Nutzung von Solarstrom zur WärmeerzeugungDie Basis
Die Voraussetzungen für die Nutzung von Solarstrom zur Wärmeerzeugung sind bereits heute in vielen Gebäuden gegeben: Benötigt werden eine Ölheizung mit Wärmespeicher sowie eine Photovoltaik-Anlage.
Nutzung von Solarstrom zur WärmeerzeugungWelche Produkte werden zur Ergänzung der Ölheizung benötigt?Intelligente Ansteuerung und elektrischer Wärmeerzeuger
Viele Heizgerätehersteller (Website oder pdf) bieten Produkte mit zugehörigen Regelungen an, die Solarstromanlage und Ölheizung intelligent miteinander verknüpfen.
Als elektrischer Wärmeerzeuger kann im einfachsten Fall ein Heizstab genutzt werden. Ähnlich wie ein Tauchsieder wandelt der Heizstab Strom in Wärme um. Er wird in den wassergefüllten Wärmespeicher der Heizungsanlage eingebaut.
Gleichfalls möglich, wenn auch teurer, sind hybride Lösungen aus Brennwertgerät und Wärmepumpe. Zur Nutzung von Solarstromüberschüssen bietet sich besonders die Kombination aus Öl-Brennwertgerät und Trinkwasserwärmepumpe an.
Einige Produktbeispiele:
Buderus Logatherm WPT270.3 Warmwasserspeicher mit integrierter Wärmepumpe
MHG VT3131 Warmwasser-Wärmepumpe
Vaillant aroSTOR VWL BM 290/4
Warmwasserwärmepumpe
Viessmann Vitocal 262-A Warmwasser-Wärmepumpe
Viessmann Vitocell 100-B (CVE)
Weishaupt Trinkwasser-Wärmepumpe WWP T
Wolf Warmwasser-Wärmepumpe SWP
Beispiele für universale Ansteuerungen:
Sunny Home Manager
Solar-Log & Smart Plug / Smart Relais
Nutzung von Solarstrom zur Wärmeerzeugung Ergebnisse 1
Die Auswertung von neun Ein- und Zweifamilienhäusern ergibt, dass mit der Nutzung von eigenem Solarstrom für die Wärmeversorgung interessante Ergebnisse erzielt wurden:
So konnten jährlich zwischen 196 und 2.569 Kilowattstunden (kWh) Solarstrom für die Wärmeversorgung genutzt werden. Dies entspricht dem Energieinhalt von 19 bis 255 Litern Heizöl.
Warum differieren die Ergebnisse der betrachteten Gebäude so stark?
Die intelligente Ansteuerung des Elektroheizers nutzt nur solche Solarstrommengen zur Wärmeversorgung, die sonst nicht im eigenen Haus hätten genutzt werden können. Daher fällt die Solarstromunterstützung der Wärmeversorgung in Gebäuden mit größerer Photovoltaik-Anlage und geringerem Solarstromeigenverbrauch (also Gebäuden mit einem größeren Solarstromüberschuss) höher aus.
Nutzung von Solarstrom zur Wärmeerzeugung Ergebnisse 2
Die im Haus genutzte Solarstrommenge konnte im Mittel von 1.589 auf 2.829 kWh/Jahr erhöht werden.
Der Solarstrom-Eigenverbrauchsanteil, das heißt der im Haus genutzte Anteil des selbstproduzierten Solarstroms, wurde so durchschnittlich von 27 auf 48 Prozent gesteigert.
Die Netzeinspeisung von Solarstrom wurde um durchschnittlich 29 Prozent reduziert (von 4.281 auf 3.041 kWh).
Nutzung von Solarstrom zur WärmeerzeugungGebäudebezogene Infos und Ergebnisse
Weitere Praxisbeispiele mit Öl-PV-Heizung
Nutzung von Solarstrom zur WärmeerzeugungFinanzieller Vorteil nach Ende der Einspeisevergütung
Kommt bei der Öl-PV-Heizung ein vergleichsweise kostengünstiger elektrischer Heizstab zum Einsatz, liegen dessen Wärmegestehungskosten auf Höhe der EEG-Einspeisevergütung, die der Anlagenbetreiber im Falle der Netzeinspeisung erhalten würde. Bei neuen PV-Anlagen sind dies derzeit rund 12 Cent je kWh, bei älteren PV-Anlagen mehr. Zum Vergleich: Die Wärmegestehungskosten beim Ölheizkessel liegen derzeit bei 7 bis 9 Cent je kWh Wärme.
Fazit: Wird eine einfache Heizpatrone für die Öl-PV-Heizung genutzt, wird das System aus rein finanzieller Sicht für Hausbesitzer erst mit Ende der EEG-Einspeisevergütung für den selbsterzeugten PV-Strom interessant. Das wird für die ersten PV-Anlagenbetreiber ab dem Jahr 2021 der Fall sein.
Photovoltaik-Anlage auf dem GaragendachPraxisbeispiel Bremerhaven (4 Kurzvideos, 12 Seiten)Familie Skusa nutzt Solarstrom zur Wärmeerzeugung
Der Ertrag einer Photovoltaik-Anlage ist vor allem von Ihrer Größe und Ihrer Ausrichtung abhängig. Bei unserem Praxisbeispiel im Nordosten Bremerhavens, unweit der Wesermündung, wurde die Photovoltaik-Anlage daher auf dem Dach der Garage montiert.
Das Haus selbst wurde im Jahr 2013 energetisch modernisiert. Zur Energieversorgung tragen auch eine Ölheizung sowie Solarthermie-Kollektoren bei.
Praxisbeispiel BremerhavenDie Photovoltaik-Anlage
Auf dem Dach der Garage befindet sich die nach Südwesten ausgerichtete Photovoltaik-Anlage. Sie umfasst eine Fläche von 26 Quadratmetern und hat eine Peak-Leistung von 4,41 Kilowatt.
Eine Herausforderung bei der Nutzung von Sonnenstrom besteht darin, dass dieser nicht immer bedarfsgerecht zur Verfügung steht. Wenn zum Beispiel an sonnigen Tagen mehr Strom produziert als verbraucht wird, entstehen Überschüsse.
Praxisbeispiel BremerhavenSo kommt der Strom vom Dach ins Haus
Damit der Photovoltaik-Strom überhaupt von Haushaltsgeräten, vom Heizstab oder für die Einspeisung ins öffentliche Netz genutzt werden kann, wird ein Wechselrichter benötigt. Dieser wandelt den Gleichstrom der Photovoltaik-Module in Wechselstrom um.
Praxisbeispiel BremerhavenDie Heizungsanlage
Der 2013 eingebaute Öl-Brennwertkessel nutzt den eingesetzten Brennstoff mit bis zu 97 Prozent fast vollständig aus. Das sorgt beim Betrieb für einen deutlich geringeren Verbrauch.
Zusammen mit der zeitgleich installierten Solarthermie-Anlage konnte im Zuge der Modernisierung so eine Verringerung des Heizölbedarfs um 37 Prozent erreicht werden. Durch die Nutzung der Öl-Photovoltaik-Heizung wird sich diese Einsparung nun weiter vergrößern.
Praxisbeispiel BremerhavenDer Wärmespeicher
Das zentrale Element der Hybridheizung ist der im Keller befindliche Speicher. Hier wird die Wärme, die die Solarthermie-Kollektoren liefern, bevorratet, bis sie verbraucht wird. Reicht die Sonnenwärme nicht aus, speist die Öl-Brennwertheizung die benötigte Energie ein.
Der Heizstab, der nun zusätzlich in den Speicher eingebaut wurde, eröffnet eine weitere Option zur Nutzung erneuerbarer Energie. Er kann Strom aus der Photovoltaik-Anlage zur Wärmeerzeugung einsetzen, der sonst nicht im Haus genutzt werden könnte.
Praxisbeispiel BremerhavenDie Steuerung
Die Steuerung regelt den Betrieb des Heizstabs und schaltet diesen ein, wenn die Photovoltaik-Anlage mehr Strom produziert als im Haus gerade benötigt wird.
Praxisbeispiel Bremerhaven Ergebnisse 1 Juni 2017 bis Mai 2018
Im betreffenden Zeitraum konnten 510 Kilowattstunden (kWh) Solarstrom mit Hilfe des Heizstabs in Wärme umgewandelt werden.
Dies entspricht dem Energieinhalt von 51 Litern Heizöl.
Praxisbeispiel Bremerhaven Ergebnisse 2 Juni 2017 bis Mai 2018
Im betreffenden Zeitraum hat die Photovoltaik-Anlage 3.872 Kilowattstunden (kWh) Strom erzeugt.
Ohne die Nutzung von Solarstrom zur Wärmeversorgung hätten davon nur 1.041 kWh (27 Prozent) im Haus genutzt werden können, die restlichen 2.831 kWh wären im öffentlichen Stromnetz gelandet.
Durch die ergänzende Nutzung von Solarstrom zur Wärmeversorgung konnten nun zusätzliche 510 kWh Strom im Haus genutzt werden und nur noch 2.321 kWh mussten ins Netz eingespeist werden.
Praxisbeispiel Ense (5 Kurzvideos, 12 Seiten)Familie Wellie nutzt Solarstrom zur Wärmeerzeugung
Das 1978 errichtete Zweifamilienhaus in Ense am nördlichen Rand des Sauerlands hat eine Wohnfläche von 180 Quadratmetern. An Fassade und Dach wurden 2005 und 2016 energetische Maßnahmen durchgeführt.
Zur Energieversorgung tragen eine Ölheizung, ein wassergeführter Pelletofen sowie eine Photovoltaik-Anlage bei.
Praxisbeispiel EnseDie Photovoltaik-Anlage
Auf dem Dach des Hauses befindet sich die nach Süden ausgerichtete Photovoltaik-Anlage. Sie umfasst eine Fläche von 53 Quadratmetern und hat eine Peak-Leistung von 5,76 Kilowatt.
Eine Herausforderung bei der Nutzung von Sonnenstrom besteht darin, dass dieser nicht immer bedarfsgerecht zur Verfügung steht. Wenn zum Beispiel an sonnigen Tagen mehr Strom produziert als verbraucht wird, entstehen Überschüsse.
Praxisbeispiel EnseSo kommt der Strom vom Dach ins Haus
Damit der Photovoltaik-Strom überhaupt von Haushaltsgeräten, vom Heizstab oder für die Einspeisung ins öffentliche Netz genutzt werden kann, wird ein Wechselrichter benötigt. Dieser wandelt den Gleichstrom der Photovoltaik-Module in Wechselstrom um.
Praxisbeispiel EnseDer Wärmespeicher
Das zentrale Element der Hybridheizung ist der im Keller befindliche 750-Liter-Speicher. Hier wird die Wärme, die für die Trinkwassererwärmung benötigt wird oder die vom wassergeführten Pelletofen stammt, bevorratet, bis sie verbraucht wird.
Der Heizstab, der nun zusätzlich in den Speicher eingebaut wurde, eröffnet eine weitere Option zur Nutzung erneuerbarer Energie. Er kann Strom aus der Photovoltaik-Anlage zur Wärmeerzeugung einsetzen, der sonst nicht im Haus genutzt werden könnte.
Praxisbeispiel EnseDie Steuerung
Die Steuerung regelt den Betrieb des Heizstabs und schaltet diesen ein, wenn die Photovoltaik-Anlage mehr Strom produziert als im Haus gerade benötigt wird.
Praxisbeispiel Ense Ergebnisse 1 Mai 2017 bis April 2018
Im betreffenden Zeitraum konnten 1.503 Kilowattstunden (kWh) Solarstrom mit Hilfe des Heizstabs in Wärme umgewandelt werden.
Dies entspricht dem Energieinhalt von 149 Litern Heizöl.
Praxisbeispiel Ense Ergebnisse 2 Mai 2017 bis April 2018
Im betreffenden Zeitraum hat die Photovoltaik-Anlage 5.060 Kilowattstunden (kWh) Strom erzeugt.
Die im Haus genutzte Solarstrommenge konnte um 1.503 kWh erhöht werden. Der Solarstrom-Eigenverbrauchsanteil, das heißt der im Haus genutzte Anteil des selbstproduzierten Solarstroms, wurde so durchschnittlich von 23 auf 53 Prozent gesteigert.
Die Netzeinspeisung von Solarstrom wurde um 39 Prozent reduziert (von 3.885 auf 2.382 kWh).
Praxisbeispiel Ense Ergebnisse 3 Die Summe der Balken stellt den monatlichen Solarstromertrag dar:
Praxisbeispiel Ense Ergebnisse 4
Praxisbeispiel Oberaudorf (3 Seiten)Familie Kühn nutzt Solarstrom zur Wärmeerzeugung
Das 1993 errichtete Zweifamilienhaus in Oberaudorf im Landkreis Rosenheim hat eine Wohnfläche von ca. 190 Quadratmetern.
Zur Energieversorgung tragen eine Ölheizung, ein Kachelofen, eine Solarthermie-Anlage sowie eine Photovoltaik-Anlage bei.
Praxisbeispiel Oberaudorf Ergebnisse 1 August 2017 bis Juli 2018
Im betreffenden Zeitraum konnten 2.569 Kilowattstunden (kWh) Solarstrom mit Hilfe des Heizstabs in Wärme umgewandelt werden. Dies entspricht dem Energieinhalt von 255 Litern Heizöl.
Praxisbeispiel Oberaudorf Ergebnisse 2 August 2017 bis Juli 2018
Im betreffenden Zeitraum hat die Photovoltaik-Anlage 11.405 Kilowattstunden (kWh) Strom erzeugt.
Die im Haus genutzte Solarstrommenge konnte um 2.569 kWh erhöht werden. Der Solarstrom-Eigenverbrauchsanteil, das heißt der im Haus genutzte Anteil des selbstproduzierten Solarstroms, wurde so durchschnittlich von 18 auf 40 Prozent gesteigert.
Die Netzeinspeisung von Solarstrom wurde um durchschnittlich 27 Prozent reduziert (von 9.405 auf 6.836 kWh).
Praxisbeispiel Lenzkirch (4-Seiten)Familie Schropp nutzt Solarstrom zur Wärmeerzeugung
Das 1964 erbaute Mehrfamilienhaus von Familie Schropp steht in Lenzkirch, einer Gemeinde im Hochschwarzwald.
Schon 1977 hat Familie Schropp für die Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung eine 12 m² große Solaranlage installiert, die 2006 erneuert wurde.
Zehn Jahre später folgte eine Photovoltaik-Anlage mit 45 m² und ein Stromspeicher mit 7,4 kWh.
Im Modellvorhaben „Öl-PV-Heizung“ von IWO und dem Technologie-Anbieter shine nutzt sie den selbst erzeugten Solarstrom durch die intelligent gesteuerte Verzahnung mit der Wärmeversorgung
nun
noch stärker im eigenen Haus statt ihn in das Stromnetz einzuspeisen.
Praxisbeispiel LenzkirchDer Stromspeicher
Der Stromspeicher besitzt eine Kapazität von 7,4 kWh. Mit seiner Hilfe ist es möglich, Solarstromüberschüsse, die z. B. Mittags anfallen, auch noch am Abend / in der Nacht im Haus zu nutzen.
Die Kapazität von 7,4 kWh reicht bei diesem Modellvorhaben jedoch noch nicht aus, um sämtliche Stromüberschüsse für eine spätere Nutzung zwischenspeichern zu können.
Die Solarstrommengen, die trotz Stromspeicher ins Netz eingespeist werden müssten, können von der intelligent gesteuerten Öl-PV-Hybridheizung zur Wärmeerzeugung genutzt werden.
Praxisbeispiel Lenzkirch Ergebnisse 1 Mai 2017 bis April 2018
Im betreffenden Zeitraum konnten 2.115 Kilowattstunden (kWh) Solarstrom mit Hilfe des Heizstabs in Wärme umgewandelt werden. Dies entspricht dem Energieinhalt von 210 Litern Heizöl.
Praxisbeispiel Lenzkirch Ergebnisse 2 Mai 2017 bis April 2018
Im betreffenden Zeitraum hat die Photovoltaik-Anlage 6.738 Kilowattstunden (kWh) Strom erzeugt.
Die im Haus genutzte Solarstrommenge konnte um 2.115 kWh erhöht werden. Der Solarstrom-Eigenverbrauchsanteil, das heißt der im Haus genutzte Anteil des selbstproduzierten Solarstroms, wurde so durchschnittlich von 49 auf 80 Prozent gesteigert.
Die Netzeinspeisung von Solarstrom wurde um durchschnittlich 61 Prozent reduziert (von 3.440 auf 1.325 kWh).
