Sonne speichern

Für solare Trinkwasseranlagen und heizungsunterstützende Anlagen gibt es eine große Auswahl an Wärmespeichern. Der Artikel beschreibt die derzeit erhältlichen Bauarten und die Einsatzzwecke der Speicher. Erste Speicherhersteller können bereits die Energie­effizienzklasse A für einzelne Modelle vorweisen.

In den heißen Wochen im Juli und August dieses Jahres hat sich so manch einer gewünscht, die Wärme mit in den Winter nehmen zu können. Ein paar Grad weniger im Sommer und dafür mehr Sonne im November, war sicher der Wunsch vieler angesichts der Hitzewelle in ganz Deutschland. Was wettertechnisch nicht möglich ist, geht zumindest in der Heizungstechnik: In Trinkwasser-, Puffer- und Kombi­speichern lässt sich Solarwärme speichern.
Am gängigsten sind Kurzzeitspeicher, welche die Wärme ein bis zwei Tage vorhalten können. Langzeitspeicher werden bislang nur in weitgehend solar beheizten Häusern installiert. Durch die Verbesserung der Förderung für Solarthermieanlagen im Marktanreizprogramm (MAP) gibt es nun auch wieder Hoffnung, dass die Nachfrage nach Sonnenheizungen steigen könnte. Das hätte auch einen Effekt auf den Speichermarkt. Die Hersteller sind gerüstet, um die Nachfrage nach kleinen Solar-Trinkwasserspeichern, aber auch Kombispeichern für Mehrfamilienhäuser zu erfüllen. Einige haben schon auf die neue Verpflichtung zur Energieeffizienzkennzeichnung für Heizgeräte reagiert.
Die neuen Fördersätze im MAP, die zum 1. April dieses Jahres in Kraft getreten sind, bedeuten eine Verbesserung für alle Solarthermie-Segmente. Solare Trinkwasseranlagen werden im Gebäudebestand wieder gefördert. Für Kombianlagen (Trinkwassererwärmung und
Raumheizung) gibt es 140 Euro je Quadratmeter bzw. einen Mindestzuschuss von 2000 Euro. Große Anlagen für überwiegend solar beheizte Gebäude erhalten die höchste Förderung. So werden Sanierer, die ihre Immobilie auf ein KfW-Effizienzhaus 55 dämmen und es mit Solarkollektoren ausstatten, mit bis zu
300 Euro je Quadratmeter Kollektorfläche finanziell unterstützt. Die neue Förderung zeigt auch schon Wirkung. Sowohl im Juni als auch im Juli gingen gut 30 % mehr Förderanträge ein als im Vorjahreszeitraum.

Speicher für jede Anwendung
Ein Bauherr oder Sanierer muss sich entscheiden, ob er nur das Dusch- und Trinkwasser solar erwärmen möchte, ob er die Heizung mit einer Solarwärmeanlage unterstützen will oder ob seine Solaranlage beides können soll. Für jeden Anwendungsfall gibt es den passenden Speicher.
Bei einem Trinkwasserspeicher ist das Brauchwasser das Speichermedium für die Solarwärme. Der Speicher sollte so dimensioniert sein, dass das gesamte Speichervolumen bei entsprechender Einstrahlung über die Kollektoren aufgeheizt werden kann. Üblich ist ein Volumen von 300 bis 500 l für ein Ein- und Zweifamilienhaus. Damit kann das 1,5- bis 2-Fache des täglichen Trinkwarmwasserbedarfs gespeichert werden. In einem Vier-Personen-Haushalt sind dafür etwa 0,8 bis 1,5 m² Flachkollektorfläche pro Person notwendig. Dies ist aber nur eine Faustformel.
Die zweite Variante, der Pufferspeicher, speichert nur die Wärme für die Heizungsanlage. Bei Ein- und Zweifamilienhäusern sollte er etwa 750 bis 1000 l Fassungsvermögen haben.
Ein Kombispeicher hingegen erfüllt mehrere Funktionen: Er ist Wärmespeicher für die Solaranlage, Puffer für den Heizkessel und er bevorratet das Brauchwasser. Das ist mit verschiedenen Bau­arten möglich.

Trink- und Heizungswasser kombinieren
Bei einem Tank-im-Tank-Kombispeicher befindet sich ein weiterer Trinkwasserspeicher im Tank. Seine Wand fungiert als Wärmeübertrager für das Trinkwasser.
Die zweite Möglichkeit ist ein Kombispeicher mit Rohrwärmeübertrager, der nach dem Durchflussprinzip arbeitet. Dabei fließt das kalte Trinkwasser von unten nach oben durch einen Wärmeübertrager. Das Trinkwasser wird erst erwärmt, wenn es entnommen wird. Auch hierfür gibt es wiederum mehrere technische Lösungen. Entweder der Rohr- oder Glattrohr-Wärmeübertrager befindet sich im Tank oder außerhalb des Speichers befindet sich ein Plattenwärmeübertrager als Frischwasserstation.
Für alle Anlagen- bzw. Speichertypen gilt, dass der Wärmebedarf im Gebäude zunächst gründlich analysiert werden sollte. Manche Hersteller machen deshalb auch keine pauschalen Angaben zur Dimensionierung. So sagt Dr. Jens Wichtermann, Unternehmenssprecher bei Vaillant: „Der konkrete Anwendungsfall muss bei der Anlagenplanung immer im Detail betrachtet werden. Gebäudegegebenheiten und das individuelle Nutzerverhalten der Anlagenbetreiber bilden die Grundlage für die Wahl der passenden Systemlösung.“ Ihm pflichtet Jens Haffner, Leiter des Bereichs Forschung und Entwicklung bei den Roth Werken, bei. Er nennt aber trotzdem noch eine Faustformel von 50 l Speichervolumen je Quadratmeter Kollektorfläche.
Solarwärmespeicher gibt es neben- oder untenstehend. Bei der ersten Variante steht er neben dem zusätzlichen Wärmeerzeuger wie dem Ölkessel. Bei der zweiten Variante ist er zum Beispiel unter einer Gasbrennwertheizung aufgestellt. Dies deutet schon auf die Unterscheidung zwischen mono-, bi- und multivalenten Speichern hin. Denn abgesehen von ganz wenigen Ausnahmen bei sogenannten 100-%-Sonnenhäusern ohne jede Nachheizung wird eine Solarwärmeanlage immer in Kombination mit mindestens einer weiteren Heizenergiequelle betrieben. Dafür muss auch der Speicher gerüstet sein.
Ein monovalenter Solarspeicher hat nur einen Wärmeübertrager für die Solarwärmeanlage. Üblich sind jedoch bivalente Speicher. Dieser Speichertyp hat zwei Wärmeübertrager, damit er neben der Solarwärme Wärme von einem zweiten Wärmeerzeuger in das Heizsystem einspeisen kann. Das kann zum Beispiel ein Ölkessel, eine Holzheizung, eine Wärmepumpe oder ein Blockheizkraftwerk sein. Ein multivalenter Speicher kann mehr als zwei Wärmequellen bedienen.
Da Wärmepumpen sich in den vergangenen Jahren im Heizungsmarkt stark durchgesetzt haben, werden diese in der Speicherkonzeption immer stärker berücksichtigt. So hat Vaillant seinen Warmwasserspeicher „geoSTOR – VIH RW 400 B“ speziell für die Kombination mit einer Wärmepumpe entwickelt. Das Glattrohrregister hat eine große, speziell für Wärmepumpen ausgelegte Wärmeübertragungsfläche. Rotex bietet seinen Speicher „Hybridcube“ für die Kombination mit Hybridgeräten, in diesem Fall eine Kombination aus Gasbrennwertgerät und Wärmepumpe, oder auch nur einer Wärmepumpe an.

Vielfältige Produktpaletten
Das Sortiment an Solarwärmespeichern ist bei den Herstellern unterschiedlich groß, wie einige Beispiele zeigen. Der österreichische Hersteller Forstner hat einen Kombispeicher in sechs Standardgrößen von 560 bis 1760 l im Programm. Individuelle Speicherlösungen gibt es bis 20 000 l. Das zweite Produkt ist der „Forstner Friopac“ mit 750 l Fassungsvermögen, der die Wärmepumpe gleich beinhaltet.
Rotex hat ebenfalls zwei Solarwärmespeicher im Programm: „Sanicube Solaris“ für die Kombination mit Gas- und Ölbrennwertgeräten und den zuvor schon erwähnten Speicher „Hybridcube“. Beide Kombispeicher haben ein Volumen von 300 oder 500 l.
Andere Hersteller haben sich nicht auf einen Speichertyp beschränkt, sondern wollen auch andere Bedürfnisse erfüllen können. So haben die Roth-Werke Solar-Trinkwasserspeicher und Pufferspeicher mit 325, 500 und 850 l im Sortiment, weiterhin einen Kombispeicher mit 500 bzw. 850 l.
Vaillant bietet drei Solar-Warmwasserspeicher in Größen von 246 bis 500 l an, weiterhin einen Kombispeicher mit 670 bis 1112 l sowie zwei sogenannte Multifunktionsspeicher. Der „allSTOR exclusiv“ – ein Pufferspeicher – kann mehrere Energiequellen wie Solar, Wärmepumpe, Öl und Holz kombinieren. Bei dem neuen „all­STOR plus“ ist die Kaskadierung bis 6000 l und somit eine Versorgung von 250 Wohneinheiten möglich.
Junkers hat Trinkwasser-, Puffer- und Kombispeicher im Sortiment, die in fünf Produkte in verschiedenen Größenordnungen unterschieden werden. Der bivalente Trinkwasserspeicher „SKE 290/400-4 F solar“ mit 290 bzw. 400 l Inhalt hat eine Muffe für die Aufnahme einer Elektroheizung. Kombi- und Pufferspeicher gibt es bis 1000 l Fassungsvermögen.
Buderus bietet acht Modelle von bivalenten Trinkwasserspeichern mit 290 bis 500 l Gesamtvolumen an, weiterhin Pufferspeicher mit 412 bis 1500 l Fassungsvermögen. Der kleinste davon, der „PNRS400-3“, hat eine angeschlossene Solarstation. Bei den „Logalux“-Pufferspeichern ist die Kaskadierung ebenfalls möglich. Darüber hinaus hat Buderus drei Tank-in-Tank-Kombispeicher mit 750 bzw. 940 l im Programm.

Trinkwasserhygiene ist wichtig
Bei den Trinkwasserspeichern spielt das Material aus Hygienegründen eine große Rolle. Üblicherweise werden sie aus Stahl gefertigt und mit einer korrosionsfesten Innenschicht versehen. Diese kann aus Emaille, Kunststoff oder Edelstahl bestehen. Emaillierte Speicher müssen gegen Korrosion geschützt werden, da Haarrisse in der Keramik zu größeren Schäden führen können. Dies geschieht entweder mit einer Magnesium- oder Fremdstromanode.
Puffer- und Kombispeicher sind meist aus dem Basismaterial Stahl gefertigt. Eine Ausnahme machen Rotex und die Roth-Werke. Beide ziehen Kunststoff als Hauptmaterial vor. So sind bei Rotex die Innen- und Außenwände des Speicherbehälters aus stoß- und schlagfestem Kunststoff gefertigt, der Raum dazwischen ist mit wärmedämmendem PU-Hartschaum ausgefüllt. Die integrierten Wellrohr-Wärmeübertrager bestehen aus Edelstahl. Die Speicher von Roth bestehen aus faserverstärktem Kunststoff, ebenso das Schichtladerohr. Hier ist das Edelstahlwellrohr ebenfalls zur Trinkwasserbereitung im Durchlaufprinzip in den Tank integriert.
Welche Bauform des Kombispeichers bevorzugt wird, ist eine Frage der Firmenphilosophie. So begründet Haffner von Roth die Entscheidung wie folgt: „Aufgrund der Hygiene und der besseren Wärmeübertragung bevorzugen wir die Variante Edelstahlwellrohr gegenüber einer Tank-in-Tank-Variante.“ Für die Trinkwasserhygiene muss u.a. wegen der Legionellengefahr aber bei jeder Bauart gesorgt sein.
Einige Hersteller wie Vaillant bieten auch Wahlmöglichkeiten an. Der Kombi­speicher „auroSTOR“ ist ein Tank-in-Tank-Speicher. Bei dem Multi-Funktionsspeicher „allSTOR exklusiv“ kann die Trinkwasserstation „für eine hygienische Trinkwasserbereitung“ angeflanscht werden.

Trends in der Entwicklung
Bei den Weiterentwicklungen stehen Details im Vordergrund, so z. B. eine leichtere Einbringung. Bei zwei Modellen von Vaillant ist die Wärmedämmung abnehmbar, sodass der Speicher bei der Anlieferung schmaler ist. Bei den Multi-Funktionsspeichern des gleichen Herstellers ist die Wärmedämmung je nach Speichergröße zwei- oder dreiteilig.
Auch an der Verbesserung der Schichtung wird gearbeitet. Ein Beispiel: Der Mehrzonen-Pufferspeicher „Logalux PNRZ“ mit angebauter Frischwasserstation von Buderus hat eine temperatursensible Rücklaufeinspeisung, zwei Trennbleche zur Aufteilung des Speichers in verschiedene Temperaturzonen sowie Einspeiselanzen für eine optimale Speicherschichtung.
Viessmann will bei seinem Warmwasserspeicher „Vitocell 100-W“ mit Vakuumpaneelen die Warmhalteverluste reduzieren. Unter anderem hierdurch kann Viessmann die Energieeffizienzklasse A für das Produkt beanspruchen, was in der Vermarktung entsprechend betont wird. Das sogenannte „Energy Labelling“ ist laut EU-Verordnung ab 26. September dieses Jahres auch für Wärmespeicher Pflicht. Eine gute Effizienzklasse wird entsprechend wichtiger im Marketing, sodass die Hersteller daran arbeiten, ihre Produkte effizienter zu machen. So auch die Roth-Werke: Der Wärmespeicher in der Ausführung „Thermo­tank plus“ trägt nach Tests des Fraunhofer Instituts für Solare Energiesysteme das Energielabel A. In der Standardvariante mit Kunststoffhülle und EPS-Dämmung habe der Thermotank „Quadroline“ 50 % weniger Wärmeverluste gegenüber Stahlspeichern und deshalb das Energielabel B, teilt das Unternehmen mit. „Mit dem optionalen ‚Thermocoat plus‘ weist der Speicher sogar über 65 % weniger Wärmeverluste auf und wird mit dem Energielabel A ausgezeichnet“, sagt Haffner von den Roth-Werken.
Volker Weinmann, Leiter Vertrieb Wärmepumpen bei ROTEX Heating Systems, geht davon aus, dass bei der weiteren Entwicklung beste Energielabel Priorität haben werden. „Die Hersteller werden die Stillstandsverluste weiter verringern, indem noch bessere Wärmedämmung verwendet wird“, sagt er auf die Frage nach den Entwicklungstrends.

Fazit
Es zeigt sich, dass es auch bei so ausgereiften Produkten wie Solarwärmespeichern immer wieder Optimierungsmöglichkeiten gibt. Bisweilen werden Weiterentwicklungen durch neue Auflagen wie jetzt die Verpflichtung zum Energieeffizienzlabel ausgelöst. Ob für den Neubau oder die Sanierung: Es gibt eine große Palette an Solarwärmespeichern.

Autorin: Ina Röpcke,

Fachjournalistin für Erneuerbare Energien