Heizen mit Photovoltaik: Wie geht das?
Dass mit der Energie aus einer Photovoltaik-Anlage der Strombedarf gedeckt werden kann, wissen die meisten von euch bereits. Wie ihr eine Anlage auch fürs Heizen nutzen könnt und wo die Grenzen beim Heizen mit Photovoltaik liegen, erfahrt ihr in diesem Artikel.
Heizen mit Strom? Seit Wärmepumpe und PV-Anlage eine Option!
Jahrzehntelang war Heizen mit Strom verpönt, weil es zu ineffizient und teuer war. Mit Photovoltaik-Anlagen kann Strom inzwischen klimafreundlich und preisgünstig auf dem eigenen Hausdach produziert werden. Besonders beliebt ist derzeit die Kombination aus Wärmepumpe und Photovoltaik-Anlage, denn die Wärmepumpe ist eine der effizientesten Heizungen auf dem Markt – erst recht, wenn sie mit Solarstrom betrieben wird. Trotzdem gibt es noch Herausforderungen beim Betrieb einer Heizung mit Photovoltaik, weil der Energieertrag der Anlage witterungsbedingt schwankt. Ein Stromspeicher sorgt jedoch dafür, dass ihr das Potenzial eurer PV-Anlage besser nutzen könnt.
Fünf gute Gründe, warum das Heizen mit Photovoltaik sinnvoll ist
Warum solltet ihr Solarenergie nicht auch für die Heizung nutzen? Wenn ihr die Energiewende mit vorantreiben und damit das Klima schützen wollt, kann Heizen mit Photovoltaik genau das Richtige für euch sein.
1. CO₂-Emissionen senken & das Klima schützen
Heizen mit Photovoltaik hilft, den Verbrauch fossiler Energien wie Öl und Gas zu reduzieren. Damit leistet ihr einen wichtigen Beitrag zur Reduktion klimaschädlicher CO₂-Emissionen und bringt die Energiewende voran.
2. Photovoltaik-Anlagen werden immer günstiger
Die Kosten für die Installation einer PV-Anlage sinken seit einigen Jahren kontinuierlich und gleichzeitig werden Solarmodule und Wechselrichter immer effektiver. Damit lohnt sich auch die Investition in eine Solaranlage, die sich über die gesamte verfügbare Dachfläche erstreckt: Den generierten Strom könnt ihr dann unter anderem fürs Heizen eures Hauses nutzen. Apropos Heizen: Wusstet ihr, dass das etwa 70 % eurer Energierechnung ausmacht?
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Mit dem SolarPaket, bestehend aus SolarAnlage, StromSpeicher und StromWallet nutzt ihr bis zu 100 % eures Solarstroms selbst. So könnt ihr clever sparen und das Klima schützen!Solaranlage mit Speicher3. Sinkende Einspeisevergütung & wachsender Anreiz zum Eigenverbrauch
Da die Einspeisevergütung kontinuierlich sinkt, wird es wirtschaftlich immer sinnvoller, den selbst produzierten Strom auch selbst zu nutzen. Wenn ihr euch dazu entscheidet, die PV-Anlage mit einem Stromspeicher (siehe weiter unten) zu kombinieren, könnt ihr euren Strom auch dann nutzen, wenn die Sonne nicht scheint, zum Beispiel für eine Elektroheizung abends im Herbst.
4. Steigende Effizienz von elektrischen Heizungen und Wärmepumpen
Wärmepumpen können heute einen Wirkungsgrad zwischen 2,0 und 5,0 (im Durchschnitt eher 3,5) erreichen. Der Wirkungsgrad (bei Wärmepumpen wird vom COP-Wert gesprochen) gibt an, wie viele Teile Wärme von einem Teil Strom erzeugt werden können. Ein Wirkungsgrad von 2 bedeutet also, dass aus einem Teil Strom doppelt so viel nutzbare Wärmeenergie produziert wird. Zum Vergleich: Eine Gasheizung hat einen Wirkungsgrad von etwa 1.
Elektrische Heizungen sind durch moderne technologische Entwicklungen wesentlich effizienter¹ als noch vor Jahren. Wenn die gewünschte Raumtemperatur erreicht ist, reguliert sich die Heizung so herunter, dass die Temperatur kontinuierlich gehalten wird. Manche Modelle ermöglichen darüber hinaus, die Heizung auf verschiedene Temperaturen zu unterschiedlichen Tageszeiten zu programmieren.
Wärmepumpen und elektrische Heizungen eignen sich damit beide zum Heizen mit Photovoltaik, wenn auch die Wärmepumpe die effizientere Variante darstellt.
5. Weitere Preisschwankungen bei Gas und Öl zu erwarten
Die Preise für Gas und Öl unterliegen Schwankungen auf den Rohstoffmärkten. Mit dem selbst produzierten Strom aus eurer PV-Anlage könnt ihr nicht nur Geld sparen und das Klima schützen, sondern sorgt selbst für eine größere Vorhersehbarkeit und Stabilität eurer Kosten.
Wie funktioniert das Heizen mit Photovoltaik?
Es gibt verschiedenen Arten, wie ihr euer Eigenheim mit dem Strom aus einer Photovoltaik-Anlage ganz oder teilweise beheizen könnt.
1. Elektroheizung
Bei Elektroheizungen habt ihr die Wahl zwischen Direktheizungen und Speicherheizungen. Direktheizungen, zum Beispiel Radiatoren, Heizlüfter, Infrarotstrahler und Konvektoren, aber auch Fußleistenheizungen, geben die Wärme unmittelbar an die Umgebung ab. Speicherheizungen speichern die Wärme und setzen sie verzögert frei. Man unterscheidet zwischen drei Typen: Nachtspeicherheizungen erwärmen die Luft, während Kunststein- oder Natursteinheizungen das Material an sich erwärmen. Flächenspeicherheizungen arbeiten nach dem gleichen Prinzip wie Fußbodenheizungen. Der Unterschied ist, dass nicht warmes Wasser, sondern Strom für die Erwärmung genutzt wird. Welche Art von elektrischer Heizung sich für eure konkreten Bedürfnisse eignet, hängt von der Größe der Räume, euren Heizgewohnheiten, der Bausubstanz des Hauses und vielen weiteren Faktoren ab. E-Heizungen lohnen sich dabei eher für das Heizen mit Photovoltaik oder für die kurzzeitige Erwärmung kleinerer Räume. Für den Betrieb mit herkömmlichem Strom sind sie meist zu teuer, weil sie einen vergleichsweise geringen Wirkungsgrad von etwa 1 haben.
2. Wärmepumpe
Eine Wärmepumpe nutzt die Wärme der Umgebung (Luft, Erdreich, Grundwasser) und wandelt sie mithilfe elektrischer Energie in Heizenergie um. Dabei erreicht sie einen Wirkungsgrad bzw. COP-Wert von durchschnittlich 3,5 und stellt damit derzeit alle anderen Heizsysteme in den Schatten. Wird die Wärmepumpe mit Strom aus der eigenen PV-Anlage betrieben, spart ihr auf lange Sicht viel Geld und nutzt keine klimaschädigenden, fossilen Energieträger. Welche Arten von Wärmepumpen es gibt und wie sie funktionieren, erfahrt ihr in einem gesonderten Artikel. Wärmepumpe in Kombination mit Gas- oder Ölheizung: Die herkömmliche Heizung mit fossilen Brennstoffen lässt sich durch eine Wärmepumpe zu einem Hybridsystem umwandeln. Auf diese Art könnt ihr – beispielsweise für den Übergang – euer Heizsystem, das auf Gas oder Öl basiert, durch eine Wärmepumpe ergänzen, die durch den Strom aus einer PV-Anlage betrieben wird. Auch auf diese Weise ist es euch möglich, schädliche Emissionen zu minimieren. Mehr zu Arten und Funktion von Wärmepumpen
3. Pufferspeicher für Warmwasser
Pufferspeicher, auch Wärmespeicher genannt, halten eine bestimmte Menge Heizungswasser vor, das entweder durch Solarthermie und/oder durch die Wärmepumpe erhitzt wird. Dieses erhitzte Wasser könnt ihr im Haushalt oder zum Heizen verwenden. Heute werden unter anderem multivalente Pufferspeicher eingesetzt, durch die das heiße Wasser der Wärmepumpe und zugleich die heiße Wärmeträgerflüssigkeit einer Solarthermieanlage geleitet wird. Beide geben dabei ihre Wärmeenergie an das Brauchwasser im Speicher ab. Interessant für das Heizen mit Photovoltaik ist besonders der Hybridspeicher: Im Wärmespeicher ist eine Heizpatrone (auch Heizstab genannt) verbaut, die durch eine Batterie mit der PV-Anlage verbunden ist. Sobald die Batterie geladen ist, heizt die Patrone das Wasser im Wärmespeicher auf.
4. Heizstab
Wenn ihr keine Wärmepumpe habt, könnt ihr trotzdem euer Trinkwasser mit Solarenergie erhitzen: Dazu wird ein Heizstab in den Pufferspeicher für die Warmwasserversorgung eingebaut, der den Strom für seine Erhitzung von der PV-Anlage bezieht. Wird der Heizstab mit einem Stromspeicher (siehe auch weiter unten) verbunden, habt ihr auch nachts und an bewölkten Tagen heißes Wasser. So könnt ihr unter Umständen den ganzen Sommer über ohne die herkömmliche Heizanlage auskommen.Was ist der Unterschied zwischen Photovoltaik und Solarthermie?
Beide Arten von Solaranlagen bestehen aus Panels, die meist auf Hausdächern installiert werden. Die Module der Photovoltaikpanels sind dabei mit Siliziumzellen bestückt, die – vereinfacht gesagt – das einfallende Sonnenlicht in Strom umwandeln.
Die Panels für Solarthermie enthalten dagegen schlauchartige Wärmekollektoren, die mit einer Wärmeträgerflüssigkeit gefüllt sind. Wieder vereinfacht ausgedrückt, wird die erhitzte Flüssigkeit mittels einer Leitung durch einen Pufferspeicher geführt, wo sie die Wärme an Wasser abgibt, welches ihr sowohl für die Heizung als auch zum Kochen, Duschen und Baden nutzen könnt.
Grenzen und Herausforderungen beim Heizen mit Solarstrom
Heizen mit Photovoltaik ist bisher nur eingeschränkt möglich. Stromspeicher bieten jedoch eine gute Lösung für die bestmögliche Nutzung des selbst produzierten Stroms.
1. Schwankende Stromerzeugung durch Photovoltaik
Da Photovoltaik-Anlagen nur dann Strom produzieren können, wenn die Sonne scheint, ist der Energieertrag, übers Jahr gerechnet, nicht konstant: Schlechtwetterphasen im Sommer und die dunkleren Jahreszeiten verhindern, dass die Anlage ihre volle Leistung erbringen kann. Gerade in den Wintermonaten, wenn eine Heizung am nötigsten gebraucht wird, beläuft sich der Ertrag im Schnitt nur auf etwa 30 %, was fürs Heizen über den allgemeinen Stromverbrauch hinaus nicht ausreicht.
2. Begrenzte Stromproduktion der PV-Anlage
Zum derzeitigen Entwicklungsstand der Photovoltaik kann ein Einfamilienhaus bei genügend großer Anlage unter Umständen seinen gesamten Strombedarf durch Solarstrom decken. Zum zusätzlichen Heizen reicht der Solarstrom aber nicht. Größere Anlagen, die mehr Strom erzeugen könnten, sind in der Regel nicht wirtschaftlich und setzen auch größere Dachflächen voraus, die meist nicht vorhanden sind. Da PV-Anlagen aber kontinuierlich weiterentwickelt werden, wird sich auch ihr Energieertrag laufend verbessern.
Bis dahin müsst ihr aber nicht warten, denn eine PV-Anlage in Kombination mit einer Wärmepumpe hilft auch heute schon enorm, fossile Energien zumindest zu einem Teil durch Solarenergie zu ersetzen. Mit einem Wirkungsgrad oder COP-Wert von bis zu 5 je nach Art der Wärmepumpe braucht ihr zudem wesentlich weniger Strom für die heimelige Wärme zu Hause – was auch euren Geldbeutel schont.
3. Best Case fürs Heizen mit Photovoltaik: das energieeffiziente Gebäude
Je besser ein Haus gedämmt ist, desto weniger müsst ihr heizen, und je geringer der Gesamtenergiebedarf eines Hauses ist, desto besser ist das für das Klima und eure Finanzen. Vor dem Neubau und auch vor der Sanierung eines Gebäudes kann es sich deshalb für euch lohnen, Informationen über die verschiedenen von der KfW entwickelten Effizienzklassen bei Gebäuden einzuholen und gegebenenfalls eine Förderung zu beantragen.
Der Stromspeicher erhöht die Menge des nutzbaren Solarstroms
Wenn im Sommer die Sonne prall auf eure Photovoltaik-Anlage scheint, produziert diese oft mehr Strom, als ihr in dieser Zeit nutzen könnt. Diese überschüssige Energie kann in einem Stromspeicher bevorratet werden, damit ihr sie an bewölkten Tagen oder nachts nutzen könnt. Das Zuviel an Energie wird ohne Stromspeicher ins allgemeine Stromnetz eingespeist, gleichzeitig sinkt die Einspeisevergütung aber stetig. Daher ist es ohnehin sinnvoller, den selbst produzierten Strom auch selbst zu verbrauchen. Außerdem spart ihr Geld, weil ihr an dunklen Tagen weniger Strom dazukaufen müsst, und steigert eure Unabhängigkeit vom regulären Energienetz. Da der Stromspeicher zur PV-Anlage passen muss, lasst ihr euch am besten von Fachpartnern beraten, die auch gleich den Einbau übernehmen können. Zum StromSpeicher von LichtBlickDank Stromspeicher unabhängiger, auch ohne Sonnenschein
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Quelle: P.M.
Quelle: Fraunhofer ISE