Es mag schon sein, das deine Anlage 4 Kwh gebracht hat.
Allerdings hat es nicht gereicht den Puffer auf ein für dich nutzbares Niveau zu bringen und somit sind die 4 Kwh verpufft und es hat dich trotzdem Pumpenstrom gekostet.

Vor 2,5 Jahren habe ich nach Abzug der Förderungen, die es damals noch gab, eine Investition von knapp unter 10000.- Euro gehabt.
Bisher hat die Anlage ca. 35% der damaligen Kosten bereits wieder eingebracht.
Also wird sie in voraussichtlich 3,5 Jahren bei null sein und dann Gewinn erwirtschaften.



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  •  New_Projekt
  •   Silber-Award
6.5.2012  (#70)
Vielleicht kannst du mir jetzt ausrechnen, wann sich meine thermische Solaranlage rechnen wird.
Die 20m² Kollektoren mit trivalent Puffer, Puppengruppe, Steuerung und Installation hat mit nach Abzug der Förderung damals 9300.- Euro gekostet.
Wielange muss da jetzt die Sonne scheinen, damit sich die Anlage rechnet.
Ich bin nicht unter 15 jahre gekommen.


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  •  dandjo
  •   Gold-Award
6.5.2012  (#71)
Warum sollten die 4kWh verpufft sein? Ich kann dir leider nicht folgen. Die 4kWh sind voll nutzbar, nur müsste (hätte der Boiler nicht im oberen Bereich ohnehin schon 70°C von den Vortagen) die restliche Energie die Gastherme liefern (rund 3kWh). Ich sehe da nirgends einen Verlust, im Gegenteil. Der Systemnutzungsgrad liegt bei 99%.

So große Solarthermie Anlagen, wie du sie hast, haben eben einen sehr schlechten Systemnutzungsgrad, deswegen ist hier klarerweise die PV im Vorteil. Die PV rechnet sich bei dir schneller, weil du eben den Strom, den du nicht selbst brauchst trotzdem vergütet bekommst. Das geht bei einer (zu) großen Solarthermie natürlich nicht.

Deshalb ist es ja so wichtig bei der Solarthermie auf die Dimensionierung zu achten. Unser Warmwasserverbrauch liegt mit 4.000kWh relativ hoch. 60% davon werden solar gedeckt, macht eine Einsparung von 168€ pro Jahr bei Anschaffungskosten abzüglich Förderung von rund 2.500€. Amortisation: ca. 15 Jahre. Bei steigenden Gaspreisen eher früher.

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  •  New_Projekt
  •   Silber-Award
7.5.2012  (#72)

zitat..

Warum sollten die 4kWh verpufft sein? Ich kann dir leider nicht folgen. Die 4kWh sind voll nutzbar, nur müsste (hätte der Boiler nicht im oberen Bereich ohnehin schon 70°C von den Vortagen) die restliche Energie die Gastherme liefern (rund 3kWh). Ich sehe da nirgends einen Verlust, im Gegenteil. Der Systemnutzungsgrad liegt bei 99%.


Jetzt hast den Hacken an der Sache erkannt.
Dja wenn der Puffer oben nicht 70 Grad gehabt hätte, dann wäre es tasächlich nutzbare Energie gewesen.
Allerdings hast du ja schon im Vorfeld geschrieben, das dein Puffer nur unten abgekühlt war und oben noch heiss war.
Somit war es föllig Sinnlos, das die Solar die 35 Grad trotzdem wieder reingeheizt hat, die dann nutzlos wieder abgekühlt sind.
Nutzlos eben deswegen, weil weder Wärme von unten nach oben aufsteigen konnte und du auch keinen Trivalentspeicher verwendest wo zumindest eine Vorwärmung des WW WW [Warmwasser] stattgefunden hätte.

Bei der Amortisationsrechnung von deiner Solar hast den Eigenstrombedarf und Wartungskosten vergessen.
Nach 15 Jahren wird dich die Pumpe mal in Stich lassen, auch der Frostschutz gehört mal gewechselt und vermutlich könnte auch die Steuerung oder zumindest ein Fühler mal kapputt gehen.
Also auch bei deinem 99% Wirkungsgrad werden wohl 17 Jahre vergehen, bis deine Solar die Anschaffungskosten wieder erwirstschaftet hat.




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  •  dandjo
  •   Gold-Award
7.5.2012  (#73)
Sorry, aber das ist Unsinn, was du da schreibst. Die 35°C verpuffen überhaupt nicht, die Energie bleibt in jedem Fall im Speicher und ist nutzbar. Wie ich bereits gesagt habe, ist es vielleicht 10 Tage im Jahr außer der Heizperiode der Fall, dass die Gastherme nachhelfen muss. Das ist bezüglich der Kosten nicht relevant.

An deiner PV kann auch viel kaputt gehen. ;)

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  •  haubilance
7.5.2012  (#74)
hi,

ich muss in diesem Zusammenhang auch mal etwas anderes fragen zum Thema PV und WP WP [Wärmepumpe]

Ihr schreibt ja schon viel über kWh usw.
Wie das bei der Thermie funktioniert kann ich mir ja vorstellen und da ist auch klar, dass die Leistung im System "gefangen" ist.

Bei PV ist dem ja nicht so, denn das was ich dann nicht mehr zum erwärmen des Wassers brauche geht ins NEtz und das würde ich gerne mal hinterfragen.

Unter der Annahme ich habe eine 2kWp Anlage verbaut, weiß ich bisher dass ich über das Jahr gesehen ca 2000kwH Strom erzeugen kann.

Wie schaut das aber "momentan" aus? Also welche Leistung wird produziert?

Die technischen Daten der Brauchwasserwärmepumpe sind folgende:
Heizleistung WP WP [Wärmepumpe] 1620W / 3120W
Leistungsaufnahme WP WP [Wärmepumpe] 520W / 2020W
Elektro Heizstab 1500W
Spannung 230V / 50 Hz
max WAsser TEmp 65 Grad

Meine Frage ist nun ob die PV überhaupt die Leistung zustande bringt, die die WP WP [Wärmepumpe] braucht um das Wasser zu erwärmen, oder muss ich dann Leistung aus dem Netz "zuschiessen"?
Wenn dem so ist, dann würde ich auch Thermie als sinnvoller erachten.

lg mike

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  •  New_Projekt
  •   Silber-Award
7.5.2012  (#75)
Natürlich kann immer was kaputt gehen.
Ich rechne damit das sich ein Wechselrichter nach ca. 10 Jahren mal verabschiedet.

Erkläre mir doch bitte, in welcher Form und wie du eine Speichertemperatur von 35 Grad für Warmwasser bei dir nutzt.
Wie gesagt, mir ist klar, wenn der Speicher komplett leer ist und die 4 Kwh reingeladen werden und nur der Rest von der Gastherme erledigt werden muss, dann hast du dir Gas erspart.
Wenn der Speicher aber oben noch heiss ist und nur unten eine Temp von 35 Grad erreicht wurde, dann wird ja wohl nicht die Gastherme den unteren Bereich nachladen.
Es sei den deine Gastherme läd Energie immer in den unteren Bereich des Puffers, dann würde deine Argumentation stimmen.
Was in weiterer Folge bedeuten würde, das deine Gastherme in jedem Fall jeden Tag nachladen muss, wenn keine Sonne rausgekommen ist, weil der untere Bereich des Puffers bei dir jeden Tag auf unter 30 Grad abkühlt.

Sorry, ich möchte nur verstehen, wie deine Anlage nach deinen Aussagen so effizient funktionieren kann.
Vielleich spare ich mir dann im Winter das aufheizen des Speichers auf 43 Grad, wenn 35 Grad auch reichen.



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  •  haubilance
7.5.2012  (#76)
hi,

so jetzt habe ich einmal versucht das technisch physikalisch zu verstehen, mit der Bitte dass ihr mir sagt, ob meine Annahmen und Berechnungen falsch sind.

Ich habe gegoogelt, dass sich der Wärmebedarf zur Erwärmung von Wasser so errechnet:
Q=m*c*delta T
m= Masse in liter (liter ist ungefähr ein Kilo)
c= Wärmekapazität 1,16 Wh/l K
delta T = Temperaturdifferenz

Ich habe dann einmal einen 300l Speicher angenommen der nach dem Duschen um 20 Grad wieder erwärmt werden muss. (Im Schnitt über alle Schichten)
Das ergibt einen Wärmebedarf von 6,96 kWh.

WEnn ich jetzt annehme die WP WP [Wärmepumpe] hat eine Heizleistung von 1,62kW heißt das, dass die Erwärmung 4,3h dauert.

Nachdem der Wirkungsgrad der WP WP [Wärmepumpe] 3,2 ist, ist die verbrauchte elektrische Energie aber nur 520W = 0,52kW

Der tatsächliche Verbrauch ist dann 4,3h*0,52kW= 2,236kWh.

Während die WP WP [Wärmepumpe] läuft werden von der PV 2kw zur Verfügung gestellt, dh bei WP WP [Wärmepumpe] Bedarf 0,52kW bleiben 1,48kW zur Einspeisung ins Netz.

Stimmt meine Berechnung zumindest sinngemäß ohne Berücksichtigung von diversen Verlustleistungen usw?

Die einzige für mich nicht einzuschätzende Größe ist der tatsächliche Wärmebedarf, aber wenn man die 6,96kWh pro Tag aufs Jahr aufrechnet, dann wären es 2500kWh das finde ich nicht so schlecht aber etwas niedrig.

Wäre um eine Einschätzung dankbar ob das Rechenmodell zumindest als Modell stimmt.

Danke lg mike



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  •  dandjo
  •   Gold-Award
7.5.2012  (#77)
@New_Projekt -

zitat..
Erkläre mir doch bitte, in welcher Form und wie du eine Speichertemperatur von 35 Grad für Warmwasser bei dir nutzt.


Na ganz einfach: Wasserhahn aufdrehen. :)

zitat..
Wenn der Speicher aber oben noch heiss ist und nur unten eine Temp von 35 Grad erreicht wurde, dann wird ja wohl nicht die Gastherme den unteren Bereich nachladen.


Die Gastherme lädt natürlich nur den oberen Bereich und springt nicht an, weil ja der Vortag bereits 70°C für 300l geliefert hat. Dann vollzieht sich das ganz normale Szenario eines Schichtspeichers. Oben wird entnommen und von unten fließt Frischwasser nach, spricht die 35°C wandern langsam nach oben bzw. vermischen sich zum Teil mit dem Kaltwasser. Wenn die nächsten Tage nicht die Sonne liefert, müssen eben irgendwann die 3kWh per Gastherme nachgeliefert werden. Das sind aber noch immer 4kWh weniger als wenn die Gastherme 7kWh liefern müsste. Es ist aber, wurscht ob ich jetzt Warmwasser entnehme oder nicht, in jedem Fall eine Einsparung.

zitat..
Was in weiterer Folge bedeuten würde, das deine Gastherme in jedem Fall jeden Tag nachladen muss, wenn keine Sonne rausgekommen ist, weil der untere Bereich des Puffers bei dir jeden Tag auf unter 30 Grad abkühlt.


Na eben nicht, weil die Gastherme auf die Temperatur im oberen Bereich regelt. Und der obere Bereich ist erst dann so kühl (sodass die Hysterese unterschritten wird) wenn der Boiler komplett ausgekühlt ist (also mindestens 3 Tage nicht die Sonne geliefert hat). Die angesprochenen 10 Tage sind minimale Zuheizungen von etwa 3kWh pro Tag. Also maximal 30kWh im Jahr (= 2€ im Jahr). Das passiert wirklich nur, wenn es mal mehrere Tage regnet.

Vielleicht auch noch interessant, was ich optimiert habe: Bei mir sitzt gleich am Ausgang des Boilers ganz oben ein Thermostatmischer, der in den Warmwasserstrang der Wasserleitung immer die gleiche Warmwassertemperatur garantiert. Damit werden die Leitungsverluste und ein übermäßiger Kalkausfall in der Leitung stark reduziert. Gilt auch als Verbrühungsschutz.

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  •  dandjo
  •   Gold-Award
7.5.2012  (#78)
@mike - Um einen Liter Wasser um ein Grad Celsius zu erwärmen benötigte es 0,001161kWh. Deine Berechnung sieht plausibel aus.

zitat..
Während die WP WP [Wärmepumpe] läuft werden von der PV 2kw zur Verfügung gestellt, dh bei WP WP [Wärmepumpe] Bedarf 0,52kW bleiben 1,48kW zur Einspeisung ins Netz.


Aber. 2kWp sind eben 2kWp(eak). Der Peak wird nur erreicht, wenn die Sonne mit voller Kraft 90° auf die Solarzellen trifft. Die 2kW hast du nicht über die ganze Zeitspanne.

Wenn man den Berechnungen der Simulationen vertrauen kann, liefert eine 2kWp PV mit kristallinen Modulen mit 15% Wirkungsgrad im Zeitraum von Mai bis Oktober im Schnitt 200kWh pro Monat, macht etwa 6,6kWh pro Tag. Damit könnte man durchaus einen Heizstab bedienen.

Eine 2kWp (13-15qm) PV und eine 5qm Solarthermie sind von der Energieausbeute etwa gleich auf (die Solarthermie liefert brutto etwas mehr, hat aber Speicherverluste, je nach Nutzung steigt oder sinkt der Systemnutzungsgrad). Bleibt aber der Preisunterschied in der Anschaffung und das macht eine Solarthermie derzeit für eine Warmwasserlösung interessanter. Wenn du ins Netz einspeisen willst oder noch Energie für den Haushalt von der PV nutzen willst, musst du für das Warmwasser ohnehin eine BWWP anschaffen, was die Anschaffungskosten noch mal in die Höhe treibt.

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  •  New_Projekt
  •   Silber-Award
7.5.2012  (#79)
@ mike
Deine Berrechnung stimmt.
Wie Dandjo schon richtig schrieb sind 2 Kwp Kwp [kWpeak, Spitzenleistung] nicht 2000 Watt an Dauerleistung.
Die Leistung einer PV Anlage hängt von vielen Fatoren ab.
In erster Linie natürlich von dem Winkel der Sonneneinstahlung und deren Intensität, die natürlich um die Mittagszeit am besten ist.
Weiters spielt auch die Temperatur der Solarzellen eine grosse Rolle.
Bei niedrigen Aussentemperaturen und etwas Wind werden die Panele sehr gut gekühlt und bringen dann eine etwas höhere Leistung.
In den technischen Daten der Panele ist der Faktor um den die Leistung eines Panels pro Grad Erwärmung abfällt angegeben.
Gute Panele haben nur 0,35% pro Grad, schlechtere können auch 0,5% pro Grad Aufheizung haben.


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  •  New_Projekt
  •   Silber-Award
7.5.2012  (#80)
@ Dandjo
Jetzt bin ich vollends verwirrt.
Einmal verwendest du einen Schichtspeicher ala Puffer, jetzt ist es ein Boiler.
Der Unterschied sollte schon klar sein.
Ich denke nicht, das du 300 Liter Warmwasser in einem Boiler hortest und dort Legionellen züchtest.
Also denke ich doch, das du das Warmwasser extern und frisch bereitest, z.b. mit einem Frischwassermodul.



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  •  dandjo
  •   Gold-Award
7.5.2012  (#81)
@New_Projekt - Ich spreche eigentlich die ganze Zeit von einem Boiler, einem geschichteten Boiler. Legionellen sind bei der Wechselfrequenz des Wassers überhaupt kein Problem, und schon gar nicht im Sommer bei den Temperaturen im Boiler.

Frischwassermodule sind ineffizient (zusätzliche Verluste an einem Wärmetauscher) und bringen keinen brauchbaren Vorteil.

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