allgemein
unterscheidet man
- thermische
Solaranlagen für die Erwärmung von Wasser, mit welchem dann
Trinkwasser erwärmt und/oder ein Gebäude beheizt wird
- Photovoltaik-Anlagen
(PV-Anlagen) für die Erzeugung von elektrischem Strom
PLANUNG
bevor man
sich für den Kauf und die Installation einer thermischen Solaranlage
entscheidet, muß man folgendes beachten bzw. überprüfen:
- welche
Ausrichtung hat meine Dachfläche und ist diese überhaupt
groß genug, um eine thermische Solaranlage von mindestens 12
qm und mehr dort zu installieren?
- habe
ich im Keller bzw. im Bereich der jetzigen Heizungsanlage genug Platz
für einen großen zusätzlichen Schichtenspeicher?
- wo kann
ich mit den zwei Leitungen für die Anbindung der thermische Solaranlage
auf dem Dach mit der jetzigen Heizungsanlage langgehen?
- wieviel
Prozent meiner derzeitigen Energiekosten benötige ich für
meine Gebäudebeheizung und wieviel für meine Trinkwassererwärmung?
- welchen
Anteil meiner Energiekosten gebe ich zur Zeit für die Gebäudebeheizung
und für die Trinkwassererwärmung aus und wieviel meines
Geldes verpufft momentan noch als Strahlungswärme in meinem `Heizungskeller´
(dem wärmsten Raum im Haus!) oder als warmes bzw. heißes
Abgas über meinen Schornstein nach draußen in die Umwelt
(Messprotokoll Ihres Schornsteinfegers!)?
- welche
Vorlauftemperatur benötige ich mindestens, um mein Haus zu beheizen?
- wieviel
Warmwasser (bzw. erwärmtes Trinkwasser) benötige ich durchschnittlich
täglich?
überfragt?
hier ein
paar Hilfen, um die oben genannten Punkte zu klären:
- Dachausrichtung,
Dachstatik und Montage: ideal ist eine Ausrichtung nach Süden
mit einer Dachneigung von 27° - 33° im Jahresmittel, da im
Winter bei flachstehender Sonne die meiste Sonnenenergie benötigt
wird.
Einfallswinkel der Sonnenstrahlung in den verschiedener Jahreszeiten
- Jede
Abweichung nach Westen oder Osten und jedes Grad mehr oder weniger
verringert den Ertrag der thermischen Solaranlage. Eine übliche
Dachneigung von ca. 45° mit leichter Ausrichtungsabweichung nach
Westen oder Osten ergibt aber im Jahresmittel immer noch Ertragswerte
von ca. 95°! Bei zuviel Abweichungen kommen Sie am Ende in einen
Bereich, in dem eine wirtschaftliche Amortisation der Gesamtinstallation
nicht mehr gegeben ist. Natürlich kann man für zusätzliches
Geld Stahlkonstruktionen installieren lassen, die die Kollektoren
so weit drehen / anheben / absenken, dass diese Idealvoraussetzungen
annähernd erreicht werden, wenn es optisch gefällt.
Die Erfahrung
hat gezeigt:
Indach-Kollektoren haben ca. 10 % mehr Ertrag, da weniger Wärmeverluste
zur Seite und nach unten hin vorliegen. Dafür muß bei Indach-Montage
unbedingt dafür gesorgt sein, dass bei etwaiger zwischen den Kollektoren
eintretender Feuchtigkeit (oder u.U. auch bei anfallendem Kondenswasser
unterhalb der Solarkollektoren!) diese auch garantiert in die Dachrinne
o.ä. abgeleitet wird. Gebäude mit nicht vorhandener Unterspannbahn
sind folglich für Indach-Montage nicht geeignet!
Aufdach installierte Kollektoren haben weiterhin den Nachteil, dass
bei starkem Winddruck die Dachpfannen unter den Kollektoren brechen
können. Dann muß ein Großteil der Anlage demontiert
werden, um dieses defekten Dachpfannen auszuwechseln. Deshalb muß
schon bei der Montage der Befestigungen darauf geachtet werden, dass
im Bereich der Befestigungshaken die betreffenden Dachpfannen nicht
hohl liegen und keine Druck auf benachbarte Dachpfannen ausgeübt
wird.
Erfahrene Installateure arbeiten mit einem Dachdecker-Betrieb zusammen,
denn Dachdecker sind "dachsicherer" und haben in der Regel
alles notwendige Fachwissen, Werkzeug und Hilfsmittel, um die Solarkollektoren
korrekt und sicher auf den Dachlatten / Dachsparren zu montieren.
Kontrollieren Sie unbedingt auch bereits in der Planungsphase den Dachstuhl
bzw. die Dachsparren und Dachlatten hinsichtlich der Tragfähigkeit
einer zusätzlichen Last. Moderne Sonnenkollektoren wiegen zwar
nur noch ca. 25 kg / m², aber dieses Gewicht liegt nun einmal nur
auf 2-3 Punkten auf. Wenn dann noch der Winddruck mit Faktor 5 (bei
starkem Wind) bis zu Faktor 12 (bei Sturmböen) hinzukommt, dann
`ruhen´ auf diesen paar Punkten nicht mehr 25 kg, sondern kurzfristig
250 kg! Alte Dachlatten oder von Schädlingen befallene Dachstühle
machen dies u.U. nicht mit, die Folgen wären z.B. eingebrochene
Dachstühle anstatt ein paar herabgeflogener Dachpfannen bei einem
starken Sturm. Gleiches muß in schneereichen Gebieten beachtet
werden: die Schneelast kann zusätzlich zum Wind die Dachkonstruktion
belasten!
In schneereichen Gebieten muß darauf geachtet werden, dass der
Schnee vom Kollektor abrutschen kann. Es dürfen sich also keine
Dachaufbauten direkt unterhalb der Kollektoren befinden.
Wenn Sie sich also unsicher sind, lassen Sie zunächst Ihr Dach
von einem qualifizierten Installateur oder Dachdecker auf diese Gegebenheiten
hin untersuchen!
Klären Sie in jedem Fall, ob Schäden am Solarkollektor bzw.
Schäden durch Solarkollektoren durch Ihre Gebäudeversicherung
(-> z.B. Sturmschaden) abgedeckt sind!
- Schichtenspeicher
/ Pufferspeicher / Solarspeicher: unabhängig davon, ob Sie
nun mit oder ohne Heizungsunterstützung eine thermische Solaranlage
betreiben möchten, benötigen Sie immer einen verhältnismäßig
großen Speicher, in dem die mit der thermischen Solaranlage
erzeugte Wärme gespeichert wird, um dann bei Bedarf abgerufen
zu werden. Kalkulieren Sie bei `Normalspeichern´ mit zusätzlich
ca. 2 qm Platzbedarf, um in der Folgezeit auch noch an die Installationen
rund um den Speicher heranzukommen (Pumpen, Absperrungen, Ventile,
...)! Es gibt von Rotex und von Solvis Kompaktanlagen, die mit sehr
wenig Platz auskommen. Wenn aber z.B. Ihre jetzige Heizungsanlage
noch gar nicht so alt ist und von daher in Teilen noch weitergenutzt
werden soll/kann, ist dies natürlich auch ein finanzielles Rechenspiel!
(wir
sprechen hier von Schichtenspeicher größer 800 Liter, d.h.
am Ende benötigen Sie für einen solchen Speicher incl. Wärmedämmung,
Armaturen, Ausdehnungsgefäß etc. eine Grundfläche
von min. 1,5 x 1,5 Meter!) Auch die Höhe des Aufstellraumes muß
min. 1,95 Meter betragen, ich kenne zumindest keinen niedrigeren Schichtenspeicher
in der Größenordnung. Und dann kommt noch die Frage hinzu:
Bekomme ich den Speicher überhaupt in den Aufstellraum hinein?
Eine Türzarge ausbauen ist noch das kleinste Problem...
Schichtenspeicher sind definitiv
die besten Speicher, da hier das Wasser entsprechend der Temperatur
eingeschichtet wird, d.h. es möglichst wenig Verwirbelungen gibt,
wenn entweder die thermische Solaranlage den Speicher lädt oder
wenn die Heizungsanlage warmes/heißes Wasser entnimmt und kühleres
Rücklaufwasser wieder zurückfließt. Aussagen der Hersteller
sprechen von bis zu 15 % mehr Ertrag für Heizung und Warmwasser
durch Vermeidung der Verwirbelung und damit durch weniger Nachheizen
der Gas- oder Ölheizung. Auch können in Schichtenspeicher
noch dritte und vierte Wärmequellen wie Holzkessel, Kamine/Kachelöfen,
Wärmerückgewinnungsanlagen etc. eingespeist werden, d.h.
Sie können zusätzlich mit Ihrem schicken Schwedenofen im
Wohnzimmer (der fast immer zu groß ausgelegt ist) den Rest des
Hauses beheizen und indirekt für warmes Trinkwasser sorgen! Schichtenspeicher
sind bei einer richtig konzipierten Anlage das Herzstück der
gesamten Installation!
Pufferspeicher sind preiswerter
als Schichtenspeicher, aber bei ihnen wird alles permanent verwirbelt
und Ihre Gas- oder Ölheizung muß viel öfter nachheizen.
Pufferspeicher sind einzig geeignet bei Wärmequellen, die große
Wärmemengen produzieren (z.B. Holzkessel).
Solarspeicher sind gut, wenn sie
die thermische Solaranlage nur für die Erwärmung Ihres Trinkwassers
nutzen möchten. Es ist nur die Frage, ob sich eine aufwendige
und nicht eben billige Solarinstallation lediglich für die Warmwassererwärmung
rechnet. Mehr dazu weiter unten ...
- Solarleitungen
müssen vom Speicher hinauf zu den Solarkollektoren auf dem Dach
verlegt werden. Im Idealfall geht dies innehalb des Hauses, aber die
Verlegung durch einen Schacht (toter Schornstein o.ä.) ist nicht
unbedingt gut, da dabei oft die vorgefertige Isolierung /Wärmedämmung
der Solarleitung beschädigt wird und damit wieder erhöhte
Verluste auftreten. Oft sind diese Schächte auch vom Querschnitt
her zu klein, zwei Solarleitungen benötigen ca. 10 x 20 cm Platz.
Eine Außenverlegung ist schnell und einfach gemacht, ist aber
optisch nicht immer Wunsch des Bauherren und bedeutet auch Wärmeverluste,
denn eine 100 %ige Rohrisolierung gibt es nicht!
Erfahrung: Am besten ist in den meisten Fällen eine Verlegung
vor der Wand (Aufputz), nach Fertigstellung der gesamten Anlage kann
man mit einfachen Mitteln einen Kasten aus Spanplatten, Rigips o.ä.
drumherum bauen. Begehen Sie Ihr Haus und finden Sie den sinnigsten
Weg von der Südseite Ihres Daches zur Heizungsanlage unten im
Haus. ACHTUNG: sollte Ihre Heizungsanlage auf dem Dach stehen/hängen,
so ist dies für die zu verlegende Rohrleitung dorthin u.U. ganz
toll. Aber: wie wollen Sie einen großen Speicher dort oben platzieren
und was sagt die Statik ihres Hauses dazu?
Wenn die Solarkollektoren nicht in einer Reihe angebracht werden können,
sondern z.B. in zwei oder mehr `Paketen´ neben- oder übereinander
auf dem Dach installiert werden müssen, ins unbedingt auf die
ordnungsgemäße Verrohrung der Vor- und Rücklaufleitungen
zu achten (Tichelmann), damit alle Kollektoren bzw. Kollektorpakete
gleichmäßig durchströmt werden!
- Energiekosten:
je älter Ihr derzeitiger Heizungskessel ist, um so mehr Energie
verschenken Sie momentan über Strahlungsverluste und Abgase.
Allein eine Heizungs-Modernisierung wird sich für Sie garantiert
bezahlt machen. Bis zu 60 % sind allein drin, wenn Sie ein Schätzchen
wie den guten alten Krupp-Kessel aus den 60er Jahren noch im Keller
Ihr Eigen nennen. Auch wenn Ihnen Ihr Schornsteinfeger jedes Jahr
wieder gebetsmühlenartig erzählt, dass alles o.k. sei und
der Kessel noch ein paar Jahre bleiben könne: der Schornsteinfeger
ist für den SCHORNSTEIN zuständig, nicht für den Heizkessel,
und solange für ihn die staatlich verordneten Abgas-Richtwerte
eingehalten werden, ist der Heizkessel leider auch top! Eine Berufsgruppe,
die sich bemüht, zukünftig auch Energieberatungen durchführen
zu dürfen, sollte sich anders verhalten! (mehr dazu oben unter
`Heizungskessel´!)
Niemand wird Ihnen exakt sagen können, wie bei Ihnen das Verhältnis
ist zwischen Warmwasser- und Raumwärme-Anteil ist.
- Baden
Sie häufig oder duschen Sie und die anderen Bewohner des
Hauses nur schnell?
- Haben
Sie eine Zirkulation im Haus, die dafür sorgt, dass sofort
Warmwasser aus dem Zapfhahn kommt, sobald Sie Warmwasser aufdrehen?
Ist diese geregelt oder läuft sie 24 Stunden am Tag?
- Wie
lang und wie gut isoliert sind Ihre Warmwasser- und Ihre Heizungsleitungen?
Liegen diese am Ende noch in der Außenwand?
- Wie
warm ist Ihr Warmwasser bzw. wie warm benötigen Sie es?
- Wie
hoch ist Ihre Heizungsvorlauftemperatur? Paßt diese sich
der Außentemperatur (über einen Außenfühler)
an oder betreiben Sie noch eine richtige Energievernichtungsmaschine,
die über das ganze Jahr eine gleichbleibend hohe Kesseltemperatur
von 60° oder sogar noch mehr vorhält?
- Wie
lüften Sie morgens / mittags / abends Ihre Wohnräume?
Und wie oft rennen Sie oder Ihre Kinder rein und raus, d.h. wieviel
Wärme geht immer wieder und dann u.U. für mehrere Minuten
durch das 2 qm große Haustür-Loch für Sie verloren?
- Wie
alt ist Ihr Haus und wie gut ist es gedämmt:
- Fensterscheiben,
Fensterrahmen, Oberlichter und Fensterdichtungen
- Haustür
und Nebentüren
- Heizkörpernischen
- Dämmung
der Außenhülle -> Dach, Dachboden, Außenwände,
Kellerdecke
- Zimmertüren
/ Etagentüren -> auch ständige Turbulenzen innehalb
der Gebäudehülle kühlen ab!
- "Löcher"
in der Außenhülle:
- alte
Entlüftungsvorrichtungen
- offener
Kamin, über dessen Schornstein permanent Ihr Wohnzimmer
auskühlt
- nicht
schließende Abzugshaube in der Küche, über
die permanent Ihre Küche auskühlt
- alte
und nicht isolierte Rolladenkästen sowie zur Außenwand
hin offene Rolladengurt-Kästen
- Briefkasten
mit Metallklappe in/neben der Haustür
- defekte
oder schon immer aufstehende Kellerfenster, durch die
permanent Zug im Keller ist und dieser damit auskühlt,
anstatt wie eine stehende Luftschicht zu isolieren
- Dachbodentreppen
zum ausziehen oder herunterklappen
- gehen
Sie durch Ihr Haus, bestimmt finden Sie weitere "Löcher"
....
Auch die
aktuellste Software wird dies alles nicht berechnen und am Ende kein
Ergebnis liefern können, mit dem Ihnen gesagt wird, dass Sie
`x´ % benötigen und `y´ % einsparen werden!
und ganz
wichtig nach der Montage der Kollektoren: Decken Sie diese ab, solange
die Kollektoren noch nicht gefüllt bzw. schon gefüllt aber
noch nicht vollständig entlüftet sind! Andernfalls können
die Kollektoren Schaden nehmen! Bewährt haben sich Spannbettücher.
ideale
Voraussetzungen schaffen
Um eine
in sich stimmige und lanfgristige sinnige thermische Solaranlage mit
entsprechendem Speicher und zusätzlichem Heizgerät in Ihrem
Haus zu installieren, muß die benötigte Vorlauftemperatur
im Haus bzw. in den einzelnen Räumen gesenkt werden.
Hierzu
müssen oben genannte Schwachstellen hinsichtlich Wärmedämmung
möglichst gut beseitigt werden. Dies allein kann im günstigsten
Fall schon zu einer Absenkung der Vorlauftemperatur von z.B. 60°
auf unter 50° führen, für Ihren Geldbeutel und für
die Umwelt schon ein großer Gewinn!
Um aber
solare Wärme über den möglichst größten Teil
des Jahres nutzen zu können, muß die Temperatur noch weiter
runter, im Idealfall auf 25° bis 30° im Winter! Dies erreichen
Sie nur mit einer gut ausgelegten Flächenheizung, also einer Wand-
oder Fußbodenheizung, alternativ mit extrem großen hohen
Heizkörpern. Bei Kauf oder Bau eines Hauses ist dies verhältnismäßig
einfach umzusetzen, in einem bewohnten Haus kann dies schwieriger sein.
Im Sommer liefert die thermische Solaranlage hinreichend Wärme
mit Temperaturen bis zu 90°, da müssen Sie schon Vorkehrungen
treffen, um sich nicht zu verbrühen unter der Dusche oder am Waschbecken!
In der Übergangszeit und im Winter aber unterstützt die Solaranlage
Ihre Heizungsanlage nur, sie liefert nur minuten- oder stundenweise
Wärme von 40° - 60°, selten mehr.
Wenn Sie also mit einer Vorlauftemperatur von 35° und weniger auskommen,
steigt der solare Wärmeanteil im Jahresmittel trotz kleinerer Erträge
in der thermische Solaranlage während der Heizperiode weiter an,
Sie benötigen weniger Energie.
Wenn aber die Vorlauftemperatur höher ist, die Rücklauftemperatur
aus Ihren Heizkörpern sogar über dem solaren Wärmeertrag
liegt, bringt Ihnen die thermische Solaranlage nichts mehr und Sie müssen
teure Energie zukaufen und verheizen.
Auf 25-30
Jahre und mit weiter steigenden Energiepreisen kalkuliert muß
man nicht lange rechnen, um festzustellen, was preiswerter ist!
Die KFW
(Kreditanstalt für Wiederaufbau) bietet über Ihre Hausbank
zinsgünstige Kredite mit Laufzeiten bis zu 30 Jahren an, d.h. der
Staat bietet Ihnen über diese Institution die Möglichkeit
einer energie- und umweltbewußten Modernisierung Ihres Hauses
mit langfristigen, preiswerten und überschaubaren Konditionen,
die nicht der jährlichen Inflation unterliegen, also nicht steigen
und damit über die Jahre sogar immer günstiger für Sie
werden!
Bei der
Bafa können Sie zusätzlich
Anträge auf Zuschüsse für Solaranlagen und moderne Heizkessel
herunterladen, ausfüllen und versenden. Die Konditonen schwanken
regelmäßig, darum informieren Sie sich immer direkt, wenn
konkreter Bedarf vorliegt.
die
Technik
Solarkollektoren
gibt es als Flachkollektoren und als Vakuumkollektoren.
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Flachkollektor
von Wolf, hier Modell Top Son F3
Vakuumkollektor
von Consolar, hier Modell Turbo 12 CPC
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Flachkollektoren
sind vom Wirkungsgrad her nicht so gut wie die besseren Vakuumkollektoren,
man muß immer vor Ort abwägen, was die beste Lösung
für den jeweiligen Fall ist. Bei Solaranlagen mit Heizungsunterstützung
sind Vakuumkollektoren mit ihrem hohen Ertrag auch in der Übergangszeit
und im Winter wirtschaftlich eindeutig besser, ihre Amortisationszeit
liegt laut Herstellerangaben bei idealen Dach-Voraussetzungen und gutem
Aufstellungsort bei 4-7 Jahren. Dies ist aber nichts mehr gegenüber
den noch vor wenigen Jahren angegebenen 12-16 Jahren!
Je nach
Hersteller können 4-6 Flachkollektoren zu einem Paket miteinander
verbunden werden. Bei größeren Anlagen werden mehrere Pakete
nach dem Tichelmann-Prinzip mit Kupferrohren miteinander verbunden.
Für Flachdächer gibt es ab Hersteller fertig vorkonfektionierte
Aufstellrahmen.
Vakuumkollektoren
werden von Fall zu Fall hinsichtlich Anzahl der Röhren berechnet
und zusammengestellt.
Sie benötigen wesentlich weniger Dachfläche und eignen sich
somit auf für Dächer mit Ausbauten oder anderen Hindernissen,
die nicht verändert werden können.
Sie wiegen weniger, belasten also alte Dachstühle wesentlich weniger.
Und ist das Dach nicht ideal nach Süden bzw. Südwesten ausgerichtet,
so kann man Vakuumkollektoren in die richtige Richtung drehen!
Die Solarleitungen
werden aus Kupferrohr gefertigt. Je nach Bauart der Anlage unterscheidet
man Low-Flow- und High-Flow-Systeme, wobei sich Low-Flow bei den meisten
Herstellern etabliert hat. Die Rohre werden mit hochtemperaturbeständiger
Isolierung gedämmt.
Die Solarkollektoren
können mit hohem oder mit geringem spezifischem Durchfluß
betrieben werden (High-Flow- bzw. Low-Flow-Prinzip).
- High-Flow:
- Vorteile:
hoher Kollektorwirkungsgrad; geringe Wärmeverluste an der
Vorlaufleitung
- Nachteile:
hoher Druckverlust -> starke Pumpe mit entsprechend höherem
Stromverbrauch notwendig; große Rohrquerschnitte
- Low-Flow:
- Vorteile:
geringer Druckverlust -> kleinere Pumpe mit niedrigerem Stromverbrauch;
kleine Rohrquerschnitte
- Nachteile:
geringerer Kollektorwirkungsgrad; höhere Wärmeverluste
im Rohrleitungsnetz
Wird ein
Schichtenspeicher in Verbindung mit der Solaranlage verwendet, wird
sehr häufig das Low-Flow-Prinzip angewendet. Hierbei wird der Speicher
noch weniger verwirbelt (geringere Fließgeschwindigkeit) und die
Vorlauftemperatur von den Solarkollektoren ist höher (Warmwassersicherung).
Dies ist aber auch wieder relativ, da hier das angewandte hydraulische
Anschluß-Prinzip eher entscheidend ist. In der Praxis ergibt sich
am Ende der Installation bei der Endeinstellung der Solaranlage fast
immer ein Zwischenwert von High-Flow und Low-Flow.
Die Speichertechnik
hat sich in den letzten Jahren stark weiterentwickelt. Neben Solarspeichern
für die Trinkwassererwärmung und den Pufferspeichern für
große Wärmemengen sind insbesondere die Schichtenspeicher
durch den immer durchdachteren Innenaufbau mit integrierten Warmwasser-Mischermodulen
und nicht mehr anfälligen Leitklappen für die temperaturgenaue
Einschichtung des einströmenden Wassers beinahe perfektioniert.
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Wolf
BSP 800 / BSP 1000 Schichtenspeicher, mit angeflanschtem Frischwasser-
und Heizungsmodul und angeflanschtem Solarmodul, mit zusätzlichen
Anschlußmöglichkeiten für bis zu vier weitere
Wärmequellen wie Gas- oder Ölheizkessel, wasserdurchströmtem
Kaminofen, Wärmepumpe, Wärmerückgewinnungsanlage,
Kachelofen etc.
rechts
der Schichtenspeicher im Schnitt: im unteren Bereich der tauchsiederartig
geformte Solarwärmetauscher und die vier Heizungsanschlußrohre
für zwei Heizkreise mit Mischer, in der Mitte der Temperaturbereich
von ca. 40° für den Heizungsbetrieb und oben der Bereich
mit ca. 60° für den Trinkwasserbereich, von einander
getrennt durch Bleche mit nur sehr kleinen Öffnungen (ausreichend
groß für den Temperaturfluss, klein genug zur Verhinderung
von Vermischung und interner Wasser-Thermik)
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Solvis
Bilderfolge
Wärmeschichtung
über den Tag in einem Schichtenspeicher
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mögliches
Anschlußschema eines Schichtenspeichers, hier am Beispiel
des Solvis Integral
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Natürlich
haben Sie trotz aller Infos noch Fragen, darum rufen Sie mich bitte
an oder nehmen Sie mit mir per e-mail Kontakt auf!
Gerne berate
ich Sie bzgl. dieser Thematik.
die
"beste Anlage" gibt es nicht von der Stange ...
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