Aufgrund der geringeren Einspeisung von Solarenergie und der erwarteten Preissteigerungen bei fossilen Brennstoffen wird das Heizen mit Photovoltaik immer attraktiver. Damit haben sich die Rahmenbedingungen für die Nutzung von Photovoltaikstrom dramatisch verändert. Daher ist es für den Besitzer der Photovoltaikanlage von Vorteil, sich rechtzeitig mit zukünftigen Möglichkeiten zur Nutzung selbst erzeugter elektrischer Energie auseinanderzusetzen.
In diesem Artikel stellen wir die Vor- und Nachteile der Beheizung Ihres Hauses mit Solarenergie vor und bewerten mögliche Umsetzungskonzepte. Fest steht: Wer mehr Solarenergie nutzt, schont das Klima und vermeidet den Ausstoß von Kohlendioxid. Photovoltaische Heizsysteme könnten schon bald wirtschaftlich attraktiv werden und so für eine deutliche Steigerung der Solarwärmenutzung sorgen.
Heizung und zentrale Warmwasserbereitung sind die größten Energiefresser in deutschen Haushalten. Die Erzeugung von Wärme kann bis zu 80 Prozent des gesamten Energiebedarfs von Wohngebäuden decken. Ein effizientes Heizsystem ist daher ein wichtiger Ansatzpunkt zur Reduzierung klimaschädlicher CO2-Emissionen. Aus klimapolitischer und finanzieller Sicht ist es besonders sinnvoll, eine Photovoltaikanlage mit einer Wärmepumpe für Wohnraumheizungen zu kombinieren.
Warum ist Heizen mit Photovoltaik sinnvoll?
Kohlendioxidemissionen reduzieren und das Klima schützen:
Die Photovoltaikanlage erzeugt zu 100 % erneuerbaren Strom. Grundsätzlich gilt: Je mehr Solarenergie genutzt wird, desto besser für das Klima. Da die Anlage oft mehr Strom produziert, als der Haushalt verbraucht, kann überschüssige Solarenergie auch zum Heizen genutzt werden und so die CO2-Bilanz Ihres Hauses weiter verbessern.
Photovoltaikanlagen werden immer günstiger :
Lag der maximale Preis für Photovoltaik-Strom pro Kilowatt vor einigen Jahren bei 4.000 Euro, liegt der aktuelle Preis für 1 Kilowatt Photovoltaik-Strom zwischen 1.800 und 2.400 Euro. Aufgrund der geringeren Systemkosten wird der in Kilowattstunden erzeugte Photovoltaikstrom immer günstiger (derzeit etwa 10 Cent pro Kilowattstunde). Damit wird Solarenergie zunehmend konkurrenzfähiger zu herkömmlichen Heizenergieträgern wie Gas oder Öl.
Außerdem ist die Installation größerer Systeme auf Ihrem Dach jetzt einfacher. Bei einer größeren Anlage steht mehr Solarenergie für die Heizungsanlage zur Verfügung.
Im Jahr 2020 wurden 68,3 Prozent der Endenergie privater Haushalte für die Beheizung der Räume aufgewendet. Als Energieträger spielte Erdgas die größte Rolle, gefolgt von Erdöl, erneuerbaren Energien und Fernwärme. Mit 1,6 Prozent landete Strom knapp über Kohle. (Quelle: Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen e.V.: Antragsbilanzen.) Betrachtet man die Bandbreite der zur Stromerzeugung genutzten Energiequellen, lässt sich leicht berechnen, wie unbedeutend das Heizen mit Photovoltaik ist. Oder ist es immer noch? Aktuelle Tendenzen könnten hier zu einem Umdenken führen.
Tipp: Bei einem Generatorangebot von 1.600-2.000 Euro pro kWp – wie es im Herbst 2022 durchaus üblich ist – ist es besser, abzuwarten und mit der Installation bis 2023 zu warten.
Sinkende Vergütungen und zunehmende Anreize für den privaten Konsum :
Ursprünglich war die Einspeisevergütung als Anlaufhilfe gedacht, um PV-Anlagen zur Marktreife zu verhelfen. Da Photovoltaikanlagen immer günstiger werden und immer mehr Photovoltaikzellen hinzukommen, sinkt die Einspeisevergütung stetig. Daher macht es immer mehr Sinn, so viel Solarenergie wie möglich selbst zu nutzen.
Normalerweise werden nur 30 % des von der Photovoltaikanlage erzeugten Stroms im Haus verbraucht. Wird ein zusätzlicher Energiespeicher installiert, besteht die Möglichkeit, mehr als 50 % des Eigenverbrauchs zu nutzen. Der Rest des Stroms wird weiterhin ins Netz eingespeist. Um selbst mehr Strom zu verbrauchen, kann auch Solarenergie für den Betrieb der Heizungsanlage genutzt werden.
Erhöhen Sie die Effizienz von Wärmepumpen :
Eine der Möglichkeiten zum Heizen mit Photovoltaik besteht darin, die Photovoltaikanlage mit einer Wärmepumpe zu kombinieren. Wärmepumpen erzeugen aus Kilowattstunden Strom 3,5 bis 4,5 Kilowattstunden Wärme. Je höher die Neubaustandards sind, desto besser ist die Effizienz der Wärmepumpe, da immer weniger Wärme durch die Gebäudehülle entweicht. Verbesserungen in der Wärmepumpentechnologie steigern auch die Effizienz dieses Heizsystems. In einigen Jahren können Wärmepumpen aus einer Kilowattstunde Strom 4 bis 5 Kilowattstunden Wärme erzeugen.
Damit lohnt sich die Wärmepumpenheizung immer mehr, denn Kilowattstunden Solarstrom lassen sich heute für rund 11 Cent pro Kilowattstunde erzeugen (Tendenz: sinkende Tendenz). Wenn Sie also für 10 Cent 4-5 kWh Wärme erzeugen können, kostet die Wärmeerzeugung mit einer Solarwärmepumpe nur 2-2,5 Cent. Das ist nur ein Drittel der Kosten einer Kilowattstunde Wärme aus einem Gaskessel.
Fazit: Jede von einer Wärmepumpe verbrauchte kWh Solarenergie steigert die Effizienz der Wärmepumpe erheblich.
Fünf gute Gründe fürs Heizen mit Photovoltaik:
Eigenproduzierten Solarstrom zur Raumwärmeerzeugung nutzen: Lässt sich so Heizenergie und Heizkosten sparen? Dafür sprechen eindeutig die folgenden 5 Gründe:
1-Reduzierung von Treibhausgasen: Der Einsatz erneuerbarer Energien verdrängt fossile Brennstoffe und vermeidet so klimaschädliche Treibhausgase. Den größten Anteil daran haben die Sektoren Strom und Wärme. (Quelle: Umweltbundesamt, Daten für 2021) Wer Strom und Wärme aus erneuerbaren Energien erzeugt, leistet daher einen besonders wertvollen Beitrag zur Energiewende.
2-Preisverfall bei Photovoltaikanlagen: Die Anschaffungskosten für Solarmodule und Wechselrichter sinken, wie oben erläutert, seit Jahren und machen die Investition auch ohne Förderung lohnenswert. Experten sind daher zuversichtlich: Sobald der aktuelle Preisanstieg aufgrund der extremen Nachfrage und gleichzeitiger Materialknappheit überwunden ist, wird sich der positive Trend in der Preisentwicklung fortsetzen.
3- Preiserhöhung für Netzstrom: Der von Netzanbietern eingekaufte Haushaltsstrom erreicht bereits schwindelerregende Höhen. Und das Ende der Fahnenstange scheint noch lange nicht erreicht. Je mehr selbst erzeugter Solarstrom genutzt werden kann, desto größer ist die Einsparung.
4- Steigerung der Effizienz von Elektroheizungen: Moderne Elektroheizungen haben einen sehr hohen Wirkungsgrad. Das bedeutet, dass ein hoher Prozentsatz des von der Photovoltaikanlage erzeugten Solarstroms in Wärme umgewandelt wird.
5- Zunehmende Beliebtheit von Alternativen zur Elektroheizung: Heizen mit Stromunterstützung erfreut sich immer größerer Beliebtheit. Das fängt bei der von der Bundesregierung favorisierten Wärmepumpe an und reicht bis zum einfachen Heizelement, das das Wasser im Pufferspeicher auf Temperatur hält.
Tipp: Die Netzparität bei PV ist schon lange untergraben, selbst bei PV-Anlagen mit Speicher wurde die Netzparität bereits 2016 erreicht. Netzparität ist erreicht, wenn die Kosten für die Erzeugung erneuerbarer Energie und den Bezug von Strom aus dem öffentlichen Netz gleich sind Dasselbe. Bei einer Photovoltaikanlage sind die Anschaffungskosten Teil der Erzeugungskosten. Fachleute bezeichnen dies als Produktionskosten.
Drei gängige Möglichkeiten, mit Solarenergie zu heizen :
Das Ziel des Heizens mit Photovoltaikstrom kann auf drei Wegen erreicht werden
1- Elektroheizung :
Bekannte Nachspeicherheizungen sind mittlerweile ausgereift und verbrauchen deutlich weniger Strom als noch vor wenigen Jahren. Allerdings ist ihre Methode, die Raumluft durch die Abgabe warmer Luft zu erwärmen, weder lebensnotwendig noch wirtschaftlich. Wenn beispielsweise in einem Ferienhaus eine Elektroheizung installiert werden soll, eignen sich Infrarotheizungen am besten. Sie erwärmen nicht die Luft, sondern den Körper.
Ist eine Infrarotheizung günstiger als Gas?
Die Kosten einer Infrarotheizung für Kauf & Betrieb in 2023
In der Anschaffung ist die Gasheizung deutlich teurer als die Infrarotheizung. Die Betriebskosten hingegen sind bei einer Infrarotheizung höher. Die Wartungskosten machen hier auf lange Sicht den Unterschied, denn diese entfallen bei der Infrarotheizung komplett, während sie bei der Gasheizung hoch ausfallen.
Direktheizungen wie Heizlüfter und Infrarotstrahler sowie Speicherheizungen wie Nachtspeicher und Fußbodenheizung werden direkt mit (Solar-)Strom betrieben. Sie kursieren daher unter dem Oberbegriff „direktelektrische Photovoltaikheizungen“.
2. Wärmepumpe
Wärmepumpen sind derzeit DAS Thema, wenn es um strombetriebene Heizsysteme geht. Die Systeme nutzen die Umgebungswärme, sei es die Luft, das Erdreich oder das Grundwasser, zum Heizen und verfügen über einen hervorragenden Wirkungsgrad. Auch mit Ökostrom betriebene Wärmepumpen punkten mit einer besonders positiven CO2-Bilanz.
Lesen Sie hier unsere Artikel über die Planung, Auswahl und die Märkte der Wärmepumpen in Deutschland.
Wärmepumpe und Solarstrom: Die Umwelt freut sich
3. Heizstab :
Elektrische Heizelemente sind die einfachste Möglichkeit, Wasser in einem Pufferspeicher zu erhitzen. Ihr größter Vorteil: Sie senken nicht nur die Heizkosten, sondern ermöglichen auch die komplette Abschaltung der Heizungsanlage außerhalb der Heizperiode.
Im Winter übernehmen Heizpatronen die Notheizung. Sollte die Heizungsanlage ausfallen, bleibt warmes Wasser verfügbar.
Auch das Heizen mit Photovoltaikzellen hat seine Nachteile :
Einerseits ist der Energiehunger groß, andererseits fehlt oft der Energiespender:
1- Die elektrische Wärmeerzeugung erfordert große Energiemengen :
Was die Abmessungen betrifft, stellt sich natürlich die Frage: Wie groß ist die Photovoltaikanlage zum Heizen?
Kurze Antwort: so groß wie möglich. Denn große Photovoltaikanlagen benötigen große Mengen an Energie.
Lange Antwort: Verabschieden Sie sich von der Idee, den Wärmebedarf vollständig mit Strom aus einer Photovoltaikanlage decken zu können. Es sei denn, Ihr Haus ist ein Passivhaus oder zumindest ein Effizienzhaus von 40. Das heißt, es benötigt keine herkömmliche wasserbasierte Gebäudeheizung oder nur 40 Prozent der Primärenergie eines Standardhauses. Dann kann die Wärmepumpe zum gewünschten Ergebnis führen.
Wer seine PV-Anlage auch zum Heizen nutzen möchte sollte am besten das komplette Hausdach mit Photovoltaikmodulen
In allen anderen Fällen:
Es ist grundsätzlich unmöglich, eine Elektroheizung direkt mit PV-Strom zu versorgen. Um einen kontinuierlichen Betrieb zu gewährleisten, müsste die Solaranlage 5 bis 10 Mal größer sein als für die reine Stromversorgung. Abgesehen von der riesigen Montagefläche wäre dies absolut unrentabel.
Mit einer Wärmepumpe oder einem Heizelement im Pufferspeicher erhalten Sie ein besseres Bild:
Bei Wärmepumpen ergibt sich ein allgemeiner jährlicher Stromverbrauch von ca. Es wird von 7.500 bis 10.000 kWh ausgegangen (Erd- oder Luftwärmepumpen, dazwischen Grundwasserwärmepumpen). Bei optimalen klimatischen Bedingungen könnte ein Zubau von 8 bis 10 kWp ausreichend sein. Ist eine bestehende Anlage bereits großzügig dimensioniert, reduziert sich dieser Wert entsprechend. Je nach Verbrauchsgewohnheiten und Anforderungen könnten deutlich mehr Solarmodule nötig sein.
Ein herkömmlicher Heizstab hat eine Leistung von 5 kW. Bei einer angenommenen Heizdauer von 2.000 Stunden und einer Heizleistung von 6 kW ergäbe sich ein Stromverbrauch von 600 kWh pro Jahr. Wenn man dann noch bedenkt, dass Heizstäbe meist nur im Notbetrieb funktionieren, lohnt sich die Investition durchaus.
2- Stromerzeugung und Stromverbrauch erfolgen in der Regel zeitversetzt:
Eine zweite Hürde für das Heizen mit Photovoltaik ist die zeitliche Diskrepanz zwischen Angebot und Nachfrage, also zwischen Solarstromerzeugung und Wärmebedarf. Und zwar auf zwei Arten:
- Eine Photovoltaik-Anlage erzeugt während der Heizsaison weniger Solarstrom als während der sonnenintensiveren Sommermonate. Das Ertragsverhältnis von Sommerhalbjahr zu Winterhalbjahr beträgt etwa zwei Drittel zu ein Drittel. Es steht im Winter, wo die Raumwärme benötigt wird, also nur halb so viel Solarstrom zur Verfügung wie im Sommer. Und genau das ist ungünstig, wenn der Solarstrom zum Heizen eingesetzt werden soll.
- Über eine kürzere Zeitspanne betrachtet, ergibt sich ein ähnliches Bild: Solarstrom kommt tagsüber vom Dach – wenn es hell ist und im besten Fall die Sonne scheint. Zu dieser Zeit sind jedoch die meisten Bewohner außer Haus und gehen ihren – –Beschäftigungen nach. Heizwärme ist seitens der Verbraucher vor allem morgens und abends gefragt, wenn es im Winter immer noch oder schon wieder dunkel ist. Also wenn die Solaranlage Pause macht.
Stromspeicher als smarte Lösung?
Grundsätzlich können Sie Ihren Strom von morgens bis nachmittags direkt nutzen. Es variiert abends bis zum frühen Morgen. Der Energiespeicher ermöglicht es, die tagsüber produzierte Solarenergie bis dahin vorrätig zu halten. Ist keine Solarbatterie vorhanden, muss zusätzlicher Strom aus dem öffentlichen Netz bezogen werden.
Für wen lohnt sich eine Strom Cloud?
Ob sich eine Strom Cloud lohnt, hängt von vielen Faktoren ab. In der Regel zahlt sich die Netzwerklösung nur aus, wenn ihr eine große Menge Strom im Überschuss produziert. Ansonsten könnt ihr die meist hohe Monatsgebühr nicht aufwiegen und müsst wie bei einer normalen Stromabrechnung nachzahlen.
Damit ist der Stromspeicher die Standardkomponente zur Erreichung des Ziels „Steigerung des Eigenverbrauchs“. Generell wird davon ausgegangen, dass der Anteil des Eigenverbrauchs um 30 bis 40 Prozent steigt: von ca. 30 Prozent ohne Stromspeicher bis 60-70 Prozent mit Akku.
Und so funktioniert das Ganze: Der Speicherregler ermittelt zunächst, ob der erzeugte PV-Strom direkt im Haushalt benötigt wird, beispielsweise um einen Dauerstromverbraucher wie einen Kühlschrank oder eine Elektroheizung zu betreiben. Wird aktuell mehr Strom erzeugt als verbraucht, gelangt der Überschuss in den Solarstromspeicher und, wenn dieser voll ist, in das öffentliche Stromnetz. Sinkt die Solarstromerzeugung unter den Bedarf, nutzen die Stromverbraucher den Stromspeicher. Ist dieser leer, wird das Stromnetz angezapft.
Ein einfaches Prinzip also – eine recht teure Lösung nur zum Heizen. Es eignet sich daher nur zur kurzzeitigen Speisung kleiner Zusatzheizungen. Pufferspeicher sind bei Dauerheizung wirtschaftlicher.
Was ist ein Pufferspeicher?
Pufferspeicher sind große, gut isolierte Behälter für Heizungswasser. Dieses wird durch einen Wärmeerzeuger wie eine Gastherme oder Wärmepumpe erhitzt und bei Bedarf für das Heizen zur Verfügung gestellt. Das in der Heizungsanlage abgekühlte Wasser strömt über den Rücklauf in den Pufferspeicher zurück, um dort erneut erhitzt werden zu können. Hohe Pufferspeichertypen sind durch die Temperaturschichtung effizienter: Da kaltes Wasser schwerer ist als warmes, bleibt es im unteren Bereich. Die Heizwasserentnahme erfolgt immer aus dem am weitesten oben liegenden Pufferspeicherbereich.
Hinweis: Bitte verwechseln Sie den Pufferspeicher nicht mit dem Warmwasserspeicher, dem Speicher für Brauchwasser. Soll Warmwasser und Heizungswasser zur Verfügung stehen, sind entweder zwei Speicher oder ein Kombispeicher erforderlich. Hybridspeicher arbeiten mit einem Stromspeichersystem zusammen. Die Photovoltaikanlage lädt zunächst den Batteriespeicher auf und heizt dann erst den Wärmespeicher mit einem elektrischen Heizelement auf.
Zum Erhitzen des Wassers wird natürlich Energie benötigt. Dies liefert entweder :
- ein mit konventionellen Energieträgern betriebener Heizkessel,
- eine Solarthermieanlage bzw
- eine elektrische Heizung.
Pufferspeicher ermöglichen daher die Einbindung regenerativer Energiequellen in das Heizsystem und sorgen so für einen umweltfreundlichen Betrieb des Wärmeerzeugers. Allerdings weisen sie auch recht hohe Wärmeverluste auf und benötigen beim Aufstellen viel Platz.
Abschluss :
– Heizen mit Photovoltaik ist grundsätzlich machbar. Ob es sich jedoch rechnet, hängt von vielen Faktoren ab. Die Frage nach der Wirtschaftlichkeit lässt sich daher nicht eindeutig mit „Ja“ oder „Nein“ beantworten.
– Aus ökologischer Sicht ist das völlig anders:
Die Energiewende braucht engagierte Menschen, die nicht nur die Finanzen im Blick haben. Dabei ist das Heizen mit Photovoltaik eine äußerst sinnvolle Idee. Weg von fossilen Brennstoffen, hin zu erneuerbaren Energien, das ist ein Beitrag, den jeder leisten kann – auch beim Thema Heizen. Hier also die Antwort: Heizen mit Photovoltaik lohnt sich auf jeden Fall!
Andere Websites:
- Mit Photovoltaik heizen: Sinn oder Unsinn? (solaranlage-ratgeber.de)
- Heizen mit Photovoltaik und Heizstab | EnBW
- Mit Solar-Energie im Winter heizen – wie geht das? (polarstern-energie.de)
- Alternative zur Einspeisung: Wie Sie Überschussstrom anderweitig nutzen können – EFAHRER.com (chip.de)
- Heizen mit Photovoltaik – Das bringt die Kombination | Wegatech
- Heizen mit Photovoltaik und Heizstab | EnBW
- Heizen mit Photovoltaik (brunner.de)
- Heizen mit Photovoltaik: Wissenswertes | heatness® DE
- Mit Photovoltaik heizen – Heizungsunterstützung mit PV-Strom | zolar
- Heizen mit Solarstrom: Macht das Sinn? | heizung.de
- Heizen mit Photovoltaik: Elektroheizung und PV-Anlage-Heizung ☀ (solaranlagen-portal.com)
- Heizung mit Photovoltaik: Reicht Solarenergie im Winter aus? – COMPUTER BILD
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