Heizen mit Photovoltaik: So funktioniert´s

Lange Zeit stand bei Ihrer Photovoltaikanlage vor allem die günstige Stromversorgung Ihres Haushalts im Vordergrund. Im Zuge der Energiewende gewinnt die eigene Solarenergie jedoch auch für andere Bereiche wie Mobilität und Wärme immer mehr an Bedeutung. Wer bereits eine PV-Anlage betreibt, kann den erzeugten Strom effizient nutzen, um die eigene Heizung zu unterstützen und fossile Brennstoffe zu reduzieren.

Wir erklären Ihnen hier, wie das Heizen mit Ihrer bestehenden Photovoltaikanlage funktioniert und welche Möglichkeiten sowie Heizsysteme sich dafür optimal ergänzen lassen.

Wie kann ich mit Photovoltaik heizen?

Die meisten Haushalte nutzen wassergeführte Systeme: Konventionelle Gas- oder Ölbrenner erhitzen Wasser, das über den Heizkreislauf an Heizkörper oder Flächenheizungen (z. B. eine Fußbodenheizung) verteilt wird. Wenn Sie ein solches Heizsystem mit Ihrer bestehenden Solaranlage kombinieren, nutzen Sie Ihren Eigenstrom optimal aus und machen sich unabhängiger von fossilen Energieträgern.

Möglichkeit 1: Wärmepumpe 

Eine elektrische Wärmepumpenheizung nutzt die Umweltwärme aus Luft, Erdreich oder Grundwasser. In Kombination mit einem Pufferspeicher lässt sich der Solarstrom vom Dach effizient einsetzen, um Warmwasser für den Heizkreislauf vorzuhalten.

Wärmepumpen arbeiten emissionsarm und wandeln eingesetzte Energie sehr effizient in Wärme um. Mit einer bestehenden PV-Anlage decken Sie einen Teil des benötigten Betriebsstroms direkt über Ihr Dach ab und senken so die laufenden Energiekosten spürbar.

 

Welche Herausforderungen bringt das Heizen mit PV mit sich?

Durch die Einbindung eines elektrischen Heizsystems steigt Ihr jährlicher Strombedarf. Da Sie bereits eine Photovoltaikanlage betreiben, decken Sie einen Teil dieses zusätzlichen Bedarfs direkt über den eigenen Dachstrom ab und reduzieren so die laufenden Bezugskosten.

Wie viel Wärmeenergie Sie über die bestehende PV-Anlage abdecken können, hängt maßgeblich von deren Leistung ab. Für die grundlegende Unterstützung eines Einfamilienhauses sind in der Regel Anlagengrößen ab etwa 8 bis 10 kWp zweckmäßig. Wenn Sie Ihre Bestandsanlage erweitern wollen empfiehlt es sich, verfügbare Dachflächen vollständig auszunutzen.

Ertragsschwankungen ausgleichen

Eine zentrale Rahmenbedingung beim Heizen mit Solarstrom ist der zeitliche Versatz: Der höchste Wärmebedarf besteht in den ertragsarmen Wintermonaten sowie in den Abend- und Nachtstunden. Um den selbst erzeugten Strom auch außerhalb der Sonnenscheinstunden zu nutzen, kommen Speicherlösungen zum Einsatz:

• Wärmespeicher (Pufferspeicher): Bevorratet die erzeugte thermische Energie direkt im Heizkreislauf.

• Stromspeicher (Batterie): Speichert die elektrische Energie für den späteren flexiblen Verbrauch im Haushalt oder für die Heizung.

Möglichkeit 2: Heizstab

Ein elektrischer Heizstab funktioniert im Grunde wie ein Tauchsieder. Er wird direkt in den Warmwasserspeicher integriert und erwärmt das Wasser für den Heizkreislauf mit elektrischer Energie.

Gibt es Überschüsse aus der Photovoltaikanlage, lässt sich dieser Strom direkt zur Warmwasserbereitung nutzen. Das entlastet das bestehende Hauptheizsystem und erhöht den Eigenverbrauch der PV-Anlage. In der Praxis dient der Heizstab meist als unterstützende Ergänzung zum bestehenden Heizsystem, um überschüssigen Solarstrom gezielt in Form von Wärme im Speicher zu parken.
 

Anwendungsbereiche für den Heizstab:

• Ergänzung zu fossilen Heizsystemen: In Kombination mit einer Öl- oder Gasheizung übernimmt der Heizstab vor allem im Sommer und in den Übergangsmonaten die Warmwasserbereitung. Das Hauptheizsystem kann in dieser Zeit komplett ausgeschaltet bleiben, was den Verbrauch fossiler Brennstoffe verringert.

• Ergänzung zu einer Wärmepumpe: Bei einer ausreichend dimensionierten PV-Anlage kann der Heizstab überschüssigen Solarstrom nutzen, um die Wärmepumpe in Zeiten geringeren Wärmebedarfs zu entlasten. Das reduziert deren Schaltzyklen sowie Betriebsstunden und trägt zur Schonung der mechanischen Bauteile bei.

In der Praxis wird ein PV-Heizstab daher primär als ergänzendes System genutzt, um den Eigenverbrauch der Photovoltaikanlage zu steigern und die laufenden Energiekosten des Haushalts zu senken.

Möglichkeit 3: Elektrische Fußbodenheizung

Bei einer elektrischen Fußbodenheizung werden Heizkabel oder Heizmatten anstelle von wassergeführten Rohren im Boden verlegt. Diese Art der Flächenheizung gibt die Wärme direkt an den Raum ab und lässt sich gezielt in Kombination mit dem Strom einer Photovoltaikanlage betreiben.

Da eine elektrische Fußbodenheizung Wärme direkt aus Strom erzeugt, eignet sie sich bei bestehenden PV-Anlagen vor allem zur punktuellen Temperierung einzelner Räume (z. B. Bad oder Küche) oder als Ergänzung, um den direkt erzeugten Solarstrom vor Ort zu nutzen.

Die folgende Grafik illustriert Ihnen auf ganz einfache Weise, wie das funktioniert:

Weitere Möglichkeiten 

Klassisch wassergeführte Systeme leiten die Wärme über die Rohrleitungen an die Heizkörper. Darüber hinaus gibt es auch weitere Möglichkeiten, Gebäude direkt mit elektrischer Energie aus der Photovoltaikanlage zu beheizen.
 

Möglichkeit 4: Nachtspeicherheizung

Elektrische Nachtspeicherheizungen nehmen Energie auf, speichern diese in Form von Wärme und geben sie zeitversetzt an die Raumluft ab.

Beim Betrieb mit einer Photovoltaikanlage ergibt sich jedoch ein systemischer Zielkonflikt: Nachtspeicherheizungen sind darauf ausgelegt, Energie zu Zeiten ohne Sonneneinstrahlung (meist nachts) aufzunehmen. Die eigene PV-Anlage erzeugt Strom hingegen tagsüber. Ohne einen zusätzlichen Stromspeicher lässt sich eine Nachtspeicherheizung daher nur bedingt mit dem direkt erzeugten Solarstrom vom eigenen Dach betreiben.

Zudem weisen Nachtspeicherheizungen prinzipbedingt einen hohen Strombedarf auf und die Wärmeabgabe lässt sich nur träge steuern.
 

Möglichkeit 5: Infrarotheizung

Infrarotheizungen werden ebenfalls elektrisch betrieben und wandeln den Strom vom Dach direkt in Strahlungswärme um. Im Gegensatz zu konventionellen Heizkörpern erwärmt die Infrarottechnologie nicht direkt die Raumluft, sondern die festen Körper und Flächen (wie Wände, Möbel oder Personen), auf die die Strahlung trifft.

Da Infrarot Paneele Wärme schnell bereitstellen, eignen sie sich bei bestehenden PV-Anlagen vor allem zur gezielten Beheizung einzelner Zonen oder kurzzeitig genutzter Räume (z. B. Badezimmer, Hobbyräume oder Homeoffice). So lässt sich der erzeugte Solarstrom tagsüber direkt für punktuelle Wärme nutzen.
 

Möglichkeit 6: Heizlüfter und Elektroheizkörper

Kompakte Steckdosen-Heizgeräte (wie Heizlüfter oder Konvektoren) werden direkt über eine Standardsteckdose betrieben und nutzen somit ebenfalls den verfügbaren Strom aus der Photovoltaikanlage.

Für die dauerhafte Beheizung eines gesamten Gebäudes sind diese Geräte jedoch nicht vorgesehen. Werden mehrere leistungsstarke Geräte gleichzeitig über längere Zeit an einem Stromkreis betrieben, kann dies die Hausinstallation überlasten. Zudem weisen sie bezogen auf die abgegebene Wärmemenge einen hohen Strombedarf auf.

Unter Aufsicht eignen sie sich jedoch für einen kurzzeitigen Einsatz – beispielsweise, um ein Gästezimmer bei Bedarf schnell zu erwärmen oder an sonnigen Tagen in der Übergangszeit spontan verfügbaren PV-Strom direkt vor Ort zu nutzen.