Der Winter naht. Mit diesem Satz verbinden wir nicht nur die Erinnerung an eine berühmte Serie, sondern auch den Gedanken an die kommende Heizsaison. Da die Inflation auch vor diesem Bereich keinen Halt macht, haben fast alle mit extrem gestiegenen Heizkosten zu kämpfen. Um diesen wichtigen Kostenfaktor zu minimieren, bietet es sich an, den von der Photovoltaik Anlage erzeugten Strom auch zum Heizen zu verwenden. Doch wie effektiv ist das und spart man dadurch wirklich Geld?
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Mit Elektroheizungen verbinden die meisten vermutlich einen deutlich größeren Kostenfaktor, als mit dem Heizen auf konventionelle Art. Aber da weder die Preise für Heizkosten stillstehen, noch die Weiterentwicklung von Alternativen zu Gas und Öl gleichbleibt, lohnt es sich einen erneuten Blick auf diese Alternativen zu werfen.
Elektroheizung
Eine Elektroheizung heizt, wie der Name schon sagt, ausschließlich mit Strom als Energielieferant. Diese Art Heizung existiert in verschiedenen Bauarten.
Direktheizung
Eine Direktheizung gibt die erzeugte Wärme direkt und unmittelbar in den Raum ab. Damit kann sie Räume schnell und effektiv aufheizen. Zu dieser Gruppe gehören Radiator, Konvektor, Heizlüfter, Infrarotheizung, Wandheizung, E-Fußbodenheizung und Fußleistenheizung.
Man unterscheidet bei den Direktheizungen noch einmal in zwei Gruppen. Die Konvektion beschreibt die Erwärmung der Raumluft durch das Prinzip der Thermodynamik. Die kalte Luft am Boden wird angesaugt und erwärmt, steigt nach oben, kühlt sich ab und fällt wieder nach unten. Da beginnt der Kreislauf von neuem. Diese natürliche Art der Luftumwälzung wird vom Menschen überwiegend als angenehm empfunden. Bei der Wärmestrahlung werden die einzelnen, im Raum befindlichen Elemente erwärmt und geben diese Wärme an die Umgebung ab.
Speicherheizung
Die Speicherheizung gibt hingegen die gespeicherte Wärme gleichmäßig verteilt über den Tag hinweg ab. Es wird Wärme gesammelt, gespeichert und schlussendlich zeitversetzt wieder abgegeben. Beispiele hierfür sind Nachtspeicherheizung, Flächenspeicherheizung und Natursteinheizung.
Die Speicherheizung hatte ihre Blütezeit in den 1950er und 1960er Jahren. Damals gab es Tages- und Nachttarife beim Stromeinkauf. Diese waren sehr unterschiedlich. Der bedeutend günstigere Nachtstrom wurde benutzt um Wärmeenergie zu speichern und dann am Tag, wenn der Strompreis weitaus höher war, wieder abzugeben.
Warmwasserbereitung
Auch die Warmwasserbereitung ist eine Möglichkeit den erzeugten Strom der Photovoltaikanlage gewinnbringend zu nutzen. Konventionell wird das Warmwasser durch den Gas- oder Ölkessel zur Verfügung gestellt. Ist man jedoch in Besitz einer Photovoltaikanlage, verfügt man besonders in den sonnenreichen Monaten über mehr Strom als man mit dem normalen Hausverbrauch nutzen kann. Dieser überproduzierte Strom ist für die Warmwasserbereitung ideal. Hierfür stehen zwei Möglichkeiten zur Auswahl: Boiler und Durchlauferhitzer. Der Durchlauferhitzer stellt das Warmwasser unmittelbar zur Verfügung. Beachten Sie jedoch, dass je nach Verwendungszweck ein kleinere oder größere Heizleistung von Nöten ist. Dimensioniert man einen Durchlauferhitzer fürs Bad zu klein, so kann man im Zweifelsfall beim Duschen oder Baden nur auf lauwarmes Wasser zurückgreifen.
Ein Boiler erhitzt in einem thermisch isolierten Behälter eine gewisse Wassermenge stetig auf die eingestellte Temperatur und hält dieses für die Nutzung vor. Ist der Vorrat dann aufgebraucht steht man auch bei dieser Variante vor dem Problem, nur noch lauwarmes Wasser zur Verfügung zu haben. Im Gegensatz zu einem Durchlauferhitzer sind hierbei die Energiekosten höher, da warmes Wasser über eine längere Zeit zwischengespeichert wird ohne genutzt zu werden. Die thermischen Verluste sind vergleichsweise hoch.
Elektrische Wärmepumpe
Eine weitere Möglichkeit mit einer Photovoltaikanlage zu Heizen ist das Verwenden einer Wärmepumpe. Diese gibt es in verschiedenen Ausführungen. Die Nutzung von Erdwärme ist genauso möglich wie die Nutzung der thermischen Energie der Luft. So können aus einer Kilowattstunde elektrischer Energie 3,5 bis 4,5 Kilowattstunden Heizenergie gewonnen werden. Ein ausschlaggebender Faktor, nicht nur bei dieser Art der Heizung ist natürlich der Baustandart. Je besser ein Haus isoliert ist und je weniger Wärme somit nach außen tritt, umso effektiver ist die Heizungsanlage. Die Entwicklung dieser Technik schreitet stetig voran. Somit ist zu erwarten, dass Wärmepumpen in einigen Jahren dazu im Stande sind aus 1kWh Strom 4-5kWh Heizleistung zu generieren.
Fakt ist: Je mehr Strom man aus seiner Photovoltaikanlage für die Wärmepumpe nutzt, umso höher ist die Wirtschaftlichkeit der Gesamtanlage.
Stromspeicher
Der Stromspeicher ist bei der Verwendung einer Photovoltaikanlage zur Herstellung von Wärmeenergie von strategischer Bedeutung. Nur tagsüber, wenn die Sonne scheint, wird Strom erzeugt und kann genutzt werden. Morgens, abends oder nachts, wenn die meisten Menschen von der Arbeit kommen und eigentlich der Bedarf an Wärmeenergie groß ist um die Räume zu heizen oder duschen zu gehen, wird kein oder kaum noch Strom durch die PV-Anlage zur Verfügung gestellt. Der benötigte Strom müsste jetzt teuer vom Energieversorger eingekauft werden. Der Stromspeicher stellt jetzt, da der Bedarf an Energie groß ist, den gespeicherten Strom vom Tag zur Verfügung und erhöht somit radikal den Autarkiegrad der Solaranlage von ca. 30% auf ca. 80%.
Fazit
Der Strom aus eine Photovoltaikanlage kann den Heizbedarf nur teilweise decken. Dies hat zwei primäre Gründe:
Schwankende Stromerzeugung durch die PV-Anlage
Da Solaranlagen nur dann Strom erzeugen wenn auch die Sonne scheint gibt es Pausen in der Bereitstellung von elektrischer Energie. Auch Phasen wie Nacht, Sonnenaufgang, Sonnenuntergang und im Allgemeinen die Wintermonate sorgen für einen nicht optimalen Betrieb. Im Winter werden nur ca. 30% der jährlichen Ausbeute produziert. Jedoch benötigt man gerade im Winter mehr Strom um auch damit heizen zu können.
Begrenzte Stromproduktion
Die durchschnittliche Photovoltaikanlage, welche auf einem Einfamilienhaus verbaut wird, liefert jährlich zwischen 3.000 und 10.000 Kilowattstunden Strom. Um den allgemeinen Strombedarf zu decken werden jedoch schon 30-80% des erzeugten Stromes genutzt. Rechnet man nun noch einmal nach, stellt man fest, dass wenn ein durchschnittliches Einfamilienhaus zwischen 10.000 und 20.000kWh Heizleistung benötigt, der Solarstrom dafür nicht ausreicht.
Aber lohnt sich denn nun eine Wärmepumpe? Ja, denn Sie wandelt 1kWh Strom in bis zu 4,5kWh Heizleistung um. Somit kann ein viel höherer Wirkungsgrad erreicht werden als mit einer reinen Elektroheizung.
Ist man in Besitz eines energetisch optimierten Hauses, dann lohnt es sich darüber nachzudenken ganz oder teilweise auf die Nutzung des PV-Stroms als Wärmelieferant zu nutzen.
