PV-Heizstab: Brauchwasser nachhaltig mit Photovoltaik erwärmen

Eine Photovoltaikanlage auf dem Dach hat den großen Vorteil, dass Sie Ihren Haushalt mit selbst erzeugtem Strom versorgen können – das reduziert die Stromkosten und macht Sie unabhängiger. Aber wussten Sie, dass Sie PV-Strom auch nutzen können, um Ihr Brauchwasser zu erwärmen? Das funktioniert ganz unkompliziert mit einem elektrischen Heizstab. Wir erklären in diesem Beitrag, wie das funktioniert und wie Sie Ihren Heizstab effektiv mit Photovoltaik betreiben. 

So einfach funktioniert ein PV-Heizstab

Vermutlich haben Sie zuhause einen elektrischen Wasserkocher. Wenn Sie den Kocher anstellen, erhitzt sich die Metallschlaufe (Heizwendel) im Inneren des Kochers und gibt die Wärme an das Wasser ab. Ein elektrischer Heizstab funktioniert nach dem gleichen Prinzip. Der Heizstab wird in den Warmwasserspeicher eingebaut und mit der PV-Anlage und dem Stromspeicher verbunden. Nun wandelt der Heizstab die elektrische Energie aus der Solaranlage in thermische Energie um und erwärmt das Wasser im Speicher auf eine voreingestellte Temperatur.

 

Vorteile eines elektrischen Heizstabs zur Brauchwassererwärmung

• Geringe Kosten: Heizstäbe sind kompakt und vergleichsweise günstig. Zudem lassen sie sich ohne großen Aufwand einbauen.
   
• Einfach: Viele Heizstäbe gibt es in verschiedenen Größen und Ausführungen, sodass sie mit fast allen Anlagen und Pufferspeichern kompatibel sind.
   
• Nachrüstbar: Moderne Warmwasserspeicher sind in der Regel für die Ergänzung durch einen Heizstab vorbereitet – so ist das Nachrüsten noch einfacher.

Besonders sinnvoll ist die Warmwasserbereitung mit Solarstrom, wenn Sie eine Wärmepumpenheizung haben. Bei vielen Wärmepumpen-Systemen ist nämlich schon ein Heizstab für die Brauchwasserbereitung enthalten. Ausführliche Infos rund um das Thema finden Sie in unserem Beitrag Wärmepumpenheizung: Vorteile, Nachteile und Kosten auf einen Blick. 

Ein Energiemanagementsystem regelt Heizstab und Solaranlage

Beim Warmwasserspeicher ist die Sache klar: Der passende Heizstab wird mit der Heizwendel durch ein Loch in der Metallwand des Speichers gesteckt und anschließend fest verschraubt. Aber wie wird der Heizstab an die Solaranlage angebunden? Und woher „weiß“ er, wann die Anlage ausreichend Strom erzeugt, um das Brauchwasser zu erwärmen? 

Es gibt zwar auch ungeregelte Heizstäbe, die nur dann arbeiten, wenn die Solaranlage Strom erzeugt. Viel effektiver ist es aber, wenn Solaranlage, SENEC Speicher und Heizstab sowie weitere Verbraucher wie eine Wallbox durch ein Energiemanagementsystem (EMS) gesteuert werden. So ein EMS ist praktisch die Schaltzentale der hauseigenen Stromversorgung. Es kontrolliert laufend die Solarstromerträge und den Haushaltsstromverbrauch und stimmt diese optimal aufeinander ab. Produziert die Anlage zum Beispiel nachmittags so viel Strom, dass die Haushaltsgeräte versorgt sind und der Stromspeicher vollgeladen ist, dann steuert das EMS automatisch den Heizstab an. Der erzeugte Solarstrom kann dann für die Warmwasserbereitung genutzt werden. Welche Verbraucher Priorität haben, können Sie individuell festlegen. So kann bei einem PV-Überschuss zuerst das E-Auto geladen werden (PV-Überschussladen) oder erst der Speicher – oder Sie wählen aus, dass zuerst der Heizstab angesteuert wird. 
 

Vorteile eines PV-Heizstabes auf einen Blick

Wenn Sie ohnehin eine Solaranlage auf dem Dach haben oder darüber nachdenken, eine Solaranlage zu installieren, macht es durchaus Sinn, über einen Heizstab nachzudenken:

• Reduzierte Energiekosten: Wenn Sie Ihr Brauchwasser kostengünstig mit Solarstrom erwärmen, müssen Sie weniger Strom aus dem Netz zukaufen – oder reduzieren je nach Art der Therme Ihren Gas- oder Ölverbrauch. 
   
• PV-Eigenverbrauchanteil steigt: Mit einem PV-Heizstab können Sie noch mehr vom erzeugten Solarstrom selbst nutzen. Ein höherer Grad der Selbstversorgung macht Sie nicht nur unabhängiger, er lohnt sich auch finanziell, da Sie den Solarstrom selbst nutzen, anstatt ihn gegen eine minimale Vergütung ins Netz einzuspeisen. 
   
• Nachhaltige Wärmegewinnung: Im Vergleich zur Warmwasserbereitung mit Gas oder Öl ist ein PV-Heizstab emissionsarm, ressourcenschonend und umweltfreundlich.
   
• Geringer Kosten- und Installationsaufwand: Heizstäbe kosten zwischen 500 und 1.000 Euro und lassen sich bei den meisten Warmwasserspeichern problemlos nachrüsten.

Welcher Heizstab zu Ihrem Warmwasserspeicher passt und ob sich die Warmwasserbereitung mit Photovoltaik für Ihren Haushalt lohnt, können Ihnen am besten ausgebildete Fachleute sagen. Daher sollten Sie sich auf jeden Fall professionell beraten lassen. 
 

Heizstab mit Photovoltaik auch im Winter nutzen

Die Warmwasserbereitung mit elektrischem Heizstab und Strom aus der Photovoltaikanlage funktioniert sehr effizient – solange die Sonne scheint. Zwar können die meisten Pufferspeicher eine Wassertemperatur von 50 Grad für 8–10 Stunden halten.

Aber im Winterhalbjahr, wenn der Sonnenstand niedrig und die Anzahl der Sonnenstunden gering ist, erzeugt die PV-Anlage teilweise zu wenig Strom, um den Heizstab unmittelbar zu versorgen. Hier kommt der Stromspeicher zum Einsatz. Er speichert den PV-Überschuss, sodass er an Schlechtwettertagen für die Versorgung des Heizstabes genutzt werden kann. 

Mit einer Cloud-Lösung den Heizstab ganzjährig mit Solarstrom versorgen

Da wir in unseren Breiten im Winter häufig mehrere Tage oder Wochen schlechte Wetterbedingungen haben, können Sie zusätzlich eine Cloud-Lösung nutzen. Die Cloud funktioniert wie ein virtuelles Guthaben-Konto für Ihren Solarstrom.

In den Sommermonaten, wenn Ihre Anlage hohe Erträge bringt, wird der überschüssige Strom als Guthaben auf Ihrem Cloud-Konto angelegt. Dieses Guthaben können Sie dann übers Jahr flexibel nutzen – zum Beispiel, um im Winter den Heizstab zu versorgen, aber zum Beispiel auch, um Ihr E-Auto zu laden. So nutzen Sie noch mehr selbst erzeugten Solarstrom für den eigenen Haushalt und müssen weniger Strom aus dem öffentlichen Netz zukaufen.

 

Welcher PV-Heizstab ist der richtige?

Es gibt viele verschiedene Heizstäbe, die sich nicht nur in der Größe und Art der Installation unterscheiden, sondern auch im Funktionsumfang. Wenn Sie den Heizstab über die Photovoltaikanlage betreiben möchten, sollten Sie auf folgende Dinge achten: 

• Stufenlos regelbar: Ungeregelte Heizstäbe laufen nur unter Volllast – das heißt, wenn die PV-Anlage nicht die maximale Leistung bringt, bleibt der Heizstab kalt. Bei stufenlos regelbaren Heizstäben lässt sich die benötigte Leistung je nach Jahreszeit anpassen – zum Beispiel 200 Watt im Winter und 1.000 Watt im Sommer. 
   
• Passende Größe: Der Heizstab muss auf die Größe von PV-Anlage und Pufferspeicher abgestimmt werden. Ein zu großer Heizstab verbraucht unnötige Energie beim Erwärmen des Wassers, ein zu kleines Modell schafft es eventuell nicht, das Wasser auf die gewünschte Temperatur zu bringen. Für PV-Anlagen bis 6 kWp reicht meist ein Heizstab mit 2kW, Anlagen mit 6–12 kWp brauchen ein Modell mit mindestens 3 kW.
   
• Anschluss: Kleinere Heizstäbe können oft direkt an eine Haushaltssteckdose angeschlossen werden. Bei größeren Modellen ab 3 kW braucht es einen mehrphasigen Anschluss und eine zusätzliche Sicherung. 

Wir empfehlen in Kombination mit PV-Anlage und Speicher den ASKOHEAT+ Heizstab. Er ist in vier Ausführungen erhältlich und mit dem SENEC.Home V2/2.1, dem SENEC.Home V3, dem SENEC.Home E4 und dem SENEC.Home P4 kompatibel. Durch die Verbindung mit dem Stromspeicher ist der 7-stufig regelbare Heizstab in das hauseigene Energiemanagementsystem integriert. Der Speicher ermittelt anhand des Überschusswertes aus der PV-Anlage automatisch, wann der ASKOHEAT+ das Warmwasser erhitzen kann. Nach der fachgerechten Montage kann der ASKOHEAT+ sowohl für das Trinkwasser als auch für das Heizungswasser verwendet werden.
 

ASKOHEAT+ Heizstab in vier Größen

Der ASKOHEAT ist in unterschiedlichen Ausführungen und vier Leistungsgrößen erhältlich: 

Montage und Konfiguration im SENEC System am Beispiel eines Flanschheizkörpers

Das Nachrüsten eines Heizstabs in Ihr PV-System ist unkompliziert und dauert in der Regel nicht mehr als einen halben Tag. Der Heizstab wird dazu am unteren Ende des Wassertanks waagerecht eingesetzt, verschraubt und angeschlossen.

1. Der Warmwasserspeicher wird komplett geleert, um die Montage zu ermöglichen.
   
    

2. Zunächst wird der Verschlussdeckel des Heizstabes abgeschraubt, damit die Schrauben und die Elektronik für die Montage erreichbar sind. 
   
    

3. Nachdem die Dichtungsflächen am Tank und am Heizstab gereinigt wurden, wird der Heizkörper in die vorbereitete Öffnung im Wassertank eingesetzt.
   
    

4. Anschließend wird der Heizkörper mit Schrauben am Wassertank befestigt. 
   
    

5. Ist die Montage abgeschlossen, wird der Speicher wieder mit Wasser aufgefüllt. Erst, wenn sicher ist, dass kein Wasser an der Einschraubstelle austritt, wird der Heizstab an den Stromkreislauf angeschlossen. 
   
    

6. ASKOHEAT+ Heizstäbe lassen sich per „Plug-and-Play“ mit Ihren SENEC.Home Speicher und dem EMS verbinden. So ist keine aufwendige Installation und Konfiguration nötig. 

Rechenbeispiel: Wirtschaftlichkeit des ASKOHEAT+ für Endkunden

Damit Sie eine bessere Vorstellung von der Wirtschaftlichkeit eines ASKOHEAT-Heizstabes bekommen, folgt nun ein konkretes Zahlenbeispiel. Wichtig für den Hinterkopf: Die aktuell hohen Strom- und Gaspreise werden voraussichtlich im kommenden Jahr noch höher steigen und damit den Eigenverbrauch bei Bestandsanlagen immer günstiger machen.

Beispielrechnung

Angenommene Voraussetzungen:

Sie haben eine (relativ neue) Erdgasheizung mit folgenden Eigenschaften:

• mit einem Trinkwasserspeicher mit 200 L Fassungsvermögen
• Anschluss ist 1,5 Zoll IG
• maximale Einbaulänge ist 700 mm.

Dazu haben Sie eine 15-kW-PV-Anlage errichtet (im März 2022) mit einer EEG-Einspeisevergütung von 6,44 €ct/kWh.

Sie haben also fast den Tiefpunkt der Einspeisevergütung erreicht, was wiederum bedeutet, dass eine Eigennutzung der Energie für Sie sehr lukrativ ist. 

Ein passender Heizstab ist der Askoma Einschraub-Heizkörper AskoHeat+ mit 3,5 kW, einphasig angeschlossen. Er benötigt LAN-Verbindung und macht dann alles "automatisch", vorausgesetzt er ist im gleichen LAN wie der SENEC.Home.

Wirtschaftliche Betrachtung:

Konkrete Zahlen zum Lade-/Heizzyklus: 

• Erwärmung von 200 Liter von 10 °C auf 60 °C benötigt ca. 11,7 kWh (mit 3,5 kW dauert das Aufheizen also mindestens 3:20 Stunden)
• Entgangene EEG-Einspeisevergütung 0,74 €
• Eingesparte Gaskosten bei Gaspreis 10 ct/kWh sind 1,17 €
• Eingesparte Gaskosten bei Gaspreis 15 ct/kWh sind 1,73 €
• Eingesparte Gaskosten bei Gaspreis 20 ct/kWh sind 2,34 €
• Die weitere Gaspreisentwicklung ist unklar, da die Trends in unterschiedliche Richtungen gehen: Großhandelspreise sinken, CO2-Bepreisung steigt (langsam), Netzentgelte werden zunehmen.
• Im mittleren Szenario (Gaspreis Endkunde = 15 ct/kWh) spart der Endkunde pro Heizzyklus 1,00 €.

Die Zahlen können bei anderen Nutzungsgewohnheiten schwanken. Es herrscht ein große Abhängigkeit von der Zusammensetzung der Nutzer:innen im Haushalt:

• Bei Nutzung mit einer Person, die nicht täglich duscht, sind es vielleicht 100-150 Zyklen pro Jahr, d.h. eine Ersparnis von ca. 100-150 €/Jahr.
• Bei einer Nutzung mit 4 Personen, die täglich duschen, sind es zwar mehr Zyklen, aber Brauchwasservolumen und Heizstableistung begrenzen. Es sind vielleicht 200 Zyklen pro Jahr, möglich, d.h. eine Ersparnis von ca. 200 €/Jahr.

Anschaffungskosten:

Wir rechnen überschlägig mit ca. 1000 € brutto inkl. Einbau für einen durchschnittlichen Heizstab. Diese Kosten schwanken etwas von Installateur zu Installateur und zwischen den unterschiedlichen Heizstab-Leistungen.