Heizen mit Photovoltaik: So funktioniert´s

Lange Zeit war eine Photovoltaikanlage auf dem Dach vor allem deshalb interessant, weil man den eigenen Haushalt günstig mit Strom versorgen konnte. 

Im Zuge der Energiewende wird elektrische Energie aber zunehmend auch für andere Sektoren benötigt – etwa für die Mobilität oder für die Wärmeerzeugung. Wer eine Solaranlage betreibt, kann den selbst erzeugten Strom also auch zum Heizen nutzen. 

Wir erklären Ihnen hier, wie das Heizen mit Photovoltaik funktioniert und welche Möglichkeiten und Heizsysteme es dafür gibt.

Wie kann ich mit Photovoltaik heizen?

Die meisten deutschen Haushalte heizen heute mit wassergeführten Systemen: Konventionelle Gas- oder Ölbrenner erhitzen Wasser, das über den Heizkreislauf an die angeschlossenen Heizkörper oder Flächenheizungen, z. B. eine Fußbodenheizung, verteilt wird. Wenn Sie ein solches wassergeführtes Heizsystem mit Photovoltaik betreiben möchten, haben Sie zwei Möglichkeiten:

Möglichkeit 1: Wärmepumpe 

Eine elektrische Wärmepumpenheizung nutzt die Umgebungsenergie aus der Luft oder dem Erdreich und wandelt sie in Heizenergie um. Dafür ist meist neben der Wärmepumpe auch ein Pufferspeicher vorteilhaft, in dem das Warmwasser für den Heizkreislauf gespeichert werden kann. 

Wärmepumpen sind emissionsarm und heizen sehr energieeffizient. Der Einbau ist allerdings teurer als bei einer fossilen Heizung  und je nach Art der Wärmepumpe auch aufwendiger. 

Möglichkeit 2: Heizstab

Ein elektrischer Heizstab funktioniert im Grunde genau wie ein Tauchsieder. Der Heizstab wird in einen Warmwasserspeicher eingebaut und erwärmt das Wasser für den Heizkreislauf mithilfe von elektrischer Energie, zum Beispiel aus der Photovoltaikanlage.

In der Regel wird die Warmwasser- und Heizwärmebereitstellung jedoch nicht ausschließlich über einen Heizstab umgesetzt. Dies hat aktuell ausschließlich wirtschaftliche Gründe, technisch geht das natürlich. 
 

Die beiden Haupteinsatzfälle für den Heizstab sind: 

1. Der Heizstab ergänzt eine fossile Heizung und reduziert insbesondere im Sommer und in der Übergangsjahreszeit den fossilen Anteil an der Wärmeerzeugung reduziert. 
    
2. Der zweite Einsatzfall ist der Heizstab, der bei einer ausreichend groß dimensionierten PV-Anlage und einer Wärmepumpe genutzt wird, um Betriebsstunden der Wärmepumpe insbesondere im Sommer und in den Übergangsjahreszeiten zu reduzieren und somit die technische Lebensdauer der Wärmepumpe zu verlängern. 

Somit werden PV-Heizstäbe meist nur unterstützend zu anderen Heizsystemen eingesetzt, um Energiekosten zu sparen und die eigene CO2-Bilanz zu verbessern. 
 

Weitere Möglichkeiten 

Die beiden eben gezeigten Beispiele nutzen klassische wassergeführte Systeme. Darüber hinaus gibt es auch weitere Möglichkeiten, Gebäude direkt mit elektrischer Energie aus der Photovoltaikanlage zu beheizen.
 

Möglichkeit 3: Nachtspeicherheizung

Elektrische Nachtspeicherheizungen heizen sich über Nacht, wenn der Strom durch die schwächere Netzauslastung günstiger ist, auf und halten die Wärme über mehrere Stunden bis in den Tag hinein. 

Die Heizkörper erzeugen warme Luft, die sie an die Raumluft abgeben. Zwar sind moderne Nachspeicherheizungen heute energieeffizienter als die älteren Modelle – dennoch haben elektrische Nachtspeicheröfen nach wie vor einen hohen Strombedarf und die Wärmeabgabe lässt sich nur sehr eingeschränkt steuern. 
 

Möglichkeit 4: Elektrische Fußbodenheizung

Bei einer elektrischen Fußbodenheizung werden elektrische Heizschleifen anstelle von wassergeführten Heizschleifen im Boden verlegt. Diese Art der Flächenheizung ist sehr energieeffizient und lässt sich ideal mit einer Photovoltaikanlage kombinieren.

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

Möglichkeit 5: Infrarotheizung

Auch Infrarotheizkörper werden mit Strom betrieben, lassen sich also ideal mit einer Photovoltaikanlage kombinieren. Im Gegensatz zu klassischen Heizkörpern heizt die Infrarottechnologie allerdings nicht den Raum (= die Luft) auf, sondern nur die Oberflächen, die ihre Strahlung erreicht. Daher werden Infrarotheizungen meist nur ergänzend zur Heizungsunterstützung eingesetzt, etwa im Bad oder in besonders hohen Räumen oder in Räumen mit sporadischer Nutzung.
 

Möglichkeit 6: Heizlüfter und Elektroheizkörper

Die kompakten Steckdosen-Heizgeräte, die man im Baumarkt kommt, lassen sich natürlich auch mit Solarstrom betreiben. Zum Beheizen eines gesamten Gebäudes sind sie aber nicht geeignet, da sie nicht die notwendige Sicherheit und den gewünschten Komfort bieten und im Betrieb zu teuer sind. Das liegt daran, dass die Stromkreise in Wohnhäusern nicht für derartig hohe Dauerströme ausgelegt sind. Das heißt, im schlimmsten Fall, kann der Betrieb von mehreren Geräten zu einem Sicherheitsrisiko führen. 

Ergänzend und unter Aufsicht gibt es natürlich Einsatzfelder für diese Geräte: das Gästezimmer, das schnell aufgeheizt werden soll. Oder aber auch das stundenweise Heizen in den Aufenthaltsräumen in der Übergangsjahreszeit an den kalten, sonnigen Tagen. Zum einen reicht ihre Heizkraft nicht aus, zum anderen haben die Stecker-Geräte im Vergleich zur Heizleistung einen sehr hohen Stromverbrauch, sodass sich das Heizen mit Photovoltaik wirtschaftlich nicht wirklich lohnt.  
 
 

Welche Vorteile hat das Heizen mit Photovoltaik?

Reduzierte Energiekosten: Selbst erzeugter Solarstrom ist nicht nur umweltfreundlich, er ist auch günstiger als Netzstrom, Gas oder Öl. Ganz gleich, für welches elektrische Heizsystem Sie sich entscheiden – Sie sparen also Betriebskosten, wenn Sie Ihre Heizung mit Strom aus der Photovoltaikanlage betreiben.

Energieeffizienz 

Wärmepumpenheizungen heizen sehr energieeffizient. Das bedeutet, dass Ihr selbst erzeugter Solarstrom optimal für die Wärmeerzeugung genutzt wird – das macht Ihre Photovoltaikanlage noch wirtschaftlicher.  

Weniger CO2

Im Vergleich zu fossilen Brennstoffen wie Gas, Öl und Kohle, aber auch gegenüber anderen Heizsystemen wie Scheitholz- und Holzpellet-Öfen sind elektrische Heizsysteme nahezu emissionsfrei. Das Heizen mit Photovoltaik trägt also dazu bei, Schadstoffe in der Luft zu reduzieren und Ihre persönliche CO2-Bilanz zu verbessern.

Gesetzeskonformität 

Deutschland soll bis 2045 klimaneutral werden. Mit diesem Ziel im Blick setzt sich die Bundesregierung verstärkt dafür ein, fossile Energieträger weiter zu reduzieren und unter anderem die Elektrifizierung in Deutschland weiter voranzutreiben. Das Gebäudeenergiegesetz (GEG), das den Anteil erneuerbarer Energien in der Gebäudewärme vorschreibt, ist ein erster Schritt – künftig werden bundeweit und auf EU-Ebene weitere Gesetze hinzukommen, die den Gebäudebestand klimaneutraler machen werden.

Finanzielle Anreize 

Wer klimafreundlichen Strom erzeugt und fossile Energieträger vermeidet, wird vom Staat belohnt. Neben der THG-Prämie für Elektroautos gibt es Förderungen für Wärmepumpen, vereinzelt auch noch Zuschüsse für Photovoltaikanlagen mit Stromspeicher.

Zukunftssicherheit 

Heute ist auch dem Letzten klar, dass fossile Energieträger kurzfristig reduziert und mittelfristig vermieden werden müssen, um die Klimawandelfolgen in einem Umfang zu halten, den die Menschheit noch irgendwie beherrschen kann. 

Auch die politische und wirtschaftliche Abhängigkeit, die mit fossilen Energieträgern einhergeht, ist nun völlig klar und muss reduziert werden. Daher machen die oben genannten Gesetzesänderungen konventionelle Heizsysteme mit Gas, Öl oder Kohle zunehmend unattraktiv. 

Das Heizen mit Photovoltaik dagegen ist zukunftssicher und bringt Sie einen Schritt weiter in Richtung einer unabhängigen nachhaltigen Energieversorgung.
 

Welche Herausforderungen bringt das Heizen mit PV mit sich?

Durch den Umstieg auf ein elektrisches Heizsystem wird Ihr jährlicher Strombedarf deutlich ansteigen – daran gibt es nicht viel zu rütteln. Wenn Sie bereits eine Photovoltaikanlage auf dem Dach haben und diese mit der Heizanlage verbinden, sparen Sie zwar Stromkosten. Gleichzeitig muss die Anlagenleistung aber groß genug sein, um im Idealfall sowohl den Haushalt als auch das Heizsystem mit Strom zu versorgen. 

Als grobe Orientierung kann man sagen, dass Sie eine Photovoltaikanlage mit mindestens 8–10 kWp Leistung benötigen, um Ihr Einfamilienhaus mit Photovoltaik zu heizen. Es gibt heute in der Regel keine Gründe mehr, Dachflächen nur teilweise mit PV-Anlagen ausstatten.

Eine besondere Herausforderung beim Heizen mit Photovoltaik sind die schwankenden Erträge aus der Photovoltaikanlage. Abends und nachts, wenn die Anlage keinen Strom erzeugt, sollen trotzdem Warmwasser und Heizwärme verfügbar sein. Daher funktioniert die Verbindung von Heizung und Photovoltaik oft mit einem Wärme- und einem Stromspeicher am wirtschaftlichsten. 

Idealerweise verfügt der Speicher über ein intelligentes Heim-Energiemanagementsystem, das bedarfsorientiert oder anhand von Voreinstellungen entscheidet, ob der Solarstrom direkt verbraucht wird, in den Speicher fließt oder ins Netz eingespeist wird.

Mehr darüber, wie Sie Ihren Solarüberschuss möglichst effizient und wirtschaftlich nutzen, erfahren Sie in unserem Beitrag Photovoltaik-Überschuss steuern. 
 

Fazit: Heizen mit Photovoltaik ist die Zukunft

Photovoltaik und Windkraft werden in naher Zukunft zu unseren wichtigsten Energieträgern werden. Im Zuge der Energiewende wird damit nicht nur die Stromversorgung, sondern auch die Wärmeversorgung über Solarstrom zum Standard. 

Damit das auch in großen Gebäuen und älteren Bestandsgebäuden flächendeckend gelingt, müssen die Rahmenbedingungen angepasst werden. Damit die Wärmepumpenheizung immer und (fast) überall im Betrieb günstiger als eine fossile Heizung ist, benötigen wir ein Verhältnis von 1 zu 2,5 von Gas- zu Strompreis. Also wenn 1 kWh Gas 10 Cent kostet, darf die zum Heizen verwendete kWh Strom nicht mehr als 25 Cent kosten. 

Die Technologien, die wir zum elektrischen Heizen brauchen sind bereits heute ausgereift und sicher und sie werden sich auch noch weiterentwickeln, was Technologien, eingesetzte Materialien und Kältemittel angeht. So wird es bald möglich sein, auch nicht vollständig gedämmte Mehrfamilienhäuser über Photovoltaik auf dem Dach und Wärmepumpenheizungen kosteneffizient zu beheizen.