PV-Überschussstrom für Warmwasserbereitung – ja oder nein?

Leserbrief und Stellungnahme drehen sich um den Beitrag „Gebäudeversorgung solarelektrisch“ aus der tab 7+8/2024 (S. 23ff.).
Bild: tab

Zunächst der Leserbrief – Verfasser ist Ralf Krug, Beratender Ingenieur IngKH vom Ingenieurbüro IRE-Gießen

„Die Darstellung der ‚solarelektrischen Gebäudeheizung‘ als effizientes Heizsystem löst bei uns Entsetzen aus!
Darin wird eine Stromanwendung - Widerstandsheizung - propagiert, die völlig uneffektiv ist. Die weitaus bessere Lösung sind Wärmepumpen, weil sie um Faktor 2 bis 5 (im Mittel etwa 3,5) effektiver sind. Mit anderen Worten: Statt zwei Häuser mit Widerstandsheizung können mit der gleichen Strommenge sieben Häuser mit Wärmepumpe geheizt werden!
Aus unserer Sicht ist es weitestgehend unerheblich, ob der verwendete Strom Solarstrom oder anderer Grünstrom ist. Regenerativ erzeugter Strom ist auf absehbare Zeit knapp, z. B. weil Dachflächen oder Windkraftstandorte begrenzt sind. Zusätzliche Stromanwendungen wie im Wärmebereich oder bei der Elektromobilität verschärfen das. Ineffiziente Systeme unkritisch zu beschreiben ist nicht hilfreich.
Die Kombination von Solarstrom und Widerstandsheizung ist besonders problematisch. In der Heizperiode ist das Angebot von Solarstrom bescheiden, gerade in den Wintermonaten wird zusätzlicher Strom benötigt. Die nötigen Strommengen sind erheblich und kommen überwiegend aus konventionellen Kraftwerken. Die Aussage ‚Bilanziell energieautark‘ ist irreführend, die Aussage ‚Jahresarbeitszahl 6,38‘ ist ein Taschenspielertrick. Unterm Strich ist die Kombination von Solarstrom und Widerstandsheizung klimaschädlicher als ein Gaskessel!
Auch die Darstellung ‚lediglich 405 € Energiekosten‘ ist irrefühend. Die Preise für Stromeinspeisung und Strombezug sind eine Momentaufnahme. Einspeiseerlöse von 8.361 € für 56.434 kWh, also 14,8 ct/kWh, sind ohne Energiepreiskrise unrealistisch. Strombezug in den Wintermonaten dürfte mittelfristig teuer werden.
Ein weiteres Manko ist die fehlende Kühloption der Widerstandsheizung. Mit Wärmepumpen dagegen ist mit geringem Mehraufwand eine sommerliche Kühlung realisierbar. Sicherlich gibt es Ausnahmesituationen, nämlich Zeiten mit nicht anderweitig nutzbarem Solarstrom Aber nur in diesen Zeiten ist Widerstandsheizung ein Option!“

Dipl.-Ing. Ralf Krug, Gießen

Dazu die Stellungnahme zum Leserbrief von Seiten my-PV:

„PV-Heizstab oder Wärmepumpe: Was ist sinnvoller für Warmwasser?

Hier ein paar Überlegungen zu der Frage: Wärmepumpen machen aus einer Kilowattstunde (kWh) Strom etwa 3 kWh Wärme. Somit kommen 2 kWh an Umweltenergie hinzu. Dieses Verhältnis ist mehr oder weniger konstant und unveränderbar.
Bei Photovoltaikwärme ergibt sich der Anteil der Umweltenergie aus der Größe der PV-Anlage. Bei entsprechender Dimensionierung kann ein PV-Heizstab somit leicht ein besseres Verhältnis erzielen als eine Wärmepumpe. Zudem ist es in Zeiten mit zu wenig Solarertrag keineswegs zwingend notwendig, die Restwärmemenge durch Verwendung von Netzstrom einzubringen. my-PV bietet zwar diese Option, aber praktisch kann jeder andere Wärmeerzeuger auch die Nachheizung übernehmen, wodurch die Wärmeerzeugung, je nach Art der Heizung, so gut wie komplett ohne Netzstrom erfolgen kann. Davon abgesehen ist ein Heizstab in der Anschaffung günstig und außerdem sehr wartungsarm. Die Technik ist zuverlässig und arbeitet über Jahre hinweg ohne Verluste.
Welche Lösung besser ist, hängt davon ab, was man als ‚besser‘ definiert. Geht es primär darum, Überschussstrom zur Warmwasserbereitung zu nutzen, ist die Wirtschaftlichkeit eines Heizstabes sehr hoch. Und schließlich kann ein stufenlos geregelter Heizstab den Photovoltaiküberschuss absolut präzise verwenden, egal ob es 253 oder 1000 W sind. Eine Wärmepumpe kann das nicht. Unsere Meinung ist daher sonnenklar und geht eindeutig in Richtung Heizstab mit Photovoltaik.

Jahresarbeitszahl einer solarelektrischen Heizung

Genau wie bei Wärmepumpen beschreibt die Jahresarbeitszahl (JAZ) den Faktor Wärmeerzeugung zu Netzbezug (ohne Haushaltsstromverbraucher). Während eine Wärmepumpe jedoch zusätzlich Energie aus der Umwelt aufnimmt, stammt die Energie für die my-PV Produkte von der Sonne. Der große Vorteil ist, dass nun Elektrizität statt Wärme zur Energieverteilung verfügbar ist. ‚Kabel statt Rohre‘ machen das System ungleich einfacher und kostengünstiger. Eine Eigenschaft, die sich auch in den Wartungskosten deutlich auswirkt.
Dank des intelligenten Überschussmanagements bezieht der AC•THOR [PV-Strom-Verteilungsmanagementsystem, Anm. d. Red.] dabei weniger Strom aus dem öffentlichen Netz, als es bei Wärmepumpen der Fall ist. Für alle, die ein Haus bauen oder renovieren wollen, bietet der AC•THOR ein beträchtliches Einsparpotenzial: Die Haustechnik lässt sich auf kleinstem Raum installieren und im Vergleich zu Wärmepumpen spart man bis 30 % der Anschaffungs- oder Betriebskosten.

Wartungsaufwand und Handwerkermangel

Der zunehmende Mangel an Fachhandwerkern wird immer weiter offensichtlich und spürbar. Eine Wärmepumpe, die jährlich laut Herstellerangaben um 500 € gewartet werden muss, benötigt aber zusätzliche Kapazitäten im Fachhandwerk. Woher diese Kapazitäten kommen werden, bleibt offen.
Dagegen bietet die effiziente und wartungsfreie Technik der Widerstandsheizung mit elektrischen Heizdrähten klar andere Tendenzen – die Enttechnisierung der Haustechnik sei hier als Schlagwort genannt.

Kühlung mit Spitzen in der PV-Erzeugung decken

Eine Widerstandsheizung kann nicht kühlen, das ist richtig. Eine Wärmepumpe aber auch nicht wirklich, sie kann maximal die Temperatur um 2 bis 3 Grad Celsius absenken. Mehr geht nicht, denn sonst gibt es Kondensation an den Leitungen. Wichtig für ein effizientes Kühlen ist auch das Entfeuchten (Stichwort Behaglichkeit und Zusammenhang Temperatur und Luftfeuchtigkeit). Da ist eine günstige Alternative mit der Klimaanlage das probate Mittel: Gekoppelt mit Photovoltaikstrom, der im Überschuss während der heißen Tage zur Verfügung steht, ist die Klimaanlage super effizient. Denn nur bei Sonnenschein oder zumindest untertags besteht der Bedarf der Kühlung. Dieser Überschuss an PV-Strom kann mit herkömmlichen Klimageräten effizient am Ort der Erzeugung genutzt werden. Somit auch wieder ein Punkt für die Netzentlastung und eine Erhöhung des Eigenverbrauchs. 

Eine eierlegende Wollmilchsau?

Abschließend ist es uns wichtig zu erwähnen, dass es nicht die perfekte Standardlösung für alle Anwendungen gibt. my-PV stellt klar, dass ein solarelektrisches Direktheizsystem wie beim solarelektrischen Firmengebäude nur bei einer Gebäudehülle mit einem Heizwärmebedarf bis 45 kWh/m²a Sinn macht. Genauso ehrlich sollte gesagt werden, dass eine Wärmepumpe bei einem gut gedämmten Gebäude überdimensioniert ist. Das belegt folgende Grafik: Für die 4.000 kWh an Energie in einem thermisch sanierten oder neu gebauten Einfamilienhaus ist eine Wärmepumpe in der Anschaffung zu teuer – die Amortisation kann sich durch den geringen Energieverbrauch nicht ausgehen.

Bild: my-PV

Wichtig bei einer solarelektrischen Heizung überdies: Die PV-Anlage muss groß genug dimensioniert sein, dass auch im Winter genügend Erträge aus der PV-Anlage zur Heizungsunterstützung bereitstehen. Und die PV-Anlage sollte – sofern möglich – auch vertikal bzw. fassadenintegriert verbaut sein.“

Tobias Fuchslechner, my-PV GmbH