Experten-Ratgeber: Techniken zum Heizen mit Photovoltaik

Wie funktioniert das Heizen mit Solarstrom? Welche Heizungen lassen sich mit PV-Strom versorgen? Was braucht man an technischen Komponenten? Lohnt sich das Heizen mit Photovoltaik?

Heizen mit Solarstrom heißt, dass das die Energie der Solaranlage für Heizung und Warmwasser teilweise oder gar ganz verwendet wird.

Möglichkeiten sind zum Beispiel:

• das Heizen mit Photovoltaik Heizstab
• das Nutzen der Solaranlage für Warmwasser und Heizung
• den Boiler mit Solarstrom heizen
• den Pufferspeicher mit Photovoltaik heizen

So sollen Heizkosten eingespart und der Eigenverbrauch gesteigert werden. Dies steigert wiederum die Rendite der PV-Anlage. Je nach dem Anteil an grünem PV-Heizstrom variiert dann die CO₂-Bilanz der eigenen Heizungsanlage, von Photovoltaik zum Heizen verwendet wird.

Anfänglich wurden PV-Anlagen ausschließlich genutzt, um Solarstrom zu erzeugen, diesen ins öffentliche Netz einzuspeisen und dafür eine Einspeisevergütung zu vedienen. Doch mittlerweile sinkt die Einspeisevergütung stetig. Und dank gesunkener Preise für Solarmodule gewinnt die Photovoltaik-Anlage als Eigenverbrauchssystem an Bedeutung.

Da für fossile Energieträger auch weiterhin mit stetig steigenden Bezugskosten zu rechnen ist und die Gestehungskosten für PV-Strom zugleich fallen, stellt insbesondere das elektrische Heizen mit Photovoltaik eine der finanziell interessantesten Möglichkeit dar, um Heizkosten zu sparen.

Die Nutzung von PV-Strom in Wärmepumpen ist einerseits mit zusätzlichen Investitionskosten, andererseits aber auch mit einem rund dreimal so hohen Wärmeertrag pro Kilowattstunde Stromeinsatz verbunden. Daher ist die Substitution des preisgünstigeren Wärmepumpenstroms durch Photovoltaik-Strom in jedem Fall ein wirtschaftlicher Vorteil. Die Wärmegestehungskosten des direktelektrischen Photovoltaik-Heizens mittels Heizstab ist sogar günstiger als die Kosten des Zuheizens mit solarthermischen Anlagen.

Auch beim Heizen mit Photovoltaik gibt es gerade im Winter Differenzen: Morgens wird weniger geheizt, abends dafür umso mehr. Tagsüber regeln Berufstätige und nachts alle die Heizung dagegen runter. Demnach liegen Stromerzeugungszeiten und Stromverbrauchszeiten (für direkten Stromverbrauch sowie für Warmwasser sowie Wärme erzeugende elektrische Geräte) nicht immer auf einer „Wellenlänge“.

Um den Heizwärmebedarf zu einem hohen Anteil mit Photovoltaik zu decken, muss der von der Solaranlage erzeugte Solarstrom bis zum Verbrauch bzw. Wärmeanforderung zwischengespeichert werden. Das Zwischenspeichern kann direkt per Stromspeicher (Batterien, Akkus) erfolgen oder - nachdem der Strom in Heizwärme umgewandelt wurde - in einem Pufferspeicher.

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Beim Heizen mit Photovoltaik dient ein Teil des Solarstroms als Antriebsenergie für folgende 4 E-Heiztechniken:

• eine elektrische Zentral-Heizung (z. B. Wärmepumpe),
• mehrere, raumweise installierte E-Heizungen (z. B. Nachtspeicheröfen und Infrarotheizungen),
• zur elektrischen Unterstützung der Heizung per Heizstab (bivalente Wärmeerzeuger) oder
• nur zum teilweisen Decken des Heizwärmebedarfs durch z. B. eine Warmwasserwärmepumpe.

Der Markt bietet bereits mehrere technische Möglichkeiten für die Kommunikation zwischen der Photovoltaik-Anlage und einer Wärmepumpenheizung. Seitens der Wärmepumpe ist das Prinzip bei den meisten Herstellern identisch. Der „SG-Ready-Eingang“ (SG = Smart Grid) dient als Schnittstelle der Wärmepumpe, damit sie auf einen Überschuss an Solarstrom reagieren kann. Die Schnittstelle kann auf verschiedene Arten angesteuert werden.

Wie das ideale Größenverhältnis von Wärmepumpe und Photovoltaikanlage aussieht, um eine möglichst große Eigenverbrauchssteigerung des Photovoltaik-Stroms durch die Wärmepumpe zu erzielen, kann man pauschal nicht beurteilen, da andere Faktoren wie etwa der Heizleistungsbedarf der Wärmepumpe und daraus resultierend der Stromverbrauch der Wärmepumpe als auch das Nutzerverhalten beim Haushaltsstrom je nach Anwendungssituation individuell beurteilt werden müssen.

Warmwasser-Wärmepumpen sind eine einfache und effiziente Möglichkeit, zumindest das Warmwasser mit Solarstrom zu heizen. Die Anbindung der eigenen Photovoltaik-Anlage zur Erhöhung des Eigenverbrauchs und vor Allem umweltfreundlichen Erhitzung des Warmwassers über die Wärmepumpe ist vielfach mit einem potentialfreien Schalteingang bereits ab Werk vorgesehen.

Der Eigenverbrauch lässt sich auch steigern, indem man zusätzliche Verbraucher in den Haushalt holt. Wobei es auf eine strategische Auswahl derselben ankommt: Zum Beispiel kann eine strombetriebene Infrarotheizung eine sinnvolle Anwendung zum Heizen mit Photovoltaik sein. Die Montage der Infrarotheizung ist unkompliziert und vergleichsweise günstig. Außerdem ist sie wartungsarm und dank des Eigenverbrauchs fallen die Betriebskosten gering aus.

Auf dem deutschen Markt gibt es daher bereits diverse Anbieter, die Lösungen zur Wärmeerzeugung mittels eines Photovoltaik-Heizstabes anbieten. Zu beachten ist, dass die Leistungsaufnahme des Heizstabes regelbar ist, um die Leistungsaufnahme an den aktuellen Solarstrom-Überschuss anzupassen. Dies wird notwendig, da der Solarstrom-Überschuss häufig niedriger ist als die Heizstableistung von etwa 2 bis 5 kW.

Ist der Heizstab nicht regelbar, muss er in Zeiten eines nicht ausreichenden Photovoltaik-Stromüberschusses ausgeschaltet bleiben oder die Stromlücke durch Netzstrombezug ausgeglichen werden, was wiederum dem Sinn des Heizens mit Photovoltaik-Heizstab entgegensteht.

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