"Opferanoden" zum Schutz von Trinkwassererwärmern

Geschichte der Sanitär-, Heizungs-, Klima- und Solartechnik
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Das obige Bild zeigt, wie sich eine Opferanode in einem Trinkwasserbereiter mit der Zeit abbaut. Rechts eine ungebrauchte Opferanode. In der Mitte eine Anode die schon einige Zeit in Betrieb gewesen ist, jedoch noch ca. zu 60% besteht. Links eine Anode die ihren Dienst erfüllt hat und vollständig aufgelöst ist.
Was sind Opferanoden?
Opferanoden in Trinkwassererwärmern sind eigentlich immer Magnesium Stäbe, die in den Erwärmer eingesetzt werden, um diesen vor Korrosion zu schützen
Wo und warum werden Opferanoden eingesetzt ?
Man verwendet unter anderem in emalierten Trinkwassererwärmern Anoden, um die Fehlstellen in der Emailierung zu schützen. Es ist bis heute nicht möglich, einen Trinkwasserspeicher so zu emailieren, dass keine kleinen Fehlstellen in der Emailierung vorkommen. Durch den Einbau von Anoden werden diese Fehlstellen in den Trinkwasserspeichern nicht nur geschützt, sondern als Nebeneffekt können Fehlstellen mit einer neuen Schutzschicht überzogen werden. Diese Schicht entsteht, da es bei der Bildung von HydroxylIonen im Bereich der Kathoden zur Ausfällung von Calciumcarbonat kommen kann. Durch das Calciumcarbonat werden dann die Fehlstellen in der Emalierung abgedeckt. Calciumcarbonat kann sich jedoch nur dann bilden, wenn sich im Elektrolyd (Trinkwasser) genügend Calciumhydrogencarbonat befindet.
Wo bleibt das abgebaute Material ?
Das abgebaute Material setzt sich als Schlamm auf dem Boden des Trinkwasserbereiters ab. Daher sollen Trinkwasserbereiter regelmässig kontrolliert und gereinigt werden. Wann und wie oft ein Trinkwasserbereiter gereinigt werden muss, kann nur vor Ort vom Fachmann entschieden werden. Grunsätzlich sollte man aber alle 5 Jahre einmal den Trinkwasserbereiter öffnen lassen, um eine Sichtkontrolle vorzunehmen. Spätestens jedoch, wenn die zweite Anode verbraucht ist, sollte man daran denken, den Schlamm aus dem Speicher zu entfernen. Ebenso können die Speicherwände einer Sichtkontrolle unterzogen werden. Sollten Verschmutzungen im Speicher festgestellt werden, die auf eingespühlte Schmutzpartikel zurückzuführen sind, sollte der Speicherzulauf mit einem Trinkwasserfilter versehen werden.
Aus welchem Material bestehen Anoden (Opferanoden)?
Anoden in Trinkwasserbehältern werden aus Magnesium gefertigt. Sie sind in Stangenform und in Form von dicken Ketten zu beziehen. Vorzugsweise werden Magnesiumanoden in Stangenform eingebaut, da mit ihnen eine längere Lebensdauer gewährleistet ist. Wird bei einer Kettenanode das erste Kettenglied als erstes aufgelöst, fällt die gesammte Kette in den Speicher und verliert somit ihre Wirkung. Magnesium wird verwendet, da sich Magnesium ganz unten in der elektrochemischen Spannungsreihe befindet und somit das unedelste Metall ist. Beispiele aus der elektrochemischen Spannungsreihe: Gold +1,42V - Quecksilber +0,79V - Wasserstoff +-0V - Eisen -0,44V - Magnesium -2,34V.
Wie lange dauert es bis sich eine Anode abgebaut hat?
Diese Frage kann leider nicht eindeutig beantwortet werden, da der Abbau einer Anode von mehreren Faktoren beeinflusst wird. Neben der Beschaffenheit des Wassers, spielt vor allem die Wassermenge, die durch den Speicher strömt, eine wichtige Rolle. Ist ein Speicher korrekt auf den Wasserbedarf der Nutzer ausgelegt, sollte sich die Anode bei durchschnittlichem Trinkwasser, in 2 Jahre nicht komplett auflösen. Ein schnelleres Auflösen der Anode kann ein Zeichen für sehr agressives bzw. sauerstoffhaltiges Wasser sein, aber auch darauf hinweisen, dass der Speicherinhalt mehrmals täglich komplett ausgetauscht wird. Einen besondern Fall von Trinkwasser bilden Wässer aus Talsperren. Da dieses Wasser sehr weich und somit wenig Calciumhydrogencarbonat enthält. Calciumhydrogencarbonat bildet auf den Fehlstellen der Emalierung eine Schutzschicht, die Korrosion auch dann verhindert, wenn die Magnesiumanode bereits verbraucht ist.
Wie funktioniert eine Anode?
Um die Funktionsweise einer Anode zu verstehen, muss zunächst das galvanische Element erklärt werden. Beim galvanischen Element handelt es sich um zwei Metalle (Kathode, Anode) die durch eine elektrisch leitende Flüssigkeit (Elektrolyd) verbunden sind.
In einem Elektrolyd löst sich das Metall mit der geringeren Spannung (Anode) auf. Die sich auflösenden Metallteilchen wandern dabei über das Elektrolyd zum Metall mit der höheren Spannung (Kathode). Die Grösse der Spannung ist in der elektrochemischen Spannungsreihe festgelegt. In ihr steht Gold mit +1.42 V weit oben, Magnesium mit -2.34 V weit unten. Wasserstoff verhält sich mit +-0V neutral.
In einem emailierten Speicher bildet die Speicherwand die Kathode, und der Magnesiumstab die Anode. Das Trinkwasser bildet das Elektrolyd. Die sich an der Magnesium Anode lösenden Teilchen wandern über das Elektrolyd zu den beschädigten Stellen in der Emailierung, da dort der ungeschütze Stahl die Kathode bildet. Da sich dabei die Anode abbaut (geopfert wird), nennt man die Magnesiumanode auch "Opferanode".
Gibt es eine alternative zu Opferanoden?
Mittlerweile gibt es auch sogenannte Fremdstromanoden. Diese bestehen aus Inertanoden aus nichtangreifbaren Material (z.B. mischoxid-beschichtetes Titan, Magnetit). Diese Anoden müssen um ihre Funktion zu erfüllen mit Gleichstrom beschickt werden. Bei Fremdstromanoden wird im Gegensatz zur Opferanode der Sauerstoffgehalt des Elektrolyds nicht verändert, da über die Inertanode soviel Sauerstoff gebidelt wird, wie verbraucht wird.
Autor: Thomas Schreiber
Die Abbildungen zeigen Folgen, wenn die Schutzanode schon aufgebraucht bzw. die Fremdstromanode nicht eingeschaltet war.
Hier kam es zu einem "Leitungsinfakt"  in einer Trinkwasser-Zirkulationsleitung

Warmwasseranschluss an einem emailliertem TW-Speicher
Hier hätte man sich besser erst einmal die Schutzanode ansehen sollen

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