Heizen mit Photovoltaik und Heizstab – so funktioniert’s!

Die Kopplung von Heizstab und PV-Anlage ist eine vergleichsweise günstige Möglichkeit, über Solarenergie Wärme zu erzeugen und so den Eigenverbrauch zu steigern. Das Funktionsprinzip kennen Sie aus Ihrer Küche.

Wann lohnt sich ein Heizstab in Verbindung mit einer PV-Anlage?

Die Einspeisevergütung für Photovoltaik-Anlagen nimmt immer weiter ab. Im Januar 2022 lag sie für Anlagen mit einer Leistung von 1–10 kWp bei 6,83 Cent pro kWh, sechs Monate später waren es nur noch 6,23 Cent pro kWh. Zum Vergleich: Im Januar 2018 lag der Vergütungssatz noch bei 12,2 Cent pro kWh und fiel damit doppelt so hoch aus. In dem Spektrum von 1 – 10 kWp bewegen sich viele Bestandsanlagen auf Einfamilienhäusern. Vor allem ihre Eigentümer merken gerade, dass sich mit der Einspeisevergütung immer weniger Geld verdienen lässt. Daher wird der Eigenverbrauch des selbstproduzierten Solarstroms immer attraktiver.

Um Ihre PV-Anlage wirtschaftlich optimal zu nutzen, sollten Sie also möglichst viel Ihres Stromes selbst verbrauchen. Dazu können Sie beispielsweise einen Stromspeicher nutzen, der überschüssigen Strom zwischenspeichert. Auch eine Wallbox, mit der Sie Ihr Elektroauto schnell und bequem zuhause laden, lässt sich mit der PV-Anlage koppeln.

Eine dritte Möglichkeit besteht darin, Heizstab und Photovoltaik für die Warmwasseraufbereitung zu nutzen. Dabei geht es nicht um Solarthermie – sie nutzt die Sonnenenergie direkt, um Wasser zu erwärmen. Nein, die Rede ist von regelbaren Heizstäben, die in einen Pufferspeicher – für Brauch-oder Trinkwasser – eingesetzt werden und ebenfalls direkt mit Ihrer PV-Anlage verbunden sind.

Im Sommer spielt die Kombination aus PV-Anlage und Heizstab ihre Vorteile optimal aus.

Wie funktioniert ein Heizstab, der von einer PV-Anlage betrieben wird?

Der Heizstab ist eine relativ einfache und kostengünstige Möglichkeit, Ihren Solarstrom zur Wärmeerzeugung einzusetzen. Die elektrische Energie wird in thermische Energie umgewandelt, die dann als Warmwasser für die Heizung oder für die Dusche zur Verfügung steht. Das Element kostet im Schnitt zwischen 500 und 1.000 Euro und lässt sich bei modernen Wasserspeichern einfach nachrüsten.

Dabei funktioniert der Heizstab selbst wie ein Tauchsieder, wie Sie ihn vielleicht vom Camping kennen. Auch Wasserkocher und Poolheizungen nutzen dasselbe Prinzip. Das zentrale Element ist die sogenannte Heizwendel, die durch Strom aufgeheizt wird. Die Wärme überträgt sich dann auf das Wasser. Abhängig vom gewählten Speicher wird das Wasser zum Heizen eingesetzt oder im Haushalt verbraucht.

Viele Speicher sind bereits für den Einbau von Heizstäben und damit für das Prinzip „Power to Heat“ vorbereitet. Sie besitzen an der Unterseite einen entsprechenden Anschluss, in den der Heizstab eingesetzt oder eingeschraubt wird. Allerdings müssen Sie beim Kauf auf die Anschlussart (Gewinde bzw. Flansch) und die Eintauchlänge achten. Auch die Leistungsstufe sollte zu Ihrem Pufferspeicher passen, informieren Sie sich darüber vorab.

Regelung stimmt PV-Anlage und Heizstab aufeinander ab

Um mit Photovoltaik einen Heizstab zu betreiben, können Sie ungeregelte und geregelte Modelle verwenden. Die erste Kategorie kennt nur zwei Zustände: an oder aus. Da sie entweder unter Volllast laufen oder gar nicht, bedeutet das in der Praxis: Reicht der Strom aus der PV-Anlage nicht aus, bleibt der Heizstab kalt. Alternativ muss die Lücke durch zusätzlichen Netzstrom geschlossen werden.

Empfehlenswerter sind Kombinationen aus Heizstab und PV-Anlage mit einer Regelung. Die Stufen können beispielsweise 200 Watt, 500 Watt oder 1.000 Watt betragen. Je mehr Stufen vorhanden sind, desto genauer lässt sich auch die Leistung einstellen. Wärmeproduktion und der zur Verfügung stehende Stromüberschuss lassen sich so besser aufeinander abstimmen. Der Heizstab springt auch dann an, wenn nur ein Teil der Maximalleistung vorhanden ist. Am besten funktionieren dabei Heizstäbe, die stufenlos regelbar sind.

Heizstäbe lassen sich häufig relativ einfach in Pufferspeichern nachrüsten.

Optimale Steuerung durch Energiemanagementsystem

Besonders effizient ist die Kombination aus PV-Anlage und Heizstab, wenn die Regelung durch ein intelligentes Energiemanagementsystem übernommen wird. Das System überwacht, wie viel Strom die PV-Anlage produziert, wie hoch der Stromverbrauch des Haushalts ist und wie viel zusätzlicher Netzstrom benötigt wird. Die jeweiligen Energieflüsse werden dann optimal aufeinander abgestimmt.

Zudem können Sie über Ihr Energiemanagementsystem konfigurieren, wofür Sie Ihren lokalen PV-Überschuss einsetzen möchten und die Reihenfolge der Verbraucher*innen priorisieren. Ein denkbares Setup wäre: (1) Heimspeicher laden, (2) E-Auto über Wallbox laden, (3) Heizstab verwenden. Sie können (idealerweise) auch Schwellenwerte und „ergänzenden Netzbezug“ individuell einstellen. Hat beispielsweise Ihr Heizstab eine Mindestleistung von 2 kW, könnten Sie festlegen, dass er ab einem PV-Überschuss von 1,5 kW eingeschaltet wird, wenn Sie 25 % ergänzenden Netzstrom akzeptieren.

Abhängig vom Aufbau gibt es unterschiedliche Möglichkeiten, den Heizstab in Ihr häusliches Energienetz einzubinden. Dabei kommt es immer auf Ihr individuelles Setup an, weshalb pauschale Empfehlungen sehr schwer sind. Wenn der Heizstab direkt am Wechselrichter hängt, ist zum Beispiel eine Regelung nur möglich, wenn die Leitungsflüsse über den Hausanschlusspunkt bekannt sind. Bei Anlagen mit Energiemanagementsystem und Heimspeicher kann man mithilfe des Heizstabs theoretisch auch Energie aus dem Batterie- in den Wasserspeicher „umladen“. In der Praxis ist das aber meist nicht sinnvoll.

Wie viel kW sollte der Heizstab für meinen Pufferspeicher haben?

Wie viel kW der Heizstab tatsächlich benötigt, hängt davon ab, wie groß PV-Anlage und Pufferspeicher sind. Dabei gilt die Faustregel: Der Heizstab sollte so klein wie möglich, aber so groß wie nötig sein. Bei PV-Anlagen bis 6 kWp und einem Pufferspeicher von 250 L werden zum Beispiel eher Heizstäbe mit 2 kW Leistung verwendet, für größere Anlagen nimmt man 3 kW oder mehr.

Dazu kommt: Kleinere Heizstäbe bis 3 kW können an eine normale Steckdose angeschlossen werden. Heizstäbe mit mehr Leistung werden mehrphasig angeschlossen und erfordern eine andere Absicherung als ein Haushaltsstromkreis. Sie müssen in Deutschland durch einen Elektriker installiert werden. Es gibt außerdem auch Heizstäbe, die direkt an die PV-Anlage angeschlossen werden. Hier muss ebenfalls ein*e Fachmann*frau ran.

ASKOHEAT+: Der Heizstab für SENEC-PV-Anlagen

Wenn Sie Solarstrom erzeugen und nutzen möchten, bietet unser Tochterunternehmen SENEC die passenden Lösungen an. PV-Anlage, Wallbox, Heimspeicher und eine Stromcloud Speicher- und Cloud-Technologien lassen sich dabei optimal aufeinander abstimmen, um Ihren Eigenverbrauch zu steigern und in vielen Energiebereichen unabhängiger zu werden.

Der Heizstab ASKOHEAT+ lässt sich per Plug & Play in ein SENEC.home-System einbinden.

Mit dem ASKOHEAT+ ist ein Heizstab für die Systeme SENEC.Home V2/V2.1 und SENEC.Home V3 verfügbar. Damit Sie den Heizstab nutzen können, wird er mit dem Stromspeicher verbunden. Das geht ganz einfach per Plug & Play. Anhand des Überschusses aus der PV-Anlage ermittelt das Energiemanagementsystems des Heimspeichers, wann der ASKOHEAT+ das Brauchwasser erhitzt. Den Heizstab gibt’s in vier Ausführungen:

Fazit: Wie sinnvoll ist die Kopplung von PV-Anlage und Heizstab?

Diese Frage stellt sich, wenn Sie beabsichtigen, den Heizstab zur Unterstützung der Heizung einzubauen. Hierbei ist wichtig zu beachten, dass PV-Anlagen häufig im Winter nur wenig Strom liefern – also genau dann, wenn man eigentlich die Wärme benötigt. Auch mit einer guten Ausrichtung der PV-Anlage kann der Heizstab die Heizung zwar nicht ersetzen, aber immerhin ergänzen.

Deutlich lohnenswerter ist daher die Kombination aus Heizstab, PV-Anlage und Brauchwasser. Gerade bei kleineren Anlagen bis 10 kWp bietet das System eine gute Möglichkeit, den Solarstrom in Wärmeenergie umzuwandeln. Im Sommer oder generell an sonnigen Tagen können Sie das Wasser zum Duschen, Baden oder Händewaschen mit dem Heizstab erwärmen und der primäre Wärmeerzeuger bleibt ausgeschaltet.

Auch wenn Sie eine größere PV-Anlage (über 15 kWp) besitzen, bietet ein Heizstab einen Mehrwert. Denn gerade bei diesen Anlagen kann es vorkommen, dass die Leistung wegen Erzeugerspitzen ab und an abgeregelt werden muss. Der Heizstab springt in diesem Fall ein, damit die zur Verfügung stehende Energie nicht einfach verloren geht, sondern stattdessen genutzt werden kann.

Dazu kommt, dass sich Heizstäbe schon bei einer Differenz von 25 Cent pro kWh zwischen dem Preis für den bezogenen Netzstrom und der Einspeisevergütung rentieren. Bei Anschaffungskosten von 1.000 Euro egalisieren sich die Ausgaben bereits bei Verbrauch bei 4.000 kWh. Und die sind schnell erreicht. Ein Beispiel: Um Brauchwasser um 50 Grad Celsius zu erwärmen (etwa von 5° C auf 55° C oder von 10° auf 60° C) benötigen Sie 0,058 kWh pro Liter. Vier Personen benötigen im Schnitt 160 L, das macht 9,3 kWh pro Tag bzw. 3.400 kWh im Jahr allein dafür.

Die Vorteile also liegen auf der Hand: Wenn Sie mit eigenem Solarstrom heizen, sinken bei kleinen PV-Anlagen die Kosten für andere Energieträger, z. B. Erdgas. Bei größeren Anlagen können Sie Energie nutzen, die bislang einfach verpufft wäre. Zudem verbrauchen Sie weniger klimaschädliche Ressourcen. Und auch die einfache Installation/Nachrüstung, der geringe Wartungsaufwand und die vergleichsweise geringen Kosten machen Heizstäbe auch für Post-EEG-Anlagen interessant.