Photovoltaik und Heizen: wie aus Strom Heizwärme wird
Mit Strom zu heizen gilt bis heute als energietechnisches No-Go. Es sei eine Verschwendung des wertvollen und teuren Stroms. Tatsächlich ist das Verheizen von in Kohle- oder Atomkraftwerken hergestelltem Strom alles andere als umweltfreundlich und ganz billig ist der Spaß auch nicht.
Gelingt es einem allerdings, den Strom mit erneuerbaren Ressourcen herzustellen und möglichst ertragreich in Wärme umzuwandeln, wie das mit einer Infrarotheizung möglich ist, wäre der Strom als Heizressource rehabilitiert.
Die Photovoltaiktechnik, insbesondere in Verbindung mit den Vorteilen der Infrarotheizung, verspricht hierin eine Lösung anzubieten. Allerdings scheint es vorerst noch beim Versprechen bleiben zu müssen, da Angebot und Nachfrage übers Jahr ungünstig verteilt sind: viel Angebot im Sommer bei geringem Bedarf und im Winter das umgekehrte Spiel. Sehen wir uns den Sachverhalt und die Möglichkeiten, vielleicht doch elektrisch und photovoltaisch zu heizen, genauer an.
Genug Strom für die Heizung selbst im Winter?
Wir steigen gleich in medias res ein und stellen die Frage, die sich als aller erstes stellt, wenn man daran denkt, ob man mit einer PV-Anlage auch heizen kann. Wird denn tatsächlich so viel Strom produziert, dass man selbst bei erhöhtem Heizbedarf im Winter den Photovoltaikstrom komplett zum Heizen nutzen kann? Die ernüchternde Antwort folgt auf dem Fuße: aktuell ist das nicht möglich.
Mithilfe der PV-Anlage reine Elektroheizungen zu betreiben, die den gesamten Heizbedarf eines Hauses decken, ist leider nicht möglich. Die Zellen auf dem Dach können mit der aktuellen Technik nicht einmal 10% des Heizbedarfs der kalten Monate decken. Das Problem liegt zum einen beim Wirkungsgrad, also bei der Umwandlungseffizienz des Stromes in fühlbare Wärme, zum anderen bei nicht rentablen Speicherkapazitäten.
Stromspeicher als Lösungsansatz?
Über ein ganzes Jahr gerechnet liegt der durchschnittliche Eigenverbrauch des produzierten Stromes einer PV-Anlage bei ca. einem Drittel. Der Rest wird ins Netz eingespeist und man wird dafür vergütet. Da diese Vergütung sich allerdings aus ökonomischer Sicht nicht rentiert, wird propagiert, den Eigenverbrauch möglichst zu steigern.
Im Hinblick auch auf das Heizen bräuchte es dazu geeignete Stromspeicher. Die Traumlösung wäre eine Batterie, die groß genug wäre, um den Sommerstrom für die Wintermonate zu horten. Theoretisch möglich, ergeben diese aber schnell ein Platz- und Kostenproblem. Deshalb wird stetig daran getüftelt, dass die Speichereinheiten kleiner und günstiger werden. Dann könnte der 100%ige Eigenverbrauch bzw. die Energieautarkie bald vielleicht greifbarer werden.
Da wir nun also wissen, dass eine Stromheizung allein in Verbindung mit selbst produziertem Strom aus der Photovoltaikanlage vorerst noch Wunschdenken ist, möchten wir einige Möglichkeiten vorstellen, wie man den Strom trotzdem sinnvoll in Heizwärme verwandeln kann.
Verbindung mit einer Infrarotheizung
Eine Infrarotheizung, die an den Strom der PV-Anlage angehängt ist, schafft es höchstwahrscheinlich nicht, den gesamten Wohnraum auf eine ausreichende Temperatur zu bringen. Sie eignet sich aber hervorragend als Unterstützung für eine Biomasseheizung, wie eine Hackschnitzel- oder Pelletheizung, oder Holz- und Kachelöfen.
Entweder übernehmen dann, je nach vorhandenem Strom, die Infrarotpaneele das Gros der Wohnraumheizung und ein Holzofen hilft punktuell in gewissen Räumen mit, oder die Infrarotpaneele werden gezielter eingesetzt und eine Pelletheizung kümmert sich um die Grundwärme des Gebäudes.
In kalten Tagen im Sommer eignen sich die Paneele ebenso als punktuelle Heizung für Räume mit höherem Heizbedarf, wie Badezimmer, Schlafzimmer oder Wohnzimmer. Durch die angenehme Strahlungswärme der Infrarotheizung ergibt sich der punktuelle Betrieb als Spezialität derselben.
Betrieb einer elektrischen Fußbodenheizung
Ein Teil des gewonnenen Stroms kann auch dazu verwendet werden, um die Heizfolien einer elektrischen Fußbodenheizung zu erwärmen. Sie kann bei Bedarf zum Hauptheizsystem dazugeschaltet werden, oder bei niedrigerem Heizwärmebedarf einfach als Heizung für einzelne Räume, wie das Badezimmer mit seinen kalten Fliesen, verwendet werden.
Photovoltaik und Solarthermie: Konkurrenz oder Kooperation?
In Sachen Energieerzeugung durch Solarkraft ist ein kleiner Konkurrenzkampf entstanden; sozusagen zwischen Strom und Wärme.Während die Solarthermie sich allein dem Thema Heizen zugewendet hat, war Photovoltaik immer für die Stromerzeugung zuständig. Nun macht sich die PV-Industrie auch im Bereich breit, der der Solarthermie zugeschrieben war. Es scheint ein kleines Konkurrenzverhältnis entstanden zu sein.
Was wäre aber, wenn die beiden Bereiche, statt zu konkurrieren, miteinander kooperieren würden? So könnte man beispielsweise die Quadratmeter auf dem Dach (oder wo auch immer man die Anlage(n) aufstellen möchte) zwischen Photovoltaiktechnik und Solarheizungspaneelen aufteilen. Die einen wären dann für Warmwasserbereitung und Heizung zuständig, die anderen für den Strom und gegebenenfalls, bei Überproduktion von Strom auch zum Teil für die Heizung.
Mit Wärmepumpe: Heizungsunterstützung durch PV
Wenn es um die Umweltfreundlichkeit geht, hat man bei der Wärmepumpe 2 Probleme. Zum einen muss sie zwar mit einer geringen Menge, aber eben doch mit Strom betrieben werden. Stammt dieser Strom aus nicht nachhaltigen Quellen, ist auch der Betrieb der Wärmepumpe nicht nachhaltig. Zum anderen enthält sie ein Kältemittel, wofür in vielen Fällen Fluor(chlor)wasserstoff verwendet wird. Dabei handelt es sich um ein Treibhausgas, das die Ozonschicht angreift, ähnlich wie CO2.
Verbunden mit bzw. angetrieben durch den Strom einer Photovoltaikanlage ist das erste Problem der Wärmepumpe bereits aus dem Weg geräumt. Eine PV-Anlage bietet sich förmlich dafür an, eine Wärmepumpe anzuhängen, denn der Strom wird damit einfach für die eigenen Zwecke genutzt; ein weiterer Schritt in Richtung Energieautarkie.
Warmwasserbereitung mit Heizstab
Was der Strom der Photovoltaikanlage auch noch leisten kann ist ein Beitrag zur Warmwasserbereitung. Mit ihr kann nämlich ein Heizstab betrieben werden, der im Wassertank das Trinkwasser für den Haushalt erwärmt. Dabei wird die oberste Schicht des Wassers erwärmt und bei Bedarf in die Wasserleitungen der Heizung oder zu den Armaturen befördert. Das im System abgekühlte Wasser gelangt wieder in den Tank, damit es dort durch den Heizstab wieder aufgewärmt werden kann.
In Verbindung mit Smart-Home-Systemen
Wirklich effektiv betreibt man eine PV-Anlage mithilfe einer intelligenten Steuereinheit. Sie rechnet aus, wo der Strom aktuell benötigt wird und teil ihn klug ein. Das ist besonders wichtig, zieht man in Betracht, dass die Sonne oft dann scheint, wenn ohnehin zuhause niemand Strom verbraucht. Verbunden mit einer App bzw. Fernsteuerung, kann man dann auch verbrauchen, wenn man nicht zuhause ist. Der Geschirrspüler wäscht zum Beispiel auch ganz gut, ohne dass man zugegen ist.
Inwiefern lohnt sich Eigenverbrauch: ökonomisch vs. ökologisch
Ein wichtiges Thema in Bezug auf die Photovoltaikanlage und deren Einsatz wollen wir nun ansprechen. Es wird oft damit geworben, bzw. gepocht darauf, dass man den produzierten Strom möglichst selbst verwenden sollte, denn die Einspeisetarife werden immer ungünstiger. Auch Förderungen fallen besser aus, wenn ein hoher Prozentsatz an Eigenverbrauch garantiert ist.
In der Praxis führt das allerdings oft dazu, dass kleinere Anlagen gebaut werden, denn deren Strom wird einfacher zu einem höheren Prozentsatz vor Ort verbraucht. Das hat zur Folge, dass die Haushalte wieder vom Stromnetz abhängig sind und unökologischen Strom von Kohle- oder Atomkraftwerken zukaufen müssen.
Ökologisch wertvoller wäre es, Anlagen zu fördern, die so groß wie nur möglich ausfallen und dann zur Deckung des gesamten Strombedarfs der Bevölkerung beitragen. In der Utopie würde das bedeuten, dass Ihre Photovoltaik vielleicht indirekt die Maschinen in dem Unternehmen antreiben, in dem Sie arbeiten. Gegen den Einspeisetarif selbstverständlich. Währenddessen haben Sie auch noch genügend Strom übrig, um zuhause alle Ihre Geräte zu betreiben. So könnte ein Teil der Energiewende aussehen.
Fazit: sinnvoll oder sinnlos?
Wie sieht es nun aus? Ist Heizen mit der Photovoltaikanlagen am Dach sinnvoll? Wie so oft lautet die Antwort „jein“, denn will man das gesamte Gebäude mithilfe der Anlage heizen, muss die Antwort eindeutig „nein“ heißen. Das bedeutet allerdings noch lange nicht, dass man gar nicht mit der PV-Technik heizen sollte bzw. kann. Zur Warmwasserbereitung kann man sie ohne weiteres einspannen.
Außerdem eignet sich die Infrarotheizung ideal dazu, überschüssigen Strom in Wärme zu verwandeln. Auch, wenn nur wenig Strom für die Heizung übrig ist, die Infrarotheizung wandelt ihn in Wärme um, die über die Strahlung auf die Gegenstände im Raum übertragen und dort langfristig gespeichert wird. Man speichert sozusagen den Strom der PV-Anlage als Wärme in den Wänden.
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