Photovoltaik und Elektroheizung

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Photovoltaik und Elektroheizung: Macht die Kombi Sinn?

Lange Zeit galt das Heizen mit Strom als unwirtschaftlich und umweltschädlich. Zu Recht, denn wer Strom verheizt, sorgt ziemlich ineffizient für Wärme in seinen vier Wänden: Herkömmlicher, fossil erzeugter Strom, wie er aus einer haushaltsüblichen Steckdose kommt, ist nicht nur teuer (der durchschnittliche Strompreis für Endverbraucher lag 2020 mit rund 31 Cent pro Kilowattstunde erneut auf Rekordniveau), sondern auch mit hohen Energieverlusten behaftet. Ökostrom hat dagegen zwar eine bessere Ökobilanz, günstig und verlustfrei geliefert wird er aber auch nicht. Und so rückt die Alternative Heizen mit Solarstrom aus der eigens betriebenen Photovoltaik-Anlage immer häufiger in den Fokus der Verbraucher. Wann die Kombi aus Photovoltaik und Elektroheizung Sinn macht und wann nicht, erklärt dieser Beitrag.

Solaranlage auf einem Hausdach © smileus, fotolia.com
Solaranlage auf einem Hausdach in Kombination mit einer Elektroheizung: Macht das Sinn? © smileus, fotolia.com

Wer über Sinn oder Unsinn der Kombination von Photovoltaik (PV) und Elektroheizung (E-Heizung) urteilen will, muss wissen, was er da an Energie-Erzeuger und Energie-Verbraucher kombiniert:

Heizen mit Strom: Dank Solarstrom nicht mehr tabu
Heizen mit Strom: Dank Solarstrom nicht mehr tabu

Photovoltaik und Elektroheizung: Stromlieferant und Stromverbraucher

Photovoltaik-Anlage als Lieferant von regenerativem Solarstrom

Eine Photovoltaik-Anlage (PV-Anlage) erzeugt aus solarer Energie nutzbaren Strom. Der wird ins Hausnetz eingespeist und kann von den daran angeschlossenen Verbrauchern (elektrisch betriebene Haustechnik und Haushaltsgeräte) verbraucht werden. Solarstrom, der nicht direkt verbraucht wird, lässt sich in geeigneten Stromspeichern auf Vorrat halten, um zu einem späteren Zeitpunkt verbraucht zu werden. Oder er wird, so die Anlage denn ans öffentliche Stromnetz angebunden ist, dorthinein eingespeist. Angesicht einer sinkenden Einspeisevergütung, die der Staat für den eingespeisten Strom zahlt, verliert die Einspeisung an Attraktivität. Interessant sind für Anlagenbetreiber dagegen

um Strom und Stromkosten zu sparen.

So mancher kosten- und umweltbewusste Heizungsbetreiber fragt sich heute, ob es sich lohnt, mit Photovoltaik zu heizen. Denn der auf dem Dach selbst erzeugte PV-Strom verspricht – abgesehen von den Anschaffungs- und Installationskosten –

  • eine Kostenersparnis, da der Solarstrom gratis von der Sonne angeliefert wird,
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Elektroheizung ist nicht gleich Elektroheizung – auch nicht als Verbraucher von Solarstrom

Zur Beantwortung der Eingangsfrage darf man nicht sämtliche Elektroheizungen über einen Kamm scheren. Denn unter diesem Begriff wird eine Vielzahl an Heizungstypen gehandelt, die sich in Aufbau, Leistung und Einsatzzweck sehr voneinander unterscheiden. Nach der Bauart unterteilt man Elektroheizungen in

  • Direktheizungen (die Wärmeabgabe erfolgt unmittelbar, entweder mittels überwiegend Konvektion oder Wärmestrahlung)
  • und Speicherheizungen (die Wärmeabgabe erfolgt dank Speicherung zeitversetzt).

Von beiden E-Heizungsarten gibt es Varianten. So lassen sich Direktheizungen in folgende Heizungstypen unterscheiden:

Elektrischer Radiator© Aleksander Kurganov, fotolia.com
Ein elektrisch betriebener Radiator lässt sich flexibel dort einsetzen, wo die Wärme gebraucht wird. Viele Modelle sind komfortabel auf Rollen unterwegs. © Aleksander Kurganov, fotolia.com
  • Radiatoren (typisch sind Öl-Radiatoren, in denen ein elektrischer Heizstab Öl erhitzt)
  • Konvektoren (typisch sind Konvektoren, die kühle Luft am Raumboden ansaugen und diese erwärmen, wobei eine spürbare Luftzirkulation inklusive Staubaufwirbelung im Raum entsteht, die viele als unangenehm empfinden, insbesondere Allergiker)
  • Heizlüfter (typisch sind einfache, mobile Heizlüfter, die auch spontan schnell für Wärme sorgen können)
  • Infrarot-Heizung (typisch sind einzelne Infrarot-Heizplatten, die als Tafel, Spiegel oder Bild in kleinen (Bad) und/oder selten benutzten Räumen (Gästezimmer) schnell für angenehme Strahlungswärme sorgen)
  • Fußleistenheizung (typisch sind Heizleisten, die als sogenannte Sockelheizung zum Einsatz kommen, wenn kein Platz für andere Heizkörper ist und/oder Schimmel gezielt vorgebeugt werden soll)
Einen Infrarotheizung kann mit Solarstrom betreiben werden
Einen Infrarotheizung kann mit Solarstrom betreiben werden

Bei den Speicherheizungen unterscheidet man nach:

  • Nachtspeicherheizungen (typisch sind die klassischen Nachtspeichergeräte, die günstigen Nachtstrom zur Wärmeerzeugung nutzen, die Wärme speichern und tagsüber abgeben)
  • Flächenspeicherheizungen (typisch sind sogenannte Schamotteheizungen, die wie normale Heizkörper aussehen, aber einen großflächigen Wärmespeicherkern aus Schamotte oder Speckstein haben, um Wärme zu speichern und zeitversetzt abzugeben)
  • und Natursteinheizungen (typisch sind Infrarot-Designplatten aus Naturstein, die die Wärme teilweise speichern bevor sie sie zeitversetzt in den Raum strahlen)
Nachtspeicherheizung © anondi
Die Nachtspeicherheizung wandelt nachts den zum meist günstigeren Tarif gekauften Strom (Nachtstrom) in Wärme um, speichert sie und gibt sie tagsüber an den zu beheizenden Raum ab
Tipp: Der Vollständigkeit halber seien hier noch die Elektroheizungen zur Warmwasserbereitung wie Durchlauferhitzer und Warmwasserboiler genannt.

Die vorgenannten Elektroheizungen sind in ihrer Effizienz (Wirkungsgrad) sehr unterschiedlich zu bewerten. So macht eine Infrarotheizung wegen ihrer recht hohen Effizienz, die beispielsweise im Bad als Spiegelheizung zum Einsatz kommt, wenn Sie sich darin längere Zeit aufhalten, durchaus Sinn: Sie sorgt schnell und mit recht hohem Wirkungsgrad für Strahlungswärme, die wir wärmer empfinden als Konvektionswärme auf dem gleichen Temperaturniveau. Zudem beschlägt ein Infrarot-Heizspiegel nicht!

Aber: Betrieben mit herkömmlichem Netzstrom ist keine der vorgenannten Elektroheizungen wirtschaftlich und/oder umweltfreundlich.

Schauen wir einmal genauer hin, welche Pros und Kontras es gibt, wenn es um die Kombination von PV-Anlage und E-Heizung geht:

Vorteile und Nachteile der solarbetriebenen Stromheizung
Vorteile und Nachteile der solarbetriebenen Stromheizung

Was gegen eine Kombination von Photovoltaik und Elektroheizung spricht

Eine Photovoltaik-Anlage produziert dann Strom, wenn die Sonne scheint: tagsüber. Der Stromverbrauch eines typischen Haushalts geht damit nicht immer konform, denn er ist morgens und abends am höchsten, also dann, wenn die Bewohner eines Haushalts aufstehen und sich auf den Weg zu Schule, Ausbildung oder Job machen beziehungsweise davon heimkehren und Geschirrspüler und Waschmaschine anschmeißen, kochen, duschen und baden oder sich vor Computer/TV vergnügen. Die zeitliche Diskrepanz wird noch deutlicher, wenn man bedenkt, dass eine Photovoltaik-Anlage im Winter, in der Heizsaison, nur etwa ein Drittel ihres Jahresertrags erzeugt. Im Sommer, wo kaum Heizwärmebedarf besteht, kommt dagegen deutlich mehr Solarstrom vom Dach.

Mit Solarstrom heizen macht nicht immer Sinn
Mit Solarstrom heizen macht nicht immer Sinn, da die PV-Anlage im Winter zu wenig Ertrag liefert

Elektroheizungen mit (Nenn)Leistungen von mehreren Kilowatt verbrauchen eine ganze Menge Strom, insbesondere im Dauerbetrieb. So viel Strom, wie kaum eine typisch dimensionierte private PV-Anlage zusätzlich

  • zu Lichtstrom,
  • zu Betriebsstrom für andere Haustechnik (Lüftungsanlage, Klimaanlage, Sicherheitsanlage, Verdunkelungsvorrichtung)
  • und zu Betriebsstrom für Haushaltsgeräte (Waschmaschine, Trockner, Geschirrspüler, Kühlschrank & Co., Unterhaltungselektronik und Telekommunikationstechnik, Spielzeug)

erzeugen kann.

Häuser mit Solaranlagen© Ingo Bartussek, fotolia.com
Auf vielen deutschen Dächern sind bereit PV-Anlagen installiert. Erzeugen sie ausreichend Strom und steht ein passender Stromspeicher unter dem Dach, ist das Heizen mit Strom technisch durchaus sinnvoll. © Ingo Bartussek, fotolia.com

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Was für eine Kombination von Photovoltaik und Elektroheizung spricht

  • Aus dem eben beschriebenen Kontra, Diskrepanz zwischen Angebot und Nachfrage von Solarstrom, wird mit geeigneten Stromspeichern jedoch ein Pro Photovoltaik und Elektroheizung. Denn wenn nicht direkt im Haushalt verbrauchter Solarstrom sich in Akkus vom Tag in die Nacht oder gar vom Sommer in den Winter hinein speichern lässt, dann macht die Kombi aus Photovoltaik und Elektroheizung Sinn.
Tipp: Dies ist auch ein Grund, warum die längst totgesagten Nachtspeicherheizungen (siehe oben) mit Solarstrom eine neue Existenzberechtigung bekommen.
  • Wer mit regenerativem PV-Strom heizt, ist unabhängig von der Verfügbarkeit (natürlich oder politisch begrenzt) fossiler Brennstoffe und deren langfristig steigender Preise.
  • Photovoltaik-Strom ist ein „Brennstoff“, der keinen Schmutz ins Haus bringt wie echte Brennstoffe, die verfeuert werden.
Solarstromspeicher: Vorteile und Nutzen
Solarstromspeicher: Vorteile und Nutzen

Photovoltaik und elektrisch betriebene Wärmepumpen-Heizung

Wer die Kombination aus Photovoltaik und Elektroheizung erwägt, sollte auch über Wärmepumpenheizungen Bescheid wissen, denn auch diese Wärmerzeuger lassen sich im weitesten Sinn, weil: elektrisch betrieben, als E-Heizung verstehen. Wärmepumpen werden

  • entweder mit Netzstrom
  • oder mit selbst erzeugtem PV-Strom

betrieben, wobei sie als Großverbraucher gelten (Stromfresser“). Wichtig: Die Wärmepumpe bekäme den Überschuss an Solarstrom nach Deckung des Haushaltsbedarfs an Strom.

Tipp: Der Anschluss einer Wärmepumpe, die jährlich 6.000 Kilowattstunden (kWh) verbraucht, an den Haushaltsstromkreis rechnet sich dann, wenn die Wärmepumpe zu mehr als der Hälfte mit Photovoltaik-Strom betrieben wird.

Dabei käme man zwar nicht – außer vielleicht bei Gebäuden, die im Passivhausstandard gebaut oder daraufhin saniert worden sind – auf eine solare Volldeckung des Heizwärmebedarfs, aber schon ein teilsolarer Betrieb würde helfen, Stromkosten zu sparen.

Tipp: Eine durchschnittliche PV-Anlage deckt ungefähr ein Drittel des Strombedarfs einer Wärmepumpe. Das ist ein Grund dafür, dass es sich insbesondere für Betreiber älterer Photovoltaik-Anlagen rechnet, im Nachhinein eine Wärmepumpe einzubauen. Denn wer seine Anlage von Januar 2009 bis März 2012 in Betrieb genommen hat, bekommt eine Eigenverbrauchsvergütung, sobald er mehr als 30 Prozent seines Strombedarfs solar deckt – ein Wert, den man mit herkömmlichen Stromverbrauchern im Haus (siehe oben) kaum erzielt.

Die Kombination von Photovoltaik-Anlage mit Wärmepumpe gelingt auf verschiedene Weise:

  • Schnittstelle an der Wärmepumpe
  • Direktverbindung zwischen Wärmepumpe und Wechselrichter
  • Direktverbindung zwischen Wärmepumpe und elektronischem Stromzähler statt Wechselrichter
  • Energie-Management-System zwischen Wärmepumpe und Photovoltaik
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