Netzautarke Photovoltaik mit Heizstab: Für Raumwärme einsetzen
Mit einer PV-Anlage nicht nur Strom sondern auch Wärme erzeugen? Wie das geht und ob sich eine netzautarke Photovoltaik mit Heizstab lohnt, erfährst du hier.
Inhalt des Blogartikels
Mit einem PV-Heizstab den Eigenverbrauch kostengünstig erhöhen
Photovoltaikanlagen werden sehr oft mit einem Stromspeicher kombiniert, damit Verbraucher auch abends und nachts den Strom nutzen können, was den Eigenverbrauch erhöht. Gerade im Sommer, wo der Stromertrag deutlich höher liegt als im Winter, ist die Wärmeerzeugung mit überschüssigem Strom und ihre Speicherung bis zur nächsten Heizsaison ideal. Außerdem kann der Stromüberschuss abends oder nachts genutzt werden. Derzeit sind Stromspeicher zwar noch sehr kostenintensiv, aber die Entwicklung tendiert zu sinkenden Preisen der Photovoltaikanlage.
Photovoltaik mit einem Holzstab bietet also eine clevere Lösung, um die Heizkosten zu senken und den Eigenverbrauch an überschüssigen Strom zu erhöhen. Außerdem kann bei einer netzautarken Photovoltaik mit Heizstab die Nutzung von fossilen Ressourcen wie Gas und Öl vermieden werden, was außerdem zu einer Verminderung an CO2-Emissionen führt.
Was ist noch gleich eine netzautarke Photovoltaik?
Eine Photovoltaik-Anlage, auch kurz PV-Anlage genannt, erzeugt Solarstrom auf deinem Hausdach, mit dem du bei einem netzautarken System deinen Eigenverbrauch weitgehend decken möchtest. Damit leistest du einen großen Beitrag zur Energiewende und kannst gleichzeitig deine Energiekosten effizient senken.
PV-Anlage mit Heizstab: So funktioniert die Warmwassererzeugung
Der Heizstab gleicht in der Wirkungsweise einem Tauchsieder. Dieser befindet sich dabei in einem Speicher, wo er das darin befindliche Wasser mittels Solarstrom erhitzt. Das so erzeugte Warmwasser kann bei Bedarf für beispielsweise ein Vollbad oder Duschen verbraucht werden. Je nach Heizungssystem kann dieses aber auch zum Heizen verwendet werden. So kann in privaten Haushalten der Überschuss an Strom effizient eingesetzt werden - ganz im Sinne des „Power-to-Heat“-Prinzips. Üblicherweise fängt der PV-Heizstab bei einer Menge von mindestens 500 Watt überschüssigen Stroms zu arbeiten an. Damit der Heizstab nur dann arbeitet, wenn ein Überschuss an Strom vorliegt, solltest du von einem Energiemanagement-System Gebrauch machen.
Die Menge an Strom, die der Heizstab braucht, hängt von der Leistung und der Wassermenge ab. Üblich sind Leistungsgrößen zwischen 3 Kilowatt und 9 Kilowatt, die einen dreiphasigen Anschluss von 400 Volt benötigen. Diese Heizstäbe dürfen maximal zwischen 75 Grad Celsius und 80 Grad Celsius aufgeheizt werden. Bei knapp 100 Grad Celsius greift der Sicherheitstemperaturbegrenzer ein.
Exkurs: Power to Heat: Strom für Wärmeerzeugung nutzen
Das Prinzip des „Power to Heat“ (P2H) ist eigentlich recht simpel. Denn hier wird elektrische Energie in Wärme umgewandelt und das mit einem Wirkungsgrad von nahezu 100 Prozent, was die Sache lukrativ macht. Mit P2H kann nur Wärme und kein Strom erzeugt werden. Mit deren Installation ist es dir jedoch möglich, überschüssigen Strom aus deiner Photovoltaikanlage für die Wärmeerzeugung zu nutzen. Damit ist P2H für Privathaushalte eine einfache Möglichkeit, sich nachhaltig mit Warmwasser zu versorgen.
Netzautarke PV-Anlagen mit Heizstab: Vor- und Nachteile
Was spricht nun aber für die netzautarke Photovoltaik mit Heizstab im Gegensatz zu solarthermischen Anlagen?
Vorteile der PV-Anlagen mit Heizstab
- Die Kosten für die Warmwasserbereitung sinken um etwa 40 Prozent
- Der Eigenverbrauch kann von 30 Prozent auf 50 Prozent erhöht werden durch Stromspeicher
- Größere Unabhängigkeit von Stromanbietern, steigenden Stromkosten und erhöhten Preisen für fossile Brennstoffe
- Schadstoffausstoß wird verringert
- sinkende Kosten der erzeugten Kilowattstunden, das wiederum die Konkurrenzfähigkeit mit anderen Heizsystemen steigert
Nachteile der netzautarken Photovoltaik mit Heizstab
- durch jahreszeitabhängige Stromerzeugung und begrenzte Produktion an Solarstrom kann die PV-Anlage den Wärmebedarf nur zum Teil abdecken
- hohe Anschaffungskosten eines Stromspeichers
- weniger wirtschaftlich, je niedriger der Eigenverbrauch
- im Vergleich zu solarthermischen Anlagen niedrigerer Wirkungsgrad
Was ist besser: Photovoltaik oder Solarthermie?
Neben der Möglichkeit, netzautarke PV-Anlagen mit Heizstab für die Raumwärme sowie Warmwasserbereitung zu nutzen, stehen solarthermische Anlagen ebenfalls zur Verfügung. Die solarthermischen Anlagen arbeiten mit Solarkollektoren und erzeugen nur Wärme und kein Strom. Eine Wärmepumpe befördert dann die Wärme über ein mit einer Trägerflüssigkeit gefülltes Kreislaufsystem in einen Speicher. Von dort wird die Wärme an die jeweiligen Heizkörper oder an Zapfstellen für Warmwasser abgegeben.
Ob du dich für die Photovoltaik oder die Solarthermie entscheidest, hängt von individuellen Faktoren ab. Unumstritten sind die Vorteile, die eine Photovoltaik mit Heizstab bietet, um zu heizen oder Warmwasser zu erzeugen. Die Wirtschaftlichkeit netzautarker PV-Anlagen ist unter anderem abhängig von
- dem Warmwasserbedarf
- den Kosten von fossilen Brennstoffen
- der Menge des überschüssigen Stroms
Falls du dich nicht entscheiden kannst, kannst du über eine Kombination von Photovoltaik und einer Solarthermie nachdenken, wodurch du den Wirkungsgrad erhöhen kannst. Du solltest hier auf eine ausreichende Dachfläche achten, um beide Systeme installieren zu können. Generell bietet es sich an, die PV-Anlage mit anderen Systemen wie einer Wärmepumpe zu kombinieren, um die Effizienz und den Eigenverbrauch zu erhöhen. In diesem Fall nimmt der Heizstab eine unterstützende Funktion in der Warmwasserbereitung ein und deckt kurzfristige Bedarfsspitzen oder Temperaturschwankungen wie beispielsweise abends.
PV-Heizstäbe kaufen: Welcher ist der Richtige?
Wichtig beim Verbrauch von Überschuss ist die Regelung der Menge und der Zeit, zu der man die Energie braucht. Daher ist eine schnelle Kommunikation zwischen den verschiedenen Komponenten maßgebend, damit der Strom nicht ungenutzt in das öffentliche Netz eingespeist wird. Bei den auf dem Markt angebotenen Heizstäben wird vor allem zwischen regelbaren und nicht-regelbaren Heizstäben unterschieden.
Bei regelbaren Heizstäben kann deren Leistungsaufnahme direkt an den gerade vorherrschenden Solarstromüberschuss angepasst werden. Für einen exakten und energieeffizienten Verbrauch sorgen Heizstäbe, die stufenlos regelbar sind. Technisch wird dies einfacher und günstiger, wenn Phasenanschnitt als Steuerungsart genutzt wird. Die Phasenanschnittsteuerung wird ebenfalls bei Dimmern verwendet. Allerdings ist umstritten, ob diese Art der Steuerung erlaubt ist, da in den Technischen Anschlussbedingungen (TAB) festgelegt ist, dass bei Verwendung die anschließende Leistung maximal 200 Watt betragen darf, wobei Heizstäbe diesen Wert übersteigen.
Nicht-regelbare Heizstäbe haben den Nachteil, dass sie nur bei maximaler Leistung oder gar nicht arbeiten. Bei nicht genügend Stromüberschuss bleiben sie ausgeschaltet. In diesem Fall müsste der Heizstab aus einer anderen Quelle Strom für den Einsatz beziehen, was die Kombination von Photovoltaik und Heizstab obsolet macht.
Des Weiteren wird zwischen Heizstäben unterschieden, die an die häusliche Steckdose angeschlossen werden (AC-Heizstäbe), und solchen, die direkt an die Solarmodule gekoppelt werden (DC-Heizstäbe).
Bezüglich der Kosten kannst du mit unter 100 Euro bei einem Heizstab mit geringer Leistung rechnen.
Voraussetzungen für die Installation eines Heizstabs
Bevor du den Heizstab in deine Photovoltaikanlage integrierst, solltest du darauf achten, dass
- dir ein Pufferspeicher zur Verfügung steht
- die Leistungsaufnahme des Heizstabs geregelt werden kann
- ein cleveres Energiemanagement-System vorliegt
- der Speicher und Heizstab regelmäßig entkalkt werden
Photovoltaikanlagen mit Heizstab entkalken
Kalk ist ein schlechter Wärmeleiter und verschlechtert somit die Wärmeabgabe. Die Folgen sind
- weniger sauberes Warmwasser
- ein erhöhter Energieverbrauch
- höhere Kosten
- geringeres Speichervolumen des Pufferspeichers
Daher solltest du deinen Pufferspeicher entkalken. Wann und wie oft die Entkalkung nötig ist, hängt vom Härtegrad des Wassers ab. Bei sehr hartem Wasser ein Mal im Jahr eine Reinigung empfehlenswert. Bei weicherem Wasser sollte die Reinigung alle drei bis vier Jahre mit Essigessenz oder Zitronensäure vorgenommen werden.
Netzautarke Photovoltaik mit Heizstab werden attraktiver
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Kombination aus Strom- und Warmwassererzeugung zukünftig relevanter wird. Gründe dafür sind die Klimafreundlichkeit, die größere Unabhängigkeit von Preisentwicklungen auf dem Markt und die sinkenden Heizkosten. Allerdings ist die effiziente Funktion eines Heizstabs von der Menge an überschüssigen Strom, der Leistung und der Regelung abhängig, weswegen du vorerst mit dem Einsatz des Heizstabs als Zusatz zu einer Solarthermie oder Wärmepumpe in Verbindung mit einer PV-Anlage auf der sicheren Seite wärst.
