Ich habe jetzt seit ca. 2 Jahren Daten meiner Heizungsanlage gesammelt und mich an die Auswertung hinsichtlich des Solarthermie-Ertrages sowie der Verwendung gemacht. Die Analyse konnte nur näherungsweise erfolgen, weil mir lediglich die Temperaturdaten des Pufferspeichers sowie die Laufzeiten von Solarthermie und Heizung zur Verfügung stehen. Wer sich also die Mühe macht, die nachfolgenden Daten zu summieren, wird nie auf Null kommen.
Zur Ausgangslage:
Wir wohnen in eine Doppelhaushälfte, Bj. 1952 mit Keller, EG, OG und nicht ausgebautem DG. Geheizt wird mit eine Vaillant VK 226 aus dem Jahr 2006. Dazu 11m² Solarthermie mit 720l Pufferspeicher. Der Pufferspeicher dient als Durchlauferhitzer für Brauchwasser (30l in der Brauchwasserschleife) und zur Heizungsunterstützung.
Im Zuge des Heizungseinbaus 2006 wurde im oberirdischen Bereich der Fassade eine 12cm starke Dämmung angebracht. 2020 wurden die Fenster erneuert.
Annahmen:
- Im oberen Drittel des Pufferspeichers ist die Gasheizung angeschlossen und heizt diesen Teil zur Brauchwassererwärmung. Das Volumen habe ich deshalb mit 240l angesetzt.
- In den unteren zwei Dritteln des Pufferspeichers sind Heizungsvor- und -rücklauf angeschlossen. Das Volumen habe ich deshalb mit 480l angesetzt.
- Wenn die Temperatur an einem der drei Messpunkte des Pufferspeichers zwischen zwei Messzeiten um weniger als 0.1K gesunken ist, habe ich das als Speicherverlust gewertet.
- Temperaturreduzierungen um mehr als 0.1K zwischen zwei Messzeiten im oberen Drittel des Pufferspeichers habe ich als Brauchwasserentnahme gewertet.
- Temperaturreduzierungen in den unteren zwei Dritteln des Pufferspeichers bei gleichzeitig aktiver Heizungspumpe und VL Soll kleiner Speicherfühler Pufferspeicher Mitte habe ich als Heizungsunterstützung gewertet.
- Temperaturanstieg im Pufferspeicher bei aktiver Kollektorpumpe habe ich als Solarertrag gewertet.
- Temperaturanstieg im oberen Drittel des Pufferspeichers bei gleichzeitig aktiver Speicherladepumpe habe ich als Nachheizen durch Gas gewertet.
Ergebnisse:
Als erstes habe ich ausgewertet, wie viel Solarertrag ich über das Jahr generiere. Das Ergebnis im folgenden Diagramm:
Dann hat mich natürlich interessiert, wie viel Energie durch Nachheizen per Gasheizung in den Speicher geflossen ist:
Als nächstes habe ich mir den Verbrauch der Energie im Pufferspeicher angeschaut. Als erstes Brauchwasser:
Was mich überrascht hat, war der starke jahreszeitliche Einfluss aufgrund der Wassertemperatur aus der Leitung.
Die Heizungsunterstützung aus dem Pufferspeicher:
Hier sieht man gut, dass gerade in der Übergangszeit die Solarthermie ihre Stärken ausspielt. Die Heizungsunterstützung im Winter ist ein "Abfallprodukt" der Brauchwassererwärmung. Da es am Pufferspeicher nur drei Temperaturfühler gibt und der mittlere etwas unterhalb des Rücklaufs der Speicherladepumpe angebracht ist, wird natürlich ein Teil der Wärme über den darunter liegenden VL zur Heizungsunterstützung in den Heizkreis abgegeben.
Zum Schluss die entscheidende Frage, wie hoch die Speicherverluste ausfallen:
Die Verluste sind für die Sommermonate vermutlich zu hoch ausgewiesen, weil der Brauchwassereinlauf am Pufferspeicher ganz unten ist und bei einer durchgehenden Temperatur von 80°C im Pufferspeicher das Brauchwasser bereits im unteren Teil erwärmt wird und nicht erst im Wärmetauscher im oberen Drittel. Das bekomme ich mit meinen Daten aber nicht genauer hin.
Nackte Zahlen:
Erzeugte Solarwärme: 1.950 kWh
Pufferladung Gasheizung: 1.250 kWh
Wärmeenergie Puffer: 3.200 kWh
Brauchwasser: 941 kWh (= 29,4%)
Heizungsunterstützung: 1.200 kWh (= 37,5%)
Verluste: 864 kWh (= 27%)
Ungeklärt: 195 kWh (= 6,1%)
Genutzte Solarwärme: 45,7% (100 - (Verluste + Ungeklärt) / Erzeugte Solarwärme)
Einsparung (Gaspreis 8ct/kWh): 71,29 €
Einsparung 18 Jahre: 1.283,22 €
Fazit:
Angesichts der Tatsache, dass Solarthermie 2006 deutliche erschwinglicher war als PV, war es 2006 eine ökologische Entscheidung, im Sommer den Gasverbrauch Richtung Null zu optimieren. Wirtschaftlich betrachtet war es eine Fehlinvestition. Selbst wenn man berücksichtigt, dass während der Heizperiode der Solarertrag direkt in den Heizkreis gelangt und mangels Differenzierungsmöglichkeiten hier nicht analysiert werden kann, würde der Mehrertrag locker durch den Stromverbrauch der Solarpumpe übers Jahr gesehen aufgefressen.
Daikin 3MXM40 mit 2 x Stylish (25, 20) und 1 x Perfera (20)
Daikin 2MXM40 mit 2 x Perfera (20, 20)
PV-Anlage mit 9,8 kW und 16,8 kWh BYD HVM
Vaillant ecoVIT VKK 226/2 mit 750l Schüco Solarspeicher und 11 qm Solarthermie
Smarthome, Überschussladung, Überwachung, Sicherheit per openHAB
Prima, danke für die gut aufgearbeitete Datenbasis. So klare Fakten zu Solarthermie findet man selten.
Hatte es Auswirkungen auf eure Gewohnheiten, also z.B. von Frühling bis Spätsommer oft baden, weil Warmwasser ja deutlich weniger kostet.
Lässt du die Anlage weiter laufen oder lohnt es sich, die Fläche durch PV zu ersetzen?
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Außer dass man sich im Sommer mal eine zweite Dusche am Tag gönnt, haben sich unsere Nutzungsgewohnheiten nicht geändert.
Die Anlage läuft erstmal weiter, solange die Gasheizung noch nicht gegen eine LWWP getauscht ist. Ich könnte die 5 Solarthermie-Module gegen 5 oder mehr PV-Module tauschen. Angenommen es wären fünf 450W-Module, dann käme ich auf Basis meiner darüber installierten PV-Module auf ca. 300 kWh pro Monat von Mai bis August. Bei eine COP von 2,5 für die WW-Bereitung käme ich so schon auf den Gesamtertrag, den ich jetzt über das ganze Jahr mit der Solarthermie mache.
Übers Jahr gesehen müsste ich mit den zusätzlichen PV-Modulen mindestens 1500 kWh schaffen. Bei einer realen Eigenverbrauchsquote von guten 80% übers Jahr und einem Strompreis von 30 ct/kWh käme ich auf eine jährliche Einsparung von ca. 360 €. Abzüglich der 73 €, die ich bis jetzt durch die Solarthermie einspare, ein Plus von 287 €/a.
Angenommen, die Installation der Module würde mich mit Material 1.500€ kosten, dann hätte sich die Investition nach etwas über 5 Jahren bereits amortisiert.
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Hallo Jogobo
Das ist aber eine sehr pessimistische Abrechnung. Meine Ausgangssituation war recht ähnlich. Eine Erfassung von Wärmemengen fand bei mir nie statt. Im Sommer 2008 hatte ich eine ST mit acht Modulen von Solarbayer mit knapp 24 m² und einem Pufferspeicher mit 2500 Liter brutto eingebaut. Damals gab es da recht gut Fördermittel und wegen einem extra Bonus kam gleich noch ein Pelletkessel dazu. Nach Abzug der Fördermittel lag die Investition bei etwa 12000€.
Meine Verbrauchswerte vor ST waren um die 2000 Liter Heizöl im Jahr. Zufrieden war ich damit nie, entweder zu warm oder zu kalt und fast die Hälfte des Ölverbrauchs verursachte Warmwasser im Sommer. Stromverbrauch der Solarpumpe bei geschätzt 250 Tagen im Jahr zu 10 Stunden großzügig gerechnet mit 15 Watt keine 40 kWh im Jahr. Mein Pelletverbrauch lag vor PV und Klimaanlagen zum Heizen bei etwa 3 Tonnen im Jahr oder umgerechnet 1500 Liter Öl. Der Ölpreis lag damals auch bei gut einer Teurone je Liter.
Bei der Preisgestaltung gegenüber PV im Jahr 2008 bin ich immer noch zufrieden. Heizen in der Übergangszeit ging immer recht gut. Mein Pelletkessel ist so ziemlich das Einfachste, was auf dem Markt verfügbar war, Scotte 16 kW mit einem Stahlkessel von Dor, funktioniert immer noch. Ohne das Dilemma in 2022 mit Pellets und dem zu erwartendem Ärger mit dem Raubritter der schwarzen Zunft hätte ich da in den nächsten Jahren nichts geändert. Meine Unkosten lagen seit dem bei Ersatzteilen für den Pelletkessel bei etwa 300€ in 16 Jahren und letztes Jahr ein neues Mischventil für Verbrühschutz für 80€. Kein Heizungsfritze war seit dem mehr bei mir.
Inzwischen ist PV wesentlich günstiger geworden, auch wenn ich in 2022 zu Höchstpreisen gebaut habe und mich das Finanzamt um die Umsatzsteuer beschissen hat. Als ich letztes Jahr die PV auf dem Westdach gemacht habe, wollte ich vier von den acht ST Modulen abbauen lassen, wollte leider niemand anfassen und ist somit geblieben.
Mein Verbrauchsverhalten hat sich doch geändert. In den Sommermonaten wird auf Warmwasserverbrauch keine Rücksicht genommen. Sonst wird sowieso nachts der Speicher gekühlt. Waschmaschine und Geschirrspüler werden direkt mit Warmwasser versorgt. Mein jährlicher Stromverbrauch lag bis 2016 bei etwa 3500 kWh im Jahr. Dann kam die neue Waschmaschine, eine LG mit 14 kg Trommel, und neue Kühl- und Tiefkühlschränke. Seit dem lag mein Stromverbrauch bei nur noch 2200 kWh im Jahr.
Grüße aus dem Vogtland
Ich sehe hier eine andere Problematik, frage aber erst einmal nach bevor ich da was zu schreibe.
1. Du hast einen 720l Speicher inkl. Warmwasser. Wie hoch fährst du den im Winter und in den Übergangsmonaten im oberen Bereich?
2. Wie hoch ist die VL-Temperatur bei welcher Außentemperatur und bei NAT berechnet/real?
Eine Erfassung von Wärmemengen fand bei mir nie statt.
Hast du denn überhaupt irgendwelche Ungefährzahlen, was du durch Solarthermie pro Jahr eingespart hast?
Du hast zwar geschrieben, dass du vor ST 2000 Liter Öl gebraucht hast, aber nicht, wieviel danach. Da wäre ja interessant.
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Das ist aber eine sehr pessimistische Abrechnung.
Das ist nicht pessimistisch sondern das sind die realen Zahlen. Mir ist eingefallen, dass die Heizungssteuerung auch noch ein Schätzeisen für den monatlichen Solarertrag hat. Das sagt aktuell 3.151 kWh fürs laufende Jahr. Da liege ich mit meinen berechneten 3.200 kWh ziemlich gut. Vor der Solarthermie lag ich bei ca. 30.000 kWh/a Gas. Da mit der Solarthermie eine neue Heizung und die Dämmung kamen, ging es runter auf 17.000 bis 19.000 kWh/a, wobei ich nicht sagen kann, welche Maßnahme wie viel gebracht hat.
Warum Du besser dastehen könntest, liegt an 2.500l zu 720l Pufferspeicher. Wenn im Sommer die Sonne am höchsten steht, ist mein Pufferspeicher seit 12:00 Uhr von oben bis unten auf 80°C geheizt. An den Modulen liegen dann 140°C an, die ich aber nicht nutzen kann. Das Potenzial ist größer, die Speichermöglichkeiten begrenzt.
Förderung gab es 2006 auch, sonst hätten wir das Ganze nicht gemacht. Trotzdem ist die Ersparnis heute im Vergleich zu den Möglichkeiten mit PV nicht der Rede wert.
Du hast einen 720l Speicher inkl. Warmwasser. Wie hoch fährst du den im Winter und in den Übergangsmonaten im oberen Bereich?
Obwohl ich ahne, wo die Reise hingeht und die Route völlig falsch ist... Ich habe 720l Pufferspeicher Heizung und darin ein Wärmetauscher für Brauchwasser. In der Brauchwasserleitung, die im Pufferspeicher liegt, sind 30l "vorbereitetes" WW. Alles, was mehr gezapft wird, geht nach dem Durchlauferhitzerprinzip.
Der obere Bereich wird zwei Mal am Tag auf 60°C geheizt, wenn die Temperatur 55°C oder niedriger ist.
Typischer Temperaturverlauf in der Übergangszeit:
Hier kann man gut erkennen, dass die Heizungsunterstützung den mittleren bis unteren Bereich komplett leer zieht.
Typischer Temperaturverlauf im Winter:
Hier sieht man, dass der mittlere Bereich vollständig für die Heizungsunterstützung drauf geht, während der obere Bereich nur langsam abkühlt.
Typischer Temperaturverlauf im Sommer:
Hier geht kaum was aus dem Speicher raus, so dass am nächsten Tag auch nicht viel nachgeladen werden kann. Deshalb bleibt viel Wärme ungenutzt.
Wie hoch ist die VL-Temperatur bei welcher Außentemperatur und bei NAT berechnet/real?
Wen interessieren die Vorlauftemperaturen bei NAT? Die Gasheizung ist über die Jahre eingeregelt auf das persönliche Wohlbefinden. Hier meine Vorlauftemperaturen:
Die Kurve ist von den Außentemperaturen her nicht ganz stimmig, weil ich im letzten Winter durch das Zuheizen mit Klimageräten ein wenig nachjustieren konnte.
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PV-Anlage mit 9,8 kW und 16,8 kWh BYD HVM
Vaillant ecoVIT VKK 226/2 mit 750l Schüco Solarspeicher und 11 qm Solarthermie
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11 qm Solarthermie geben lt. deiner Aufstellung knapp 2000kWh über das Jahr. Das würden 2kWp oder 5 Module mit Südausrichtung sein. Diese 5 Module hätten aber auch nicht mehr als 11qm.
Folglich muß der Wirkungsgrad deiner Solarthermie (Flachkollektoren oder Vakuumröhren) grob nur die Hälfte bringen die es können sollte. Ich denke, daß ohne Wärmemengenzähler keine seriöse Aufstellung gemacht werden kann. Oder habe ich einen Denkfehler?
Folglich muß der Wirkungsgrad deiner Solarthermie (Flachkollektoren oder Vakuumröhren) grob nur die Hälfte bringen die es können sollte.
Wie Jogobo oben geschrieben hat, er hat nur einen 720 l Puffer, da wird also jede Menge Wärme nicht vom Dach geholt. Aber es würde auch nichts bringen, denn was will man mit dem ganzen warmen Wasser machen? Fast alles fällt ja in der heizfreien Zeit an.
Hätte ein größerer Puffer für die Heizunterstützung noch irgendwas gebracht? Viel wird es vermutlich nicht sein.
Sobald man mit Wärmepumpe das Haus heizt, wird PV nochmal viel interessanter, als Solarthermie.
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....
Die Reise soll dahin gehen:
Im Sommer indiskutabel, funktioniert ja.
Im Übergang und im Winter kommt von der ST zu wenig Leistung, die Frage ist auch, wie hoch die Kollektoren isoliert sind. Du wirst also eine bestimmte Temperatur nicht mehr erreichen können und es wird eher darauf hinauslaufen, dass du die Kollektoren erwärmst als dass dir die Kollektoren dein Wasser erwärmen.
Idealerweise wäre also ein niedrigerer Temperaturhub. Dieser Hub wird aber von deiner Gasheizung durchgeführt, damit du auch oben im Puffer genug Warmwasser hast mit 60°C. Bei leichter Durchmischung des Puffers hast du dann unten weniger. Die ST schafft aber dann nicht mehr, Wärme ans Wasser abzugeben.
Das heißt die ST könnte sagen wir grob 500W ans Wasser abgeben, wenn du eine VL von 30°C hättest. Diesen Bereich erreichst du aber nicht, weil der Puffer schon 40°C hat und oben noch höher. Das nun durchzuschicken würde das Wasser sogar noch abkühlen und das Gas-System laufen lassen.
Das heißt die ST könnte sagen wir grob 500W ans Wasser abgeben, wenn du eine VL von 30°C hättest. Diesen Bereich erreichst du aber nicht, weil der Puffer schon 40°C hat und oben noch höher. Das nun durchzuschicken würde das Wasser sogar noch abkühlen und das Gas-System laufen lassen.
So viel zur Theorie. Schau Dir das Winterdiagramm genau an. Das war ein sonniger Tag (einer der hier kältesten Tage des Jahres) mit AT zwischen -5 und 0°C. Sonnenaufgang war um 08:34 Uhr, Sonnenuntergang um 16:44 Uhr. Sonne habe ich auf den Modulen von 10:25 bis 14:05 Uhr gehabt. Vorlaufsoll lag in dieser Zeit zwischen 42 und 47°C, die Kollektortemperatur zwischen 45 und 48°C. Die Kollektorpumpe ist von 10:20 bis 14:10 Uhr durchgelaufen.
Um 06:00 Uhr beginnt die Gasheizung mit der WW-Bereitung. Speichertemperatur oben und Mitte steigen an, bis oben 60°C erreicht sind. Von 06:30 bis 07:30 Uhr habe ich thermische Verluste, weil der Speicher den Heizungsraum heizt. Ab 07:30 Uhr beginnt die Brauchwasserentnahme. Um 08:00 Uhr endet die Nachabsenkung und das abgekühlte Wasser des Heizkreises sorgt dafür, dass der Speicher in der Mitte "leer" gezogen wird. Der obere Speicherbereich verliert langsam und kontinuierlich an Temperatur. Bis dahin ist noch kein einziger Sonnenstrahl auf die Kollektoren getroffen.
Von 10:05 bis 11:55 Uhr haben die Kollektoren die Temperatur in der Speichermitte von 37,4 auf 41°C angehoben, unten von 32,3 auf 38,6°C. AB 12:00 Uhr gab es größeren Wärmebedarf, weil die Solltemperatur im WZ angehoben wurde. Speichermitte und Speicher unten sinken auf 36,8 bzw. 35,6°C, dann ist der Ertrag der Kollektoren wieder höher als der Wärmebedarf und die Speichertemperatur steigt wieder. Zwischen 14:30 und 18:00 Uhr tut sich nichts, weil keiner zu Hause ist.
Von 18:00 bis 18:30 Uhr wird der obere Speicher über die Gasheizung nachgeladen. Vorlaufsoll liegt jetzt bei 46 bis 47°C. Die Temperatur in der Speichermitte liegt darunter, weshalb dort für den Rest des Abends nur noch thermische Verluste zu sehen sind. Als ergänzende Info: Der Gasverbrauch lag über den ganzen Tag bei 128 kWh, im solarunterstützten Zeitfenster bei ca. 14,5 kWh.
Die Aussage
Im Übergang und im Winter kommt von der ST zu wenig Leistung,ist also schlichtweg falsch.
es wird eher darauf hinauslaufen, dass du die Kollektoren erwärmst als dass dir die Kollektoren dein Wasser erwärmen
Das ist in Bezug auf Solarthermie ein No-Brainer. Anders als bei PV, wo jede erzeugte Wh einen Abnehmer findet, muss bei Solarthermie ein Schwellwert überschritten werden, bevor dort erzeugte Energie ins Haus gelangen kann. Im Sommer genau anders herum. Während PV den Überschuss spätestens im Stromnetz los wird, ist die Energieabgabe der Solarthermie durch die maximale Speichertemperatur begrenzt. Ähnlich wie die Abregelung der PV bei Abgabe ins öffentliche Stromnetz. Egal, wie viel Energie an den Kollektoren noch zur Verfügung steht, sie ist verloren, außer man schaltet zusätzliche Verbraucher ein.
Vielleicht noch etwas Grundsätzliches zur Funktionsweise der Heizungsunterstützung:
Die Rücklauftemperatur des Heizkreises wird mit der Temperatur der Speichermitte abgeglichen. Ist die Temperatur in der Speichermitte höher als die Rücklauftemperatur, wird der Rücklauf unten in den Speicher geführt und aus der Speichermitte fließt Heizungswasser Richtung Heizkessel. Dort wird, falls erforderlich, mit Gas die Kesseltemperatur auf Vorlauf-Soll gebracht. Die Solarthermie muss also nicht mindestens VL erreichen. Sie dient dazu, den erforderlichen Temperaturhub im Gaskassel zu reduzieren und im günstigsten Fall auf Null zu bringen.
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Hier noch ein anschauliches Beispiel von gestern. Heizung wegen zu hoher AT tagsüber aus (nicht eingefärbter Bereich).
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Hast du Flachkollektoren oder Vollvakuumröhren? Bei letzteren ist die Vorlauftemperatur nahezu unabhängig von der Aussentemperatur und auch vom entnommenen Volumen.
Ich habe Flachkollektoren. Spielt aber für die Analyse des Istzustandes keine Rolle.
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....
Brauchwasser können wir von ungefähr 100kWh ausgehen pro Monat. So ca. Werte. Speicherverluste im nicht-relevanten-Bereich weil in jenen Monaten, in denen du auf 80°C gehst mit der ST, was auch Sinn ergibt. Wie daher geschrieben, Sommer erstmal wurscht, passt alles.
Solare Speicherladung 11/23, 12/23, 01/24 , 02/24 reicht nicht aus. Aber fraglich ist, wenn du per Gasheizung nachlädst, ob es daran liegt, dass der RL höher ist als die Kollektortemperatur. Vielleicht habe ich mich da unglücklich ausgedrückt. Du hast dann, beispielhaft, 35°C Rücklauf, aber der Kollektor erzeugt nur 34°C. Also bleibt der Kreislauf, natürlich, geschlossen ohne durch die ST zu fließen.
Anders als bei PV, wo jede erzeugte Wh einen Abnehmer findet, muss bei Solarthermie ein Schwellwert überschritten werden, bevor dort erzeugte Energie ins Haus gelangen kann. Im Sommer genau anders herum. Während PV den Überschuss spätestens im Stromnetz los wird, ist die Energieabgabe der Solarthermie durch die maximale Speichertemperatur begrenzt. Ähnlich wie die Abregelung der PV bei Abgabe ins öffentliche Stromnetz. Egal, wie viel Energie an den Kollektoren noch zur Verfügung steht, sie ist verloren, außer man schaltet zusätzliche Verbraucher ein.
Jein. Also die Idee von mir wäre das Niveau zu ändern. Wenn es so ist wie ich vermute, also dass die ST nicht genug Kollektortemperatur hätte, dann ist diese Energie verloren weil sie ungenutzt wird, weil die Gasheizung schon auf höheres Niveau heizt, weil RL höher ist.Also entweder die VL und RL senken und daher mehr Heizfläche (was sicherlich zu teuer wäre) oder Keller. Ich würde den Keller mit ungenutzter ST-Energie versorgen. Wenn also deine RL-Temperatur über der ST-Temperatur ist, dann wird geguckt wie hoch die Kellertemperatur ist und mit nem Umschalter ein Tank oder eine Heizung oder was auch immer aktiv um den Keller zu wärmen. Wenn du jetzt noch eine Brauchwasserwärmepumpe hast, kannst du damit 55°C warmes Wasser erzeugen mit COP4. Also steckst du 1kWh rein, 3kW Wärme aus dem Keller = 4kW Wärme für die Heizung nutzbar.....
Wieviel jedoch von der ST kommt weisst nur du. Nur das ist eben schlecht einzuschätzen wenn bei Rl.... ich wiederhol mich. 😉