Heizen mit Photovoltaik: Der Weg vom Strom zur Wärme

Photovoltaik Paneele auf Hausdach; Windkraft im Hintergrund
Beim Heizen mit Photovoltaik handelt es sich um Wärmegewinnung mittels Strom. Anders als bei der Nutzung einer Solarthermieanlage wird die Sonnenenergie nicht direkt in Wärme umgewandelt, sondern zunächst in Strom. Dieser wird dann widerum für die Wärmeerzeugung genutzt. Der durch Kollektoren erzeugte Strom aus Sonnenlicht versorgt Wärmeausgabegeräte. Dabei sind alle Formen von Elektroheizungen wie Infrarot- und Nachtspeicherheizungen denkbar.
Die Herausforderung beim Heizen mit Sonnenkollektoren ist die Ungleichmäßigkeit der Stromversorgung. So gestaltet sich die Situation paradox: Die meiste Wärme wird dann gebraucht, wenn die Sonne selten oder nicht scheint, abends und im Winter.

Im Mittelpunkt der technischen Aufgabe steht der möglichst zeitunabhängige ausreichende Stromfluss für den Betrieb der Elektroheizung. Streckende Strom- und Wärmespeichertechniken und ergänzende Wärmequellen erhöhen die Unabhängigkeit vom Sonnenstrahl beim Heizen mit Solarkollektoren.

Wasser als Speicherhilfe

Aus der Solarthermie und anderen wassergeführten Anlagen ist Wasser nicht nur als Wärmetransporter, sondern auch als Speichermedium bekannt. Die Unregelmäßigkeit der Sonnenstromproduktion kann durch Wasser heizen geglättet werden. Ein Heizstab erhitzt während der ergiebigsten „Produktionsphasen“ den Inhalt eines wärmegedämmten Wassertanks. Das Wasser übersetzt Stromenergie wie ein Wärmetauscher. Die Zeiträume, in denen nicht genug Sonnenstrom zur Verfügung steht, werden durch das Verbrauchen der Wärme im Wasser überbrückt.

Das Heizen mit einer Photovoltaik Heizpatrone verlangt allerdings nach gesonderten Wärmeausgabegeräten. Das Prinzip ähnelt bereit einem kombinierten Heizungssystem und ist in erweiterter Form durch ein paralleles Solarthermiesystem effektiver gestaltbar.

Strom auf Vorrat speichern

Kaum eine Technologie entwickelt sich rasanter als die Speicherung von Solarstrom. Trotz aller Entwicklungen und Innovationen ist die Schwelle der Wirtschaftlichkeit als alleinige Energiequelle noch nicht erreicht. Neben der Leistungsfähigkeit sorgen neue und innovative Herstellungsverfahren für sinkende Anschaffungspreise.

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Bei der durchdachten Einbindung wird der gespeicherte Strom einschließlich aller Kosten 2017 oder 2018 die Heizkosten aus herkömmlichem Haushaltsstrom egalisieren oder unterschreiten.
Bis zu diesem Zeitpunkt handelt es sich beim Sonnenstrom um einen Zusatzfaktor. Je längere Intervalle überbrückt werden können, in denen kein Haushaltstrom verbraucht wird, desto wirtschaftlicher arbeitet die Anlage.

Heizen mit Photovoltaik: Kombinierte Systeme

Grafik vom heizen mit Photovoltaik
Beim heutigen Stand der Technik ist eine Mischkalkulation aus mehreren Wärmequellen erforderlich. Die eingeschränkte und ungleichmäßige Strommenge, die eine photovoltaische Anlage liefert, liefert neben dem direkten Heizverbrauch auch Betriebsstrom für andere Heizgeräte und Wärmeerzeuger.

Eine typische Kombination ist das Heizen mit Photovoltaik und Wärmepumpenheizung. Hier werden zwei natürliche nachhaltige und regenerative Energiequellen gemischt. Im Idealfall fördert die Wärmepumpe die kostenlose Umweltwärme mit kostenlosem Solarstrom. In der Wirtschaftlichkeitsberechnung entscheiden Dimensionierung und Witterung über die „Gewinnschwelle“. Zu berücksichtigen sind:

  • Anschaffungskosten
  • Installationskosten
  • Unterhaltskosten
  • mögliche Zusatzeinkünfte durch den Stromverkauf gegen Einspeisevergütung

Lösungsansatz Vielfalt

Die Sonnenenergie in Deutschland reicht zum Heizen nicht aus. Grundsätzlich muss darüber entschieden werden, ob ein „energiereines“ Heizsystem oder eine Mischform installiert werden soll. Den niedrigeren Kosten einer ausschließlichen Stromanlage stehen die höheren Kosten während des Netzstrombetriebs entgegen. Geringstmöglicher Stromverbrauch ist Voraussetzung.

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Bei gemischten Energieträgern müssen die höheren Anschaffungskosten und der Bauaufwand auf die Betriebsersparnis umgelegt werden. Wärmepumpen und wasserführende Kaminöfen oder Festbrennstoffkessel können sinnvolle Partner des solaren Heizens sein.