Mit Photovoltaik heizen, kühlen und Warmwasser erzeugen
In deutschen Privathaushalten wird etwa 83 % der Endenergie für Wärmeenergie verwendet. Die beiden größten Verbrauchsfaktoren sind die Raumheizung und die Warmwasserbereitung. Diese Informationen stammen aus den jährlich veröffentlichten Daten zur Energiebilanz des Haushaltssektors, die von der Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen erstellt werden. Betreiber von Photovoltaikanlagen dürften bei diesem Thema besonders aufmerksam sein, insbesondere wenn auf ihrem Dach noch Platz vorhanden ist oder die Einspeisevergütung unattraktiv ist. Wir haben uns entschieden, neben Raumheizung und Warmwasserbereitung auch die Raumkühlung in unsere Überlegungen einzubeziehen und entsprechende Ratgeberbeiträge dazu erstellt.
Mit Photovoltaik heizen
Mehr als zwei Drittel der Energie, die in einem durchschnittlichen Haushalt verbraucht wird, entfällt auf die Raumheizung. Dies eröffnet interessante Möglichkeiten für den Einsatz von Photovoltaikanlagen. Es ist zwar unrealistisch, ausschließlich mit Strom zu heizen, aber die Unterstützung einer Öl- oder Gasheizung durch Photovoltaik ist eine ausgezeichnete Idee. Im Folgenden werden verschiedene Möglichkeiten vorgestellt:
Die meisten direkt-elektrisch betriebenen Heizungen verbrauchen zu viel Energie, um wirklich empfehlenswert zu sein. Selbst Elektroheizungen mit Infrarottechnik sind erst in Kombination mit einem Energiespeicher sinnvoll.
Mit einem Heizstab sind Betreiber von Photovoltaikanlagen bestens für Notfälle gerüstet. Die preisgünstigen Heizstäbe werden einfach in den Pufferspeicher eingeschraubt und unterstützen dort die Wärmeerzeugung, um den Heizbetrieb sicherzustellen.
Auch Wärmepumpen können nicht zu 100 Prozent mit Energie aus einer Photovoltaikanlage betrieben werden. Dennoch bieten sie die attraktivsten Einsparungen bei den Heizkosten. Die Effizienz und Kosten variieren je nach Wärmepumpentyp. Die teureren Modelle sind jedoch auch die effizientesten, was den höchsten Fördersatz für erdgekoppelte Wärmepumpen erklärt.
Mit Photovoltaik Warmwasser erzeugen
In privaten Haushalten werden etwa 16 Prozent des Energieverbrauchs für die Erzeugung von Warmwasser benötigt, das bereits warm aus der Leitung kommt. Dies betrifft vor allem das Duschen, Baden, Spülen und Putzen. Der Energiebedarf von Spül- und Waschmaschinen, also Geräten, die das Wasser selbst aufheizen, fällt unter den Bereich der ‘sonstigen Prozesswärme’. Wenn Brauch- und Trinkwasser solar erwärmt wird, geschieht dies in der Regel mithilfe einer Solarthermie-Anlage. Mit einer cleveren Planung kann jedoch auch die Warmwasserversorgung das ganze Jahr über mit einer Photovoltaikanlage sichergestellt werden.
Mit Photovoltaik kühlen
Mit nur 0,2 Prozent des Energieverbrauchs in privaten Haushalten scheint das Thema Kühlen mit Klimageräten eher unbedeutend zu sein. Übrigens fällt der größte Teil des Energieverbrauchs für ‘sonstige Prozesskälte’ auf die Arbeit von Kühl- und Gefrierschränken. Doch ist es wirklich vernachlässigbar? Aufgrund des Klimawandels wird die Nachfrage nach Klimageräten in wenigen Jahren sicherlich explodieren. Wie schön ist es da, dass dieser Luxus dank einer Photovoltaikanlage erschwinglich wird. Besonders effizient arbeitet sie auch bei starker Sonneneinstrahlung.
Mit Photovoltaik heizen: sinnvoll oder sinnlos?
Im Jahr 2020 wurden 68,3 Prozent der Endenergie in privaten Haushalten für das Heizen der Räume verwendet. Erdgas war dabei der wichtigste Energieträger, gefolgt von Mineralöl, erneuerbaren Energien und Fernwärme. Strom machte mit nur 1,6 Prozent einen geringen Anteil aus, der knapp über dem der Kohle lag. (Quelle: Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen e.V.: Anwendungsbilanzen. Energieendverbrauch Private Haushalte) Angesichts der Vielfalt der Energieträger zur Stromerzeugung lässt sich leicht berechnen, wie unbedeutend das Heizen mit Photovoltaik ist. Oder doch nicht? Aktuelle Trends könnten zu einem Umdenken führen. Wir haben uns die drei gängigsten Heiztechniken angesehen und wagen eine Einschätzung.
Fünf gute Gründe für das Heizen mit Photovoltaik
Die Nutzung von selbst erzeugtem Solarstrom zur Erzeugung von Raumwärme kann eine Möglichkeit sein, Heizenergie und -kosten zu sparen. Dafür sprechen die folgenden 5 Gründe:
1. Reduzierung von Treibhausgasen: Durch die Nutzung erneuerbarer Energien werden fossile Energien verdrängt und somit klimaschädliche Treibhausgasemissionen vermieden. Besonders der Strom- und Wärmesektor tragen dazu bei. Indem man Strom und Wärme aus regenerativer Energie erzeugt, leistet man einen wertvollen Beitrag zur Energiewende.
2. Preisrückgang bei Photovoltaikanlagen: Die Kosten für Solarmodule und Wechselrichter sinken seit Jahren. Dadurch lohnt sich die Investition auch ohne Förderung. Experten sind optimistisch, dass sich nach dem aktuellen Preisanstieg aufgrund von hoher Nachfrage und Materialmangel ein positiver Trend bei der Preisentwicklung fortsetzen wird.
3. Preisanstieg bei Netzstrom: Die Kosten für konventionellen Netzstrom steigen kontinuierlich an und es scheint kein Ende in Sicht zu sein. Je mehr selbst erzeugter Solarstrom genutzt werden kann, desto größer ist die Ersparnis.
4. Effizienzsteigerung bei elektrischen Heizungen: Moderne elektrische Heizungen weisen einen hohen Wirkungsgrad auf. Das bedeutet, dass ein großer Teil des mit der Photovoltaikanlage erzeugten Solarstroms in Wärme umgewandelt wird.
5. Steigende Beliebtheit alternativer Heizmethoden: Heizen mit Stromunterstützung wird immer beliebter. Von der bevorzugten Wärmepumpe der Bundesregierung bis hin zum einfachen Heizstab, der das Wasser im Pufferspeicher auf Temperatur hält – es gibt immer mehr Alternativen zur reinen E-Heizung.
Drei gängige Arten, mit Solarstrom zu heizen
Das Ziel, mit Photovoltaik-Strom zu heizen, kann auf dreierlei Weise erreicht werden:
1. Elektroheizung:
Die bekannten Nachtspeicherheizungen haben sich inzwischen weiterentwickelt und verbrauchen deutlich weniger Strom als noch vor einigen Jahren. Ihre Methode, die Raumluft durch das Abgeben warmer Luft zu erwärmen, ist jedoch aus energetischer und wirtschaftlicher Sicht immer noch nicht sinnvoll. Wenn eine Elektroheizung, beispielsweise in einem Ferienhaus, installiert werden soll, bieten Infrarotheizungen bessere Möglichkeiten. Diese wärmen nicht die Luft, sondern den Körper.
Direktheizungen wie Heizlüfter und Infrarotstrahler sowie Speicherheizungen wie Nachtspeicher- und Fußbodenheizungen werden direkt mit (Solar-)Strom betrieben. Sie werden daher unter dem Oberbegriff “direktelektrische Photovoltaik-Heizungen” zusammengefasst.
2. Wärmepumpe:
Wärmepumpen sind derzeit ein wichtiges Thema, wenn es um strombetriebene Heizungsanlagen geht. Diese Systeme nutzen die Umgebungswärme, sei es aus der Luft, dem Erdreich oder dem Grundwasser, zur Beheizung und weisen einen hervorragenden Wirkungsgrad auf. Wärmepumpen, die mit Ökostrom betrieben werden, haben zudem eine besonders positive CO2-Bilanz. Wir stellen verschiedene Arten von Wärmepumpen vor, erläutern ihre Funktionsweise und informieren über die Kosten und Fördermöglichkeiten von Wärmepumpen mit Solarstromantrieb.
3. Heizstab:
Elektrische Heizstäbe bieten die einfachste Möglichkeit, das Heizwasser im Pufferspeicher vorzuheizen. Ihr größter Vorteil liegt darin, dass sie nicht nur die Heizkosten reduzieren, sondern auch ermöglichen, die gesamte Heizungsanlage außerhalb der Heizsaison komplett abzuschalten. Im Winter übernehmen die Heizpatronen die Funktion einer Notheizung. Sollte das Heizungssystem ausfallen, steht dennoch warmes Heizwasser zur Verfügung.
