Heizen mit Photovoltaik

• Wie funktioniert Heizen mit Photovoltaik?
• Möglichkeiten, um mit Photovoltaik Heizungen zu betreiben
• Solarenergie und Speicher: Ist das sinnvoll?
• Mit welchen Kosten ist zu rechnen?
• Wie sinnvoll ist das Heizen mit PV-Anlagen?
• FAQ Heizung & Photovoltaik

Mit Photovoltaik heizen | Bildquelle: Vitramo GmbH

Eine Photovoltaikanlage erzeugt mit der Kraft der Sonne Strom. Diesen muss das jeweilige Heizungssystem in Wärme umwandeln. Wenn die Sonne scheint und somit Strom erzeugt wird, kann dieser verwendet werden, um etwa eine Wärmepumpe anzutreiben oder mit einer Elektroheizung Wärme zu erzeugen. Doch oftmals reicht der Photovoltaik-Strom allein nicht aus, um die jeweilige Heizung zu betreiben. Und auch die Frage, wie strombetriebene Heizungen nachts oder im Winter funktionieren, wenn wenig oder keine Solarenergie vorhanden ist, bleibt zu beantworten.

Verschiedene Heizsysteme benötigen für den Betrieb elektrischen Strom. Zunächst denkt man hier an die Elektroheizung – denn sie basiert ausschließlich auf dem Betrieb mit Strom. Als Nächstes fällt die Wärmepumpe ein: Sie benötigt eine vergleichsweise kleine Menge an Strom, aus dem sie ein Vielfaches an Wärmeenergie macht. Auch die hocheffiziente Wärmepumpe lässt sich mithilfe der Photovoltaik-Anlage betreiben. Eine letzte Option, die sich allerdings überwiegend für die Warmwassererzeugung eignet, ist der elektrische Betrieb eines Heizstabes in einem Warmwasserspeicher: für Warmwasser mit Photovoltaik. 

Photovoltaik-Heizung und Wärmepumpe

Eine Wärmepumpe nutzt Umgebungsenergie aus der Luft, aus dem Erdreich oder aus dem Grundwasser, um ein Haus zu beheizen. Die Umweltenergie wird mithilfe eines Prozesses aus Verdichten und Verdampfen auf eine angenehme Raumtemperatur gebracht. Hierfür benötigt die Wärmepumpe etwa ein Viertel bis ein Drittel dessen an elektrischer Energie, was sie dann als Wärmeenergie wieder abgibt. Aufgrund des relativ geringen Strombedarfs ist die Kombination der Wärmepumpe mit Photovoltaik sehr sinnvoll.

Photovoltaik und Elektroheizung

Natürlich ist es naheliegend, eine E-Heizung mithilfe von selbst erzeugtem PV-Strom vom Hausdach zu betreiben. Problematisch könnte hier der hohe Stromverbrauch der Elektroheizung sein, der einer vergleichsweise geringen Stromproduktion von Photovoltaik-Anlagen gegenübersteht. 

In einem durchschnittlichen Gebäude benötigt eine Elektroheizung etwa 120 kWh Strom pro zu beheizendem Quadratmeter. Bei einem Haus mit 100 qm sind dies 12.000 kWh Strom pro Jahr. Wenn Ihre Photovoltaikanlage 10 kWp stark ist, erzeugt sie etwa 10.000 kWh Solarstrom im Jahr.  Davon können Sie ohne Speicher etwa ein Drittel, also rund 3.300 kWh für den Eigenverbrauch nutzen. 

Um auf den Bedarf der E-Heizung zu kommen, müssen Sie aber noch 8.700 kWh Netzstrom zukaufen. Dieser kostet, Stand März 2023, rund 44 Cent pro Kilowattstunde. Es kommen also weitere Heizkosten von jährlich 3.828 Euro hinzu. 

Doch nicht nur Radiatoren sind teuer, wenn es um das Generieren von Heizwärme geht. Dasselbe gilt für Infrarotheizungen, die nicht maßgeblich weniger verbrauchen. Ein gesamtes Haus mithilfe von Photovoltaikanlagen zu beheizen, ist unlukrativ und infolgedessen nicht sinnvoll. Wie aber sieht es mit dem Beheizen von nur einem Raum aus?

Wenn Sie Ihre Heizung mit Photovoltaik kombinieren und dabei sparen möchten, ist es sinnvoll, eine bereits vorhandene Elektroheizung mit dem Strom aus der eigenen Photovoltaikanlage zu betreiben. Kombinieren Sie die Stromheizung mit Photovoltaik, können Sie die laufenden Kosten senken.

Wie die vorherige Rechnung zeigte, lohnt es sich nicht, das ganze Haus mit einer Photovoltaik-Heizung erwärmen zu wollen. Im Folgenden zeigen wir daher die Option auf, einzelne Zimmer mithilfe klimafreundlicher Photovoltaik und einer Elektroheizung zu beheizen. In unserem Beispiel geht es um ein Badezimmer, das jeden Tag für zwei Stunden mithilfe einer Elektroheizung beheizt wird.

Um aber herauszufinden, welche Kostenersparnis mit einer Elektroheizung mit Photovoltaik für einzelne Zimmer möglich ist, müssen wir zunächst wissen, was der Betrieb einer strombetriebenen Heizung für diesen Raum allein kostet. Hierfür gilt die Faustformel:

• Direktheizung: kW (Heizung) x tägliche Betriebsstunden = Energieverbrauch pro Tag
• Speicherheizung: kW (Heizung) x tägliche Betriebsstunden = Energieverbrauch pro Tag/2
• Energieverbrauch pro Tag x Strompreis/kWh = Betriebskosten für einen Tag
• Betriebskosten für einen Tag x 365 (bzw. Betriebstage im Jahr) = jährliche Betriebskosten

Achtung: Dieses Szenario ist darauf ausgelegt, dass die Elektroheizung jeden einzelnen Tag 24 Stunden voll betrieben wird. Man kann das Ergebnis auch durch zwei teilen, um eine realistischere Zahl zu erhalten.

• Die Elektroheizung im Badezimmer ist allerdings nur wenige Stunden pro Tag im Betrieb. Wir gehen von zwei Stunden an 350 Heiztagen im Jahr aus.

Beispielrechnung: Die elektrische Fußbodenheizung benötigt 100 kWh/qm. Das zu beheizende Badezimmer hat 8 qm. Es werden also 800 W beziehungsweise 0,8 kW für den Raum benötigt.

Da die PV-Anlage aus o. g. Beispiel einen Jahresertrag von 10.000 kWh hat, ist es ohne Probleme möglich, das Badezimmer von 8 qm mit der elektrischen Fußbodenheizung allein mit Photovoltaik zu beheizen. Dies gilt auch, obwohl es sich um ein vereinfachtes Beispiel handelt.

Brennstoffzellen erzeugen Wärme und Strom. Dies funktioniert durch eine Reaktion aus Wasserstoff und Sauerstoff. Den Wasserstoff hierfür generieren Brennstoffzellen aus Erdgas. Allerdings erzeugt die Brennstoffzellenheizung nur dann Strom, wenn sie auch Wärme produziert. Im Sommer wird jedoch kaum Wärme benötigt, denn die Sonne scheint mehr und intensiver. Da kann es sinnvoll sein, wenn die PV-Anlage die Stromproduktion übernimmt. Zum Erwärmen der Räume trägt sie aber in dieser Kombination nichts bei.

Bei dieser Kombination ist mit Holzheizung eher eine Pelletheizung gemeint. Diese verfeuert Holzpresslinge, die sogenannten Pellets. Dieser Prozess ist vergleichsweise klimafreundlich, benötigt aber Strom. Diesen kann – ebenfalls klimafreundlich – die PV-Anlage liefern. Es handelt sich dabei um durchschnittlich 240 bis 680 kWh im Jahr. Das kann auch von einer kleineren Solaranlage abgedeckt werden.

Bei der Kombination aus Photovoltaik und Gasheizung handelt es sich in gewisser Weise um eine Hybridheizung. Der einzig sinnvolle Einsatz von PV in Verbindung mit einer fossilen Gasheizung ist aber der, dass die Anlage PV-Strom zum Betrieb der Gasheizung liefert. Denn sie benötigt für den Betrieb der Heizungspumpe Strom, der sich mithilfe von Solarenergie sehr günstig und zudem klimafreundlich beschaffen ließe. Außerdem könnte das Heizsystem durch die Herstellung von Warmwasser mithilfe eines PV-betriebenen Heizstabs unterstützt werden.

Das Prinzip bei der Verbindung aus Ölheizung und Photovoltaik ähnelt dem mit der Gasheizung: Der Solarstrom sorgt für den Betrieb der Heizungsanlage. Diese Kosten können Hausbesitzer auf umweltfreundliche Weise einsparen.

Geht es um die Kombination einer Photovoltaik-Anlage mit einem Heizsystem und einem Speicher, muss man differenzieren, um was für einen Speicher es sich handelt: Pufferspeicher oder Batteriespeicher?

• Pufferspeicher: Zweck dieser Variante ist das Speichern von Wärme. Hier können sogar die Überschüsse an Wärme aus verschiedenen Systemen zusammengeführt werden. Hier kann zum Beispiel auch das Heizen mit Solar, sprich: die Solarthermie, einen wichtigen Beitrag leisten. Eine Photovoltaik-Heizung lässt sich, zumindest für Warmwasser, hier mithilfe eines Heizstabs umsetzen. Denn dieser ist elektrisch angetrieben und erzeugt Wärme. Im Bereich Brauchwasser kann die Sonnenenergie also, vor allem im Sommer, maßgeblich unterstützen.
• Batteriespeicher: In diesem speichert die Photovoltaikanlage den Strom vom Dach ein, der nicht ins Stromnetz eingespeist oder direkt verbraucht wird. Der Vorteil, wenn man die Heizung mit der PV-Anlage verbinden möchte: Die Nutzung des Stroms durch das Heizsystem ist mit einem Stromspeicher auch dann möglich, wenn die Sonne nicht scheint. Wärmepumpen oder auch fossil betrieben Systeme können dann den gespeicherten Solarstrom nutzen. So lässt sich mithilfe des Solarstroms die zugekaufte Heizenergie reduzieren.

Das Heizen mit Photovoltaikanlagen verursacht im Grunde nur Kosten im Zusammenhang mit der Anlagenanschaffung und der Stromgestehung. Die Photovoltaik-Kosten für die Anschaffung werden dabei über 20 Jahre aufgeteilt betrachtet. Die Stromgestehungskosten liegen bei rund 8 Cent pro Kilowattstunde. Dieser Preis ist aufzuwenden – kann aber durchaus mit eingespartem Strom aus dem Netz, der zum Betrieb von Wärmepumpe und Co. benötigt würde und viel teurer ist, verrechnet werden. Das senkt die Stromkosten. Weiterhin gibt es auf eingespeisten Strom-Überschuss eine Einspeisevergütung in Höhe von 8,6 Cent pro Kilowattstunde.

Solarmodule bieten eine gute Möglichkeit, zur Erzeugung von klimafreundlicher Heizwärme im Haushalt beizutragen. Außerdem können die erneuerbaren Energien dazu beitragen, Kosten zu senken und sich deutlich unabhängiger von Preissteigerungen zu machen. 

Weiterhin gab es in den letzten Jahren einen deutlichen Preisrückgang bei Photovoltaik-Anlagen. Für Hausbesitzer sind also deutlich höhere Erträge möglich. Zwar ist eine Photovoltaikanlage nicht primär zum Heizen gedacht, von einer richtigen Solarheizung kann nicht die Rede sein. Aber die Unterstützungsleistung durch Solarstrom ist nicht zu unterschätzen.

Besonders sinnvoll ist eine Photovoltaikanlage in Kombination mit einem Stromspeicher. Denn er ermöglicht das zeitversetzte Nutzen der Energie. So können andere Heizungssysteme, die Strom benötigen, auch in Zeiten ohne Sonnenschein unterstützt werden.