Das schlechte Image elektrischer Direktheizsysteme stammt vor allem aus der Zeit der Nachtspeicheröfen. In den 1950er- und 60er-Jahren wurde schmutziger Kohlestrom nachts verheizt, weil die Großkraftwerke nicht runtergefahren werden konnten. Nachtspeicherheizungen sorgten rund um die Uhr für eine umfassende Auslastung. Unabhängig von seiner Herkunft wurde der Strom für Elektro-Heizungen damals, ohne die Hinzugabe von Umweltenergie vor Ort, in der Kundenanlage nur 1:1 in Wärme umgesetzt.
Mittlerweile wird unsere Stromversorgung von Jahr zu Jahr grüner. Betrug der Anteil der Erneuerbaren in Deutschland im Jahr 2000 noch magere 6 %, so lag dieser 2019 laut Bundesministerium für Wirtschaft und Energie bereits bei 42 %. Somit ist die Entwicklung beim Energiemix eine überaus positive. Davon abgesehen bietet sich für die Stromabnehmer aber seit Langem eine weitere Möglichkeit zu mehr Nachhaltigkeit, und das ist die Photovoltaik. Als „Prosumer“ kann mit dieser Technologie vor Ort zusätzlich Umweltenergie in das eigene Haus miteingebracht werden.
Rückkehr zur Elektro-Heizung
Warmwasserbereitung und Gebäudeheizung lautlos und wartungsfrei
Dies sind rein ökologisch betrachtet gute Gründe für eine Rückkehr zur Elektro-Heizung. Die Warmwasserbereitung und Gebäudeheizung wieder auf Strombasis auszuführen, spiegelt sich auch unmittelbar in den Errichtungskosten wider. Ein System, das ohne bewegliche Teile auskommt, ist obendrein auch noch lautlos und wartungsfrei.
Photovoltaik-Anlage angemessen dimensionieren und sparen
Mit einer angemessen dimensionierten Photovoltaik-Anlage (z. B. 10 kWp auf einem Niedrigenergiehaus) und einer PV-tauglichen, stufenlosen Leistungsmodulation der Wärmeerzeuger kann dann auch noch ein beträchtliches Maß an vor Ort generierter Umweltenergie in die Gebäudeinstallation eingebracht werden. Dies ist die Voraussetzung, um schlussendlich auch bei den Betriebskosten Einsparungen gegenüber konventionellen Heizungsanlagen erzielen zu können.
Das Potenzial hierbei ist hoch: In Österreich sind 30 % möglich, in Deutschland sogar mehr. Derartige Leistungssteller für solarelektrische Wärmeerzeugung sind mittlerweile auch am Markt etabliert und kostengünstig erhältlich.
Bild: My-PV
Solarstrom vor Ort nutzen
Netzeinspeisung zunehmend unrentabel
Warum soll man den Solarstrom aber nun vor Ort in Wärme umwandeln und nicht mehr in das öffentliche Netz einspeisen, wo dann noch andere Verbraucher davon profitieren könnten? Aus zwei Gründen: Zum einen wird die Netzeinspeisung mit sinkenden bzw. auslaufenden Einspeisevergütungen zunehmend unrentabler.
Noch ist nicht klar, was das Ende der EEG-Vergütung in Deutschland für die Betreiber bedeutet. Eine Möglichkeit ist die Ablöse jeder eingespeisten Kilowattstunde zum aktuellen Marktpreis, so wie das in Österreich der Fall ist. Die Leipziger Strombörse verzeichnet allerdings zunehmend Zeiten mit negativen Strompreisen, sprich Zeiten mit einem Überangebot an Energie im Netz. Innerhalb eines solchen Zeitraumes würden die Betreiber dann für die Abnahme ihres Solarstroms bezahlen. Es ist naheliegend, dass diese dann eher den Schalter umlegen werden, als dass sie einen finanziellen Verlust erleiden würden.
Eigennutzung von PV-Strom erhöhen
Zum anderen steht das öffentliche Stromnetz zunehmend unter Druck, die vielen kleinen Energielieferanten zu regeln und gleichzeitig die Spannung aufrechtzuerhalten. Durch die Reduktion der solarelektrischen Überschüsse pro Haushalt werden die Netze entlastet und der erzeugte Strom wird an Ort und Stelle zweckmäßig verwendet. Elektro-Heizungen wie Heizstäbe, E-Heizmatten oder Infrarotpaneele können einfach zusätzlich oder alternativ zu einem Batteriespeicher maßgeblich zur Erhöhung der Eigennutzung von PV-Strom beitragen.
Abregelung von PV-Anlagen vermeiden
Netzausfall vorbeugen
Das Schlimmste, das einer PV-Anlage aus der Sicht der Energiewende blühen kann, ist Leistungsbegrenzung oder gar die Abregelung. Dann hätte man zwar saubere und kostenlose Erträge vom eigenen Dach zur Verfügung, kann sie aber nicht nutzen. Der Grund dafür ist technisch jedoch nachvollziehbar. Die Übertragungskapazitäten im öffentlichen Netz sind nun mal begrenzt und wenn das Höchstmaß dieser Kapazitäten erreicht ist, muss der Betreiber des Stromnetzes dieses schützen und einem Netzausfall mit allen Mitteln vorbeugen.
Energie mit intelligenter solarelektrischer Wärmeerzeugung nutzen
Aus der Sicht der Ökologie und der Energiewende ist das aber eine katastrophale Entwicklung. Eine errichtete PV-Anlage darf ihre Arbeit nicht mehr zweckentsprechend verrichten, die erneuerbare Energie verpufft ungenutzt. Bereits jetzt haben wir die technischen Möglichkeiten, um dies zu verhindern, indem wir Energie vom eigenen Dach mittels intelligenter solarelektrischer Wärmeerzeugung nutzen. Begriffe wie „PV-Power-to-Heat“ und „Sektorkopplung“ sind Anzeichen dafür, dass das Konzept auch in der Haustechnik immer weiter vorankommt.
Bild: My-PV
Stufenlose Leistungsregelung
Überschüssige Sonnenenergie einsetzen
So wie Großkraftwerke vor Jahrzehnten in der Nacht überflüssigen Strom produziert haben, ist es nun die Sonne, die bei entsprechendem Wetter mehr als nötig liefert. In unseren Häusern bietet sich nun die Möglichkeit, aus dem Warmwasserboiler und den Bauteilmassen „Tagspeicher“ zu machen. Die dazu nötigen Wärmeerzeuger gibt es schon lange. Mittlerweile ist aber auch ihre stufenlose Leistungsregelung hochentwickelt und dank sinkender Preise für jedermann erschwinglich. Damit ist diese Technologie photovoltaiktauglich geworden.
Solarelektrisches Energiekonzept kommt mit weniger Technik aus
Die Warmwasserbereitung mit Solarstrom ist dabei nur der Anfang. Für moderne Gebäude mit zeitgemäßem Dämmstandard und entsprechend dimensionierten PV-Anlagen bietet sich die Möglichkeit, fortan auf konventionelle wassergeführte Heizungen zu verzichten. Damit geht ein deutlich geringerer Materialeinsatz einher, was sich entsprechend auch in den Kosten zeigt. Im Neubau schlägt konventionelle Heizungstechnik schon mal mit 35.000 Euro zu Buche. Im direkten Vergleich kommt das solarelektrische Energiekonzept mit weit weniger Technik aus.
Fazit
Eine nachhaltige Wärmeerzeugung ist ein elementarer Bestandteil der Energiewende. Durch die Nutzung von Solarstrom kann auch mit Heizstäben und Elektro-Heizungen klimaneutral Wärme erzeugt werden. In der Folge wird das Stromnetz weniger belastet, die Auslastung der PV-Anlagen erhöht und der Eigennutzungsgrad des Solarstroms steigt.
Die kabelgebundene Technik vereinfacht die Installation und den Betrieb der Haustechnik und das Konzept ist bei entsprechender Dimensionierung der Photovoltaik-Anlage und geeigneter Leistungsmodulation der E-Heizung auch ökologischer als eine wassergeführte Heizung.
Dieser Artikel ist eine Überarbeitung des Artikels „Ein neues Zeitalter für PV-Strom“ von Reinhard Hofstätter M.Sc., erschienen in SBZ 17-2020.
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