Warmwasser mit Photovoltaik statt Solar?

Haus & Garten Heizung & Sanitär
#1

Ich plane für mein Haus eine PV mit ca 9 kW.
Da eine Solaranlage nicht möglich ist, habe ich folgende Frage:
Wie hoch ist der Anlagenwirkungsgrad für Warmwasseraufbereitung mit einem gasbetriebenen Warmwasserspeicher +einer Heizpatrone, die von der PV-Strom gespeist wird, im Vergleich zu einer Solaranlage?
Für den eingespeisten Strom bekomme ich sowieso nicht mehr viel. Dagegen kostet mich eine selbsterzeugt kw/s 9 cent. Und das auch noch in 20 Jahren. Gibt es Heizpatronen die mit 36 volt arbeiten?

Vielen Dank im Voraus
Jörg

#2

Hallo Jörg -
sorry, aber ich verstehe die Frage nicht bzw. mir erschließt sich nicht der Sinn dieser Frage.
Der „Wirkungsgrad“ der Warmwasser-Aufbereitungsanlage läßt sich nicht berechnen. Höchstens eine Schätzung des Verbrauchs an einzusetzender Energie über eine bestimmte Periode, z.B. ein Jahr, wäre möglich. Den könnte man dann versuchen, kostenseitig durch Einsatz von Solarthermie-Modulen oder Einsatz eines Wärmetauschers mit anderer Energiequelle (Pellets, Abwärme eines Blockheizkraftwerkes, solarstrombetriebene Aufheizung etc.) zu reduzieren.

Davon abgesehen kann ich mir überhaupt nicht (technisch) vorstellen, mit nur „36 Volt“ Warmwasser zu erzeugen.
Wieso 36 Volt für den Antrieb einer „Heizpatrone“? Bei geplanten 9kw PV-Gesamtleistung?

Eigenverbrauch von selbsterzeugtem Solarstrom wird übrigens noch immer gefördert und hier geht es doch wohl gedanklich um Strom, der mit einer eigenen Photovoltaikanlage produziert wird und selbst verbraucht werden würde. 

Gruss
Hans

#3

Dann ganz einfach
Ich brauche einen Vergleichswert.
Wieviel kW braucht man um die Menge X auf die Temperatur Y zu erwärmen
A mit Gas von der Brennwert-Therme (modulierend)
B mit Strom (Kartusche) Wattzahl spielt dabei keine Rolle.
36 Volt deshalb, weil die PV 36 Volt bringt und ich Transformationsverluste vermeiden will.
12 und 24 Volt habe ich schon gefunden.

2.) wie hoch ist der Wärmeverlust bei
a.) einem 300 Literspeicher
b.) 2 x 150 Liter Speicher?

Danke im Voraus

Jörg

#4

Hi, natürlich kann man mit 36 Volt Heizen, aber die Kabel zu einer Nennenswerten Heizpatrone werden eher Dick.
bei bedecktem Himmel hast du mit einer PV Anlage oft 20-40 Watt/Peak am m2 selbst im Winter, Herbst oder Frühling, da hast du bei Solarthermie genau null Ertrag.
also bei deinen 40-50m2 kommst du bei angenommenen 50 x 30 Watt auf 1500 Watt/peak,
für ein paar Stunden.
Das wird sich kaum rentieren, was hast du schon 3-4kWh am Tag?
das entspricht 1 Kg Holz.
Bei direkter Sonnenstrahlung sieht es natürlich besser aus, aber genau dabei hätte Solarthermie den wirklich guten Wirkungsgrad, sodaß schon wenige m2 deutlich mehr leisten als PV.

Solltest du die 9 Kw wirklich mit 36 Volt verheizen wollen hast du einen Strom von 250 Ampere. Das erfordert je nach Leitungslänge einen Querschnitt von mindestens
100-200mm2
besser wäre es dann schon entweder über einen WR oder die Module anders zu verschalten.

Wenn du wirklich Überschuss loswerden willst, dann steuere doch eine Wärmepumpe über einen WR an und speichere die Wärme in einem Warmwasserpuffer.

OL

#5

Hi, also du benötigst physikalisch genau die selbe Energie um Warmwasser zu erhitzen, Stromheizung hat halt 100% Wirkungsgrad direkt am Verbraucher, da entsteht der Verlust vorher beim Gas ist es umgekehrt, die Verbrennung und Wärmeübertragung ist verlustbehaftet, die Leitung sollte dicht sein ,-).
also grob Liter mal Grad mal 1,16, also ein 1000 liter Puffer um 50 Grad zu erwärmen benötigt ca 58 kWh.
also zum Beispiel von 10 Grad auf 60 Grad.

Du kannst natürlich 2Stk. 24 Volt Heizpatronen gleicher Leistung in Reihe schalten, du hast dann zwar weniger Nennabgabe aber auch keinen Stromverlust, der Widerstandsheizung ist es egal wenn Sie mit geringerer Spannung betrieben wird.

OL

#6

Hallo Jörg!

Dann ganz einfach
Ich brauche einen Vergleichswert.
Wieviel kW braucht man um die Menge X auf die Temperatur Y zu
erwärmen

W (Watt) bzw. kW (Kilowatt) ist die Einheit für Leistung. Um irgendwas zu erwärmen, brauchst du aber Arbeit. Das ist das Produkt aus Leistung und Zeit, angegeben in Ws (Wattsekunde) = 1 J (Joule), bei größerer Energie auch Wh (Wattstunden) oder kWh (Kilowattstunden).

Für Näherungsrechnungen mit hier zu vernachlässigender Ungenauigkeit geht man beim Energiebedarf für die Erwärmung von Wasser von 4,2 kJ/(kg·K) aus. Etwas handlicher für den alltäglichen Umgang ausgedrückt heißt das, man braucht 4,2 kWs, um 1 Liter Wasser um 1° C zu erwärmen. Dividiert man durch 3600, erhält man das Ergebnis in kWh (weil eine Stunde 3600 Sekunden hat)…Dabei ist es physikalisch vollkommen wurscht, ob die 4,2 kWs aus dem Verheizen von Gas, feinstem irischen Whiskey oder elektrischem Strom kommen. Der Energieträger ist also egal. Fehler durch den unterschiedlichen Wirkungsgrad beim Verheizen verschiedener Energieträger kann man hier für Überschlagsrechnungen vernachlässigen.

A mit Gas von der Brennwert-Therme (modulierend)
B mit Strom (Kartusche) Wattzahl spielt dabei keine Rolle.

Es sind immer 4,2 kWs pro Liter Wasser und Kelvin.

36 Volt deshalb, weil die PV 36 Volt bringt und ich
Transformationsverluste vermeiden will.

Mit Trafo allein ist es nicht getan. Du brauchst einen Wechselrichter. Natürlich bringt diese technische Einheit Verluste mit sich. Die liegen aber im einstelligen Prozentbereich und dürfen im ersten Durchgang vernachlässigt werden. Jedenfalls sollten die Wechselrichterverluste kein Anlaß sein, mit niedriger Gleichspannung, riesigen Strömen und entsprechend großen Leiterquerschnitten zu hantieren.

2.) wie hoch ist der Wärmeverlust bei
a.) einem 300 Literspeicher
b.) 2 x 150 Liter Speicher?

Hier tauchen nicht zu vernachlässigende Verluste auf, die sich aber dummerweise schwer quantifizieren lassen, weil sie von Bauart und thermischer Isolation der Speicher abhängig sind. Der Faktor Zeit spielt eine große Rolle, also wie lange Wärme gespeichert werden soll.

Ich halte es für keine gute Idee, elektrischen.Strom zu verheizen. Durch solare Erzeugung des Stroms wird das Tun wirtschaftlich nicht sinnvoller.

Gruß
Wolfgang

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#7

Moin Namensvetter,

viele physikalische Grundlagen, die Dir (aus meiner Sicht) nicht viel weiter helfen.

Du wirst weiterhin einen Stromanschluß haben und deine PV-Anlage wird über einen WR verfügen, also auch Wechselspannung erzeugen. Die Eingangsseite des WR wird sicherlich nicht auf 36V arbeiten.

Wie Du selbst schreibst, wird dich jede kWh ca. 9 Cent kosten (netto).
Wenn Du diese kWh sebst nutzt, sparst Du im Einkauf eine kWH von ca. 27 Cent.
Wenn Du diese kWh an den Netzbetreiber verkaufst, bekommst du ca. 12 Cent (netto).

Wenn Du eine kWh „Wärme“ aus Gas oder Öl erzeugst liegst bei ca. 8-9 Cent (brutto).
Bei Pellets liegst Du momentan etwas niedriger, da kenne ich die Preise nicht so genau.

Wenn Du also eine kWh erzeugst und für direkte Wärmeerzeugung nutzt, sind wir wieder bei den 9 Cent.
Verkaufst Du aber diese kWh an den Netzbetreiber bekommst Du ca. 12 Cent (netto).
Für diese 12 Cent kannst Du schon 1,5 kWh Wärme aus Öl oder Gas (brutto) kaufen. DAS funkt natürlich nur, wenn die entsprechende Heizanlage sowieso vorhanden ist.

Ist KEINE entsprechende Heizung vorhanden, muß man das komplett anders rechnen. Dann ist auch der Gegensatz von Verbrauch und Erzeugung relevant.
Witterungsbedingt erzeugt die PV-Anlage dann viel Leistung, wenn ich wenig Wärme benötige und wenig Leistung, wenn ich viel Wärme benötige.

Es ist IMMER eine bilanzielle Rechnung unter Beachtung ALLER bereits vorhandenen Gegebenheiten. Dazu kommen natürlich als Erstes DEINE Vorstellungen und Wünsche.

mfg tugu

#8

So sieht´s aus:
Mein Warmwasserspeicher wäre 20m von einer evtl. Solaranlage entfernt.
Bei PV spielt das keine Rolle.

Ich brauche relativ viel warmes Wasser (ca 200l Tag) und den meisten Strom ab 17.00 Uhr.
Also liegt die Überlegung nahe, den Strom selber zu nutzen und dafür teures Gas, was auch sicherlich nicht billiger wird, zu sparen. Und das einzige das ich speichern kann, ist Wärme im Wasser.
Eine weitere Überlegung:
Das Gas erhitzt das Brauchwasser ja nicht direkt, sondern einen Wasserkreislauf, der wiederum das Wasser im Speicher erhitzt.
Die Heizpatrone dagegen ist direkt im Brauchwasser.
Daher nehme ich an, dass der Wg bei nahezu 100% liegt.

#9

Hallo Fragewurm,

Mein Warmwasserspeicher wäre 20m von einer evtl. Solaranlage entfernt.
Bei PV spielt das keine Rolle.

Du hast auch dabei Verluste in der Leitung.
Bei 9kW und 36V sind das 250A, da brauchst du armdicke Leitungen.
Da musst du dann auch den Kupferpreis eintechnen.
Es bleibt also nur ein Wechselrichter direkt bei den PV-Modulen um die 20m elektrisch zu überbrücken.
Dann sind’s bei 230V noch rund 40A, das sind aber auch schon dickere Drähte.
Den Wechselrichter gibt es aber auch nicht gratis.

Ich brauche relativ viel warmes Wasser (ca 200l Tag) und den
meisten Strom ab 17.00 Uhr.

OK, da liefert PV nichts mehr.

Das Gas erhitzt das Brauchwasser ja nicht direkt, sondern
einen Wasserkreislauf, der wiederum das Wasser im Speicher
erhitzt.
Die Heizpatrone dagegen ist direkt im Brauchwasser.
Daher nehme ich an, dass der Wg bei nahezu 100% liegt.

Der Wirkungsgrad der Patrone schon.

Aber das PV-Modul kommt nur auf knapp 15% Wirkungsgrad, bezogen auf die Solarfläche.

Ein thermischer Kollektor kommt auf 60 bis 75%.
Selbst wenn du jetzt noch 20% Verluste für den Warmwassertransport rechnest, hast du einen höheren Wirkungsgrad, als mit der PV.

Dann wäre noch die Amortisation ein Faktor.
Zuerst musst du Geld in die Hand nehmen um welches sparen zu können.

Um überhaupt auf einen kW-Preis zu kommen musst du auch die komplette Investition mit einbeziehen.

MfG Peter(TOO)

#10

So sieht´s aus:
Mein Warmwasserspeicher wäre 20m von einer evtl. Solaranlage
entfernt.
Bei PV spielt das keine Rolle.

Bei einer thermischen Solaranlage noch weniger, meine ist auch 20 Meter von den Puffern entfernt-
Bei 36 Volt hingegen schon ein verlustbehaftetes Problemauch bei dicken Leitungen.

Ich brauche relativ viel warmes Wasser (ca 200l Tag) und den
meisten Strom ab 17.00 Uhr.

Also du hast 9kW Peak am Dach und willst den Strom ab 17 Uhr nutzen?
also ein halbes Jahr schliesst du damit komplett aus.
andererseits hast ca. 9 Megawatt Jahresertrag, der jetzt nicht verkauft wird sondern mehr oder weniger unnütz ist? und bei 12 cent pro kwH Verkaufspreis dir nur gut einen Tausender im Jahr bringt?
Klar dass du den teuren Strom nicht verkaufen willst, deine Anlage zur Stromerzeugung ist für den reinen Eigenbedarf vermutlich 2-3 x zu groß, da hättest du lieber einen Akku + Inselwechselrichter und einen Teil als thermische Solaranlage benötigt.

Also liegt die Überlegung nahe, den Strom selber zu nutzen und
dafür teures Gas, was auch sicherlich nicht billiger wird, zu
sparen. Und das einzige das ich speichern kann, ist Wärme im
Wasser.
Eine weitere Überlegung:
Das Gas erhitzt das Brauchwasser ja nicht direkt, sondern
einen Wasserkreislauf, der wiederum das Wasser im Speicher
erhitzt.
Die Heizpatrone dagegen ist direkt im Brauchwasser.
Daher nehme ich an, dass der Wg bei nahezu 100% liegt.

Das ist zwar richtig aber der Verlust beim GAs deckt sich mit dem Verlust der 20 Meter bei Schutzkleinspannung.
in deinem 300 liter Boiler kannst du ca. 15-18 kWh Stunden speichern.
das wirst du im Winter nicht erreichen und im Sommer in 2h.

Dein Jahresbedarf an Warmwasser kostet derzeit wieviel?
angenommen 200liter mit 40 Grad? täglich wären gut 2000 kWh x 9 Cent Gas ergäbe 180 Euro bei Biomasse wären es 120€.
sogesehen solltest du den Strom verkaufen, solange dir noch wer was dafür bezahlt, immerhin produzierst du diesen wenn ihn niemand wirklich benötigt.
Aber ich habe Verständnis wenn du dich nicht an so einem asozialem Unsinn beteiligst.

Solaranlagen machen nur wirklich Sinn wenn der Strom selbst zu 100 % sinnvoll selbst verbraucht werden kann, das geht logischerweise nur mit einem kleinen Inselspeicher und WR und wenn diese nicht hoffnungslos überdimensioniert sind.
die ca. 80 % Jahresbedarf lassen sich damit wirtschaftlich sinnvoll abdecken, der Rest Dez bis Anfang Februar abzudecken ist extrem unwirtschaftlich und teuer.
DA greift man am besten auf von der Natur gespeicherte Sonnenenergie zurück.
da reicht der Solarstrom nur mehr für Steuerungen, Licht, und sonstige Kleinigkeiten, wie Laptop, Fernseher etc.

OL

OL