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Grundlagen

Heizen mit Photovoltaik - Darum lohnt sich die Kombination

Aufgrund der sinkenden Einspeisevergütung für Solarstrom und zu erwartender Preissteigerungen für fossile Energieträger, wird das Heizen mit Photovoltaik zunehmend attraktiv. Wir stellen die Vor- und Nachteile der Beheizung Ihres Hauses mit Solarstrom vor und bewerten mögliche Realisierungskonzepte. Sicher ist: Wer mehr Solarstrom nutzt, schont das Klima und vermeidet C02-Emissionen.

Heizung vor Photovoltaikanlage

Warum ist es sinnvoll mit Photovoltaik zu heizen?

CO2-Emissionen senken & das Klima schützen

Eine Photovoltaikanlage erzeugt zu 100% erneuerbaren Strom. Grundsätzlich gilt also: Je mehr Solarstrom genutzt wird, desto besser ist das für das Klima. Da die Anlage häufig mehr Strom produziert als durch den Haushalt verbraucht wird, kann überschüssiger Solarstrom auch zu Heizzwecken verwendet werden und so die CO2-Bilanz Ihres Hauses weiter verbessern.

Photovoltaikanlagen werden immer günstiger

Kostete ein Kilowatt Peak Photovoltaik noch vor wenigen Jahren 4.000€, so liegt der aktuelle Preis für 1 kWp Photovoltaik zwischen 1.000€ – 1.300€. Durch die sinkenden Anlagenkosten wird auch die erzeugte Kilowattstunde Photovoltaik Strom immer günstiger (aktuell etwa 11 Cent pro kWh). Somit ist Solarstrom zunehmend konkurrenzfähig zu konventionellen Heizenergieträgern wie Gas oder Öl. Zudem wird es erschwinglicher größere Anlagen auf dem eigenen Dach zu installieren. Durch eine größere Anlage steht dann auch mehr Solarstrom zum Betrieb einer Heizung zur Verfügung.

Sinkende Einspeisevergütung & wachsender Anreiz zum Eigenverbrauch

Die Einspeisevergütung war ursprünglich als Starthilfe gedacht, um Photovoltaikanlagen zur Marktreife zu verhelfen. Da Photovoltaikanlagen zunehmend günstiger werden und immer mehr Photovoltaik zugebaut wird, sinkt die Einspeisevergütung kontinuierlich. Wird bald der 52 GW- Förderdeckel erreicht, könnte es sogar sein, dass die Einspeisevergütung vollkommen wegfällt. Daher macht es immer mehr Sinn, möglichst viel Solarstrom selbst zu nutzen.

Üblicherweise wird nur 30% des von der Photovoltaikanlage produzierten Stroms im Haus verbraucht. Bei Installation eines zusätzlichen Stromspeichers sind über 50% Eigenverbrauch möglich. Der restliche Strom wird weiterhin ins Netz geleitet. Um noch mehr Strom selbst zu nutzen, kann der Solarstrom auch zum Betrieb einer Heizung genutzt werden.

Steigende Effizienz von Wärmepumpen

Eine Möglichkeit zum Heizen mit Solarstrom ist die Kombination von Photovoltaikanlage und Wärmepumpe. Wärmepumpen erzeugen aus einer Kilowattstunde Strom 3,5 bis 4,5 Kilowattstunden Wärme. Je höher die Baustandards von Neubauten werden, desto besser wird auch die Effizienz der Wärmepumpe, da zunehmend weniger Wärme über die Gebäudehülle entweicht. Auch durch Verbesserungen an der Wärmepumpentechnik, steigt die Effizienz dieses Heizsystems. In einigen Jahren können Wärmepumpen so aus einer Kilowattstunde Strom voraussichtlich 4 bis 5 Kilowattstunden Wärme erzeugen.

Das macht das Heizen mit Wärmepumpen immer lohnenswerter, denn eine Kilowattstunde Solarstrom kann heute für etwa 11 Cent pro Kilowattstunde erzeugt werden (Tendenz weiter sinkend). Wenn man also für 11 Cent 4-5 kWh Wärme erzeugen kann, kostet die Erzeugung von Heizwärme mit einer Wärmepumpe bei Nutzung von Solarstrom nur 2,75 bis 2,2 Cent. Das ist nur die Hälfte der Kosten für eine Kilowattstunde Wärme aus einem Gaskessel.

Fazit: Jede Kilowattstunde Solarstrom, die von der Wärmepumpe genutzt wird, erhöht die Wirtschaftlichkeit der Wärmepumpe entscheidend.

Preissteigerungen für Gas- und Öl zu erwarten

Zwar kostet eine Kilowattstunde Gas heute noch 5 Cent pro Kilowattstunde, langfristig sind jedoch deutliche Preissteigerungen zu erwarten. Bedenkt man zudem, dass die Kosten für Solarstrom sinken und sich die Effizienz von Wärmepumpen weiter erhöhen wird, ist die Kombination von Wärmepumpe und Photovoltaik im Neubau auf lange Sicht wirtschaftlicher als der Betrieb einer Gas- oder Ölheizung.

Begrenzende Faktoren beim Heizen mit Solarstrom

Strom aus einer Photovoltaikanlage kann den Heizstrombedarf nur teilweise decken. Das hat vor allem zwei Gründe:

Schwankende Stromerzeugung durch Photovoltaik

Photovoltaikanlagen erzeugen nur Strom, wenn die Sonne scheint. Das heißt nach Sonnenuntergang und in der Nacht wird kein Strom produziert. Im Winter, wenn die Sonne tief am Himmel steht und nur wenige Stunden am Tag scheint, reduzieren sich die Erträge einer Photovoltaikanlage. So wird nur circa 30% der jährlichen Stromproduktion einer Photovoltaikanlage im Winter erzeugt, doch gerade im Winter wird am meisten Heizwärme benötigt.

Begrenzte Stromproduktion der PV-Anlage

Eine durschnittliche Photovoltaikanlage auf dem Einfamilienhaus produziert jährlich etwa 3.000-10.000 kWh Strom. 30-80% hiervon werden bereits zur Deckung des Strombedarfs genutzt. Daher steht für die Deckung des gesamten Heizwärmebedarfs eines Einfamilienhauses, der zwischen 10.000 und 20.000 kWh schwankt, nicht genügend Solarstrom zur Verfügung.

Der Betrieb einer Wärmepumpe mit Solarstrom lohnt sich dennoch. Denn da eine Wärmepumpe 1 kWh Solarstrom in 3,5 bis 4,5 Kilowattstunden Heizwärme verwandelt, kann mit der Kombination Photovoltaikanlage und Wärmepumpe ein viel höherer Anteil des Heizwärmebedarfs solar gedeckt werden als beim Betrieb einer reinen Elektroheizung.

Ansätze zur Erhöhung des Solarstromanteils

Vollbelegung des Daches mit Photovoltaik

Eine Möglichkeit zur Erhöhung des zu Heizzwecken nutzbaren Anteils an Solarstrom ist die Installation einer großen Photovoltaikanlage, die so viel Dachfläche nutzt wie möglich.

Eine Vollbelegung des Daches ist auch aus ökologischen Gesichtspunkten sinnvoll. Denn bei Nutzung des vollständigen solaren Potenzials aller Dächer und Freiflächen in Deutschland, steht auch ausreichend Solarenergie für die Energiewende zur Verfügung.

Installation eines Stromspeichers

Noch effektiver ist die Ergänzung der Photovoltaikanlage durch einen Stromspeicher, der den erzeugten Solarstrom zeitweise zwischenspeichert. Mit einem Stromspeicher kann auch nach Sonnenuntergang, in den Abend und Nachtstunden, Solarstrom zum Heizen verwendet werden. Durch die stark gefallenen Preise für Stromspeicher ist diese Option mittlerweile sehr attraktiv.

Diese Möglichkeiten haben Sie zum Heizen mit Solarstrom

Betrieb einer Elektroheizung

Eine Elektroheizung heizt ausschließlich mit Strom. Da Strom deutlich teurer ist als eine Kilowattstunde Wärme, sind Elektroheizungen in der Regel keine kosteneffiziente Lösung. Für Einfamilienhäuser lohnt sich der Betrieb einer Elektroheizung mit Photovoltaikstrom im Normalfall nicht, denn nur ein Teil des für die Beheizung benötigten Stroms kann tatsächlich von der Photovoltaikanlage zur Verfügung gestellt werden. Der Rest muss weiter zu hohen Kosten aus dem Stromnetz bezogen werden.

Handelt es sich allerdings um kleine Räume, die nur an wenigen Tagen genutzt werden, kann eine Elektroheizung sinnvoll sein, denn deren Anschaffung ist deutlich günstiger als der Kauf eines konventionellen Heizsystems. So werden Elektroheizungen besonders häufig in Ferienhäusern, Dachgeschossen, Schrebergärten oder Garagen eingesetzt. Hier amortisiert sich die Anschaffung einer Öl- bzw. Gasheizung oder Wärmepumpe durch den geringen jährlichen Heizbedarf nicht.

Grundsätzlich gilt: Jede Kilowattstunde, die eine Elektroheizung mit Solarstrom statt Netzstrom betrieben wird, senkt die Heizkosten und schont das Klima.

Betrieb einer Wärmepumpe

Wärmepumpen sind das beliebteste Heizsystem im Neubau – und das nicht ohne Grund. Daher spielt auch die Kombination von Photovoltaikanlage und Wärmepumpe in der Praxis eine bedeutende Rolle.

Eine Wärmepumpe erzeugt umweltfreundlich Heizwärme, in dem sie unter Zuhilfenahme von Strom ihrer Umgebung Wärme entzieht. Eine moderne Luft-Wasser-Wärmepumpe im Neubau erzeugt aus einer kWh Strom so 3,5 bis 4,5 Kilowattstunden Wärme. Ein Teil des Stroms, der zum Betrieb der Wärmepumpe nötig ist, kann auch auf dem eigenen Dach mithilfe einer Photovoltaikanlage produziert werden. Da Photovoltaikstrom günstiger ist als Netzstrom, verbessert sich so die Wirtschaftlichkeit der Wärmepumpe und Hausbesitzer sparen Stromkosten.

Anders als bei Elektroheizungen, die in normalen Wohngebäuden nicht wirtschaftlich sind, ist eine Wärmepumpe im Neubau oder in gut gedämmten Bestandsgebäuden auch ohne die Kombination mit einer Photovoltaikanlage wirtschaftlich. Daher ist es kein Nachteil, wenn nur ein Teil des Strombedarfs der Photovoltaikanlage über die Wärmepumpe gedeckt werden kann, denn die Wirtschaftlichkeit besteht auch bei reinem Netzstrombezug.

Meist können etwa 10-15% des Strombedarfs der Wärmepumpe über Solarstrom gedeckt werden. Die Kombination von Photovoltaikanlage, Stromspeicher und Wärmepumpe macht Hausbesitzer zudem zu etwa 75% autark. Wer vollständig unabhängig von Energieversorgern und konventionellen Energieträgern sein möchte, kann sein Energiesystem durch eine E-Ladesäule und die Mitgliedschaft in einer Community, die 100% erneuerbaren Strom liefert, vervollständigen.

Autarkiegrad, CO2 Einsparung und Wirtschaftlichkeit von kombinierten Energiesystemen

Anschluss eines Pufferspeichers zur Warmwassererzeugung

Die Photovoltaikanlage kann auch dazu genutzt werden, um den Brauchwasserbedarf in den Sommermonaten zu decken, indem mit dem überschüssigem Solarstrom ein Heizstab im Pufferspeicher für die Warmwasserversorgung betrieben wird.

Denn gerade im Sommer sind die Erträge der PV-Anlage hoch und die Sonne scheint auch noch bis in die späten Abendstunden. So kann der konventionelle Heizkessel zu dieser Jahreszeit oft gänzlich ruhen. Allerdings sind die hierdurch eingesparten Kosten nur relativ gering und belaufen sich auf etwa 70-100 Euro jährlich.

Fazit

Zwar kann mit Solarstrom nicht der gesamte Heizwärmebedarf eines Gebäudes gedeckt werden, trotzdem birgt das Heizen mit Photovoltaik entscheidende ökologische und finanzielle Vorteile:

Solarstrom, der zum Heizen verwendet wird, verbessert die CO2-Bilanz Ihres Gebäudes, unabhängig davon welche Art von Stromheizung Sie betreiben. Denn zu 100% erneuerbarer Sonnenstrom ist immer umweltfreundlicher als Netzstrom mit einem erneuerbaren Anteil von nur etwa 40%. Das Heizen mit Photovoltaik lohnt sich auch finanziell, denn jede Kilowattstunde Netzstrom, die durch Solarstrom ersetzt wird, senkt die Stromrechnung. So kann Solarstrom für nur 11 Cent erzeugt werden und ist damit etwa dreifach so günstig wie Strom aus dem Netz für 30 Cent.

Die Kombination von Elektroheizung und Photovoltaik ist in einem normalen Einfamilienhaus vom wirtschaftlichen Standpunkt aus meist nicht lohnenswert. Der Anschluss eines Pufferspeichers zur Warmwassererzeugung ist zwar sinnvoll, bringt aber nur geringe Kostenersparnisse.

Besonders effektiv sind Energiesysteme aus Photovoltaikanlage, Stromspeicher und Wärmepumpe, denn eine Wärmepumpe kann aus günstigem Photovoltaikstrom etwa die vierfache Menge an Heizwärme erzeugen. Durch die Ergänzung eines Stromspeichers ist es möglich die schwankende Produktion der Photovoltaikanlage auszugleichen und auch in den Abend- und Nachtstunden Solarstrom für die Wärmepumpe bereitzustellen.

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