Solarthermie für Strom?

Vor Jahren hab ich mal einen Bericht gelesen, da hat jemand ein Nullenergie Haus um eine riesigen Pufferspeicher drumrum gebaut.
Es gibt auch Latentwärmespeicher, die lösen zum Teil das Problem mit den Verlusten.

Um aus Wärme wieder Strom zu mache, dafür braucht man idR höhere Temperaturen.
Die einzige Möglichkeite die ich kenne, ohne eine Turbine an zu treiben, sind Peltier-Elemente.

Verwendung im großen Stil hab ich deren Anwendung allerdings noch nicht gesehen

Wärme in Strom?
Dampfmaschine, Peltierelement, Stirlingmotor

Wirkungsgrade?
Unterirdisch, auf jeden Fall Größenordnungen unter Batteriespeicher
16%, 5%, 30%
Alles Zahlen die auf den ersten Blick bei Dr. Google aufploppen.
Vergiss es.
Batteriespeicher >90%

Dazu die Frage, wie Du langfristig, also über Wochen oder Monate Wärme speichern willst.
Eine, nicht ganz preisgünstige, Methode wäre eine Eisspeicherheizung. Eine Wärmepumpe entzieht einer verbuddelten Zisterne mit ausreichend großem Wasserinhalt Wärme.
Beim Übergang von flüssig auf fest wird aus einem Liter Wasser so viel Wärme frei, dass man damit die gleiche Menge auf ca. 80°C aufheizen kann.
Unter 10m³ Speichervolumen lohnt sich allerdings höchstens für mikroenergieHäuser.
Bei 10m³ würden knapp 960kWh durch den Wechsel des Aggregatzustandes von flüssig zu fest frei werden, bzw. zum Schmelzen benötigt werden.

Vorteil der Buddellösung:
Keine behördliche Genehmigung erforderlich da man nur ca. 3-4m tief graben muss. Für Bodybuilder mit viel Zeit bestimmt auch in Eigenleistung mit Schüppe oder aber mit Mietbagger. Dann Zisterne mit Kran reinheben lassen und mittels WP den Wärmespeicher nutzen. Da kann man dann auch im Winter einspeichern, wenn mal was von der STA über ist. Alles über 0°C trägt ja zum Energiegewinn des Speichers bei.
Außerdem Wärmegewinne aus dem umgebenden Erdreich möglich.
Nachteil
Kostet teuer, wenn man alles machen lassen muss. Erdarbeiten, Entsorgung Aushub..... und letztlich muss die Hütte fit for WP sein.
Also möglichst niedrige Vorlauftemperaturen sind auch hier günstig für den Wirkungsgrad / Verbrauch an elektrischer Energie.

Es dauert wohl noch, bis das im Hausgebrauch nutzbar wird, aber schaut mal - ich find's spannend:
http://www.swiss-blue-energy.ch/de/technologie.html#Anwendungen
https://www.ee-news.ch/de/article/32372/thermomagnetischer-motor-strom-aus-handwarmem-wasser

Leider gibt es bis jetzt noch kein wirtschaftliches System, um Solarthermie langfristig zu speichern.

Sollte man nur an der Wärmespeicherung interessiert sein -kann- man das gleich beim Bau berücksichtigen. Dann ist es vielleicht noch Sinnvoll... da geht es dann in Richtung Wärmesee, oder Erdsonden mit denen die Wärme dann im Boden gelagert wird. Nachträglich ist das aber (jeh nach System) nicht wirtschaftlich - da gibt es sinnvollere Alternativen.
Auch die Idee mit Wärme zu kühlen wäre ja charmant - da im Sommer sowieso immer zuviel Wärme bereitsteht --> Sorptionsmaschienen für das EFH gibt es nicht zu sinnvollen Preisen zu kaufen.
Strom kann man leider gleich vergessen, wie Thorsten schon geschrieben hat... schlechter Wirkungsgrad und noch ein Gerät was kostet und rumsteht.

Ich habe selbst ST und ärgere mich ein wenig. Damals war die Entscheidung noch einigermaßen vertretbar und ich habe dank Förderung nur 6k für meine 9qm Röhren mit 800l Speicher gezahlt. Aber so wirklich viel kann ich damit leider nicht sparen.

Wenn du jetzt noch nachdenkst - lieber PV und WW Wärmepumpe.

Ja, Danke für die Zusammenfassung - ich denke dann ist es klar: die Zeit für ST als Allrounder ist noch nicht reif.

Ich hatte mir gerade zufällig auch darüber Gedanken gemacht, ob man einen thermoelektrischen Generator irgendwie sinvoll nutzen kann, allerdings in einem etwas anderen Kontext.

Ein Warmwasser-Pufferspeicher ist tatsächlich eine relativ günstige und umweltfreundliche Möglichkeit, Heiz-Energie über nicht allzu lange Zeit zu speichern. Leider findet man bei den gängigen Herstellern allerdings keine Daten zu den längerfristigen Wärmeverlusten bei solchen Puffern, wahrscheinlich weil es nicht allzu rosig aussieht.

Ich selbst habe einen etwas älteren Trinkwasserspeicher für eine Solarthermieanlage im Keller. Das ist leider aus diversen Gründen nicht optimal (Legionellenpotential und so) und habe mich deshalb mit Lösungen dazu beschäftigt.

Ich denke hierbei ist es am wichtigsten zu Rechnen und Zahlen zu vergleichen.

Ich hatte mir dazu folgendes notiert:

 - Ein PV Modul liefert pro m^2 Dachfläche und Jahr eine Energiemenge von durchschnittlich 150-200 kWh/(a m^2)

 - Ein Solarthermiemodul liegt im Vergleich dazu bei 200-600 kWh/(a m^2) an thermischer Energie und sieht damit auf den ersten Blick einmal verlockend gut aus.

 - Tatsächlich ist das aber mit moderner Wärmepumpentechnik vergleichbar, und die Tendenz ist eher zu PV, denn mit einer Wärmepumpe mit SCOP von 3-5 liefern die 150-200 kWh elektrischer Strom dann so ca. 450-1000 kWh an Heizwärme.

 - Zusätzlich lässt sich die elektrische Energie sehr viel besser und längerfristig Speichern, allerdings sind die Speicher nicht so einfach kostengünstig skalierbar wie bei einem Warmwasser-Pufferspeicher.

 - Zum Vergleich: ein Warmwasser-Pufferspeicher hat typischerweise 1000l Fassungsvermögen und kostet typischerweise zwischen 500-2000 € (nach oben natürlich wie immer mehr oder weniger offen. Mit dem Handwerker legt man sicher mindestens nochmal so viel oben drauf, aber das vernachlässigen wir mal hier...). Wenn man den bis zur Grenze von 95°C geladen bekommt und annimmt dass man die Wärmeenergie im Winter mit Fussbodenheizung bis 30°C zurück herunter nutzen kann, ergibt sich eine gespeicherte Wärmeenergiemenge von 260 MJ. Wenn ich das 1:1 umrechne, so ergibt das 72 kWh, also tatsächlich relativ beachtlich.

- Um gemäß einer SCOP 3-5 WP-Rechnung eine äquivalente Wärmemenge in Akkus zu speichern benötigen wir 24 kWh. Als Fertigsystem ist das natürlich sehr teuer, aber wer hier im Forum unterwegs ist bekommt das wie oben "zum EK" vielleicht mit ca 200€/kWh hin (ohne WR und Wärmepumpe, aber wir lassen ja die Solarthermiekollektoren, Pumpen, und so weiter oben auch weg). Dann liegt man bei ca 5k€ für den PV Speicher in optimistischer Rechnung. Auch gar nicht so schlecht für die deutlich bessere Langzeitspeichermöglichkeit und die höhere Flexibilität.

- Zur Temperaturstabilität in Warmwasser-Pufferspeichern kann ich leider relativ wenig sagen, auch halten sich damit die meisten Hersteller bedeckt, würde aber vermuten dass die 2-10 °K pro Tag verlieren.

Wann kann nun so eine Solarthermie/Heizwasserpufferspeicher Lösung sinvoll sein? Insbesondere kann ich nun erklären warum ich gerade darüber nachdenke. Der Grund ist relativ einfach: wir haben bei uns nur ein kleines Dach und bekommen da wahrscheinlich höchstens 5-8 kWp PV drauf (untere Grenze realistisch, obere sehr optimistisch).

In diesem Fall gibt es mittlerweile (etwas teurere) Hybrid-Panele, also PV + Solarthermie (PVT) kombiniert. Statt einem Panel mit 400 Wp hat man dann ein Panel mit vielleicht 380 Wp elektrischer Leistung  _und_ zusätzlich 990 Wp thermischer Leistung bei gleicher Fläche, und das für geschätzt 400€ bis 1000€ pro Panel (also kostet optimistisch nur doppelt so viel wie PV bei optimistisch doppelter Leistung auf gleicher Dachfläche). An sonnigen Herbst und Wintertagen kann man nun in der Theorie mit der thermischen Energie alleine das Haus und Warmwasser beheizen und den (Kurzzeit) Warmwasserspeicher (vielleicht nur teilweise) beladen, während man die elektrische Energie längerfristig in den Akkus parken kann. Wer jetzt gleich an thermoelektrische Generatoren denken mag, sei eines besseren belehrt. Bei einem Peltier-Element liegt der Wirkungsgrad bei vielleicht 4%, also würde das "Opfern" der 990 Wp für zusätzliche Elektrizität mir nur 40 Wp mehr bringen. Da nehme ich doch gleich ein modernes und 440 Wp PV Panel und bekomme deutlich mehr für mein Geld.

Darauf komme ich über die Youtube Videos der Allgäuer Heizungsbaufirma "EFG Sandler" (siehe YT Suche). Die haben sich viele Gedanken gemacht, und machen einige kluge Sachen, aber auch manches sehr suboptimal (Beheizen des Speichers über WP mit Mischer(!) an der WP!!! Gut, mit vollem PV Speicher und Solarstrom lasse ich das vielleicht mit beiden Augen zugedrückt durchgehen), und sind noch dazu sehr teuer. Was ich an deren Konzept interessant finde, ist dass sie für sehr große Solarthermie-Anlagen plädieren um damit in der Übergangszeit (fast vollständig(?)) zu heizen. Angenommen ich habe nun so eine Anlage, oder ich baue mir 10 PVT Panele aufs Dach. Dann habe ich oder hat der Sandler Kunde im Sommer das gleiche Problem wie mit einer ganz normalen PV-Anlage: Alle Warmwasserspeicher sind fast dauerhaft bei 95°C geladen und meine Solarthermiekollektoren gehen deshalb ab Mittag oder spätem Vormittag in Stagnation. In so einer Situation würde man es sich definitiv gerne leisten, die Grundlast im Haus (vielleicht 100-300 W), wenn die Sonne nicht scheint, mit hohen Verlusten (Wirkungsgrad ca. 1-4% bei einem Peltier-basiertem System) von "oben" aus den Warmwasserspeichern abzunehmen (sagen wir von 95°C auf 80°C konservativ). Ich würde die "EK-DIY-Kosten" eines solchen Systems anhand der China-Peltier Element Kosten auf ca. 3-6 k€/kW schätzen, damit also theoretisch halbwegs im grünen Bereich, wenn das nur anhand der Grundlast dimensioniert wird. Natürlich muss das dann klug gesteuert werden, denn man will ja nicht die gespeicherte Wärmeenergie teuer verschenken, wenn am nächsten Tag die Sonne nicht scheint. Außerdem ist natürlich sehr fragwürdig ob so ein System überhaupt sinvoll funktionieren würde, denn man befindet sich mit so etwas sicherlich im _sehr_experimentellen_ Bereich des DIY Spektrums. Aber ich muss sagen, dass es mich schon reizen würde aus Spaß an der Freude kleines Probesystem dazu aufzubauen. In der Praxis lohnt sich sowas wahrscheinlich höchstens nur annähernd, wenn schon ein großes Solarthermiesystem mit großem Speicher bereits vorhanden ist und im Sommer ungenutzt vor sich hin stagniert...