Dieses Plusenergiehaus nutzt eine Kombination aus Photovoltaik und Solarthermie zur Energieversorgung.
Foto: Weberhaus

Mit Strom heizen, aber wie?

04. März 2016 | Topnews, Fachwissen und Technik

Die Emotionen beim Thema Heizen mit Strom schienen schon etwas abgeflaut. Das kann sich ändern, wenn statt Wärmepumpen elektrische Heizstäbe oder Infrarotheizungen genutzt werden.

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Die Diskussion um den richtigen Weg für die Energiewende ist noch lange nicht zuende. Das zeigt nach wie vor das Thema „Heizen mit Strom“. War das vor einigen Jahren für einen Teil der Branche vollkommen undenkbar, hat sich die Auseinandersetzung nun verlagert. Das hat mit der Entwicklung der erneuerbaren Energien zu tun. Der Energiemix im Stromsystem ist grüner geworden. So grün, dass das Fraunhofer ISE bereits vor einigen Jahren verkündete, dass die CO2-Bilanz einer guten Wärmepumpenheizung nicht schlechter oder sogar besser ist als die einer Heizung mit Gasbrennwertkessel (siehe FAQ Photovoltaik und Wärmepumpe).

Daher scheint die Akzeptanz für Wärmepumpen inzwischen deutlich größer zu sein als früher. Doch jetzt geht die Diskussion in die nächste Runde. Die Frage ist, ob es auch sinnvoll ist mit Strom zu heizen, wenn man statt Wärmepumpen elektrische Heizstäbe oder Infrarotheizungen einsetzt, die einen um Faktor drei bis fünf schlechteren Wirkungsgrad haben.

Daniel Brandl ärgert sich über die Vermarktung solcher weniger effizienten direkten Elektroheizungen als nachhaltige Produkte. Der Bauingenieur und Eigentümer von Orange Solar, einem großen Installationsbetrieb im Großraum Stuttgart findet Heizen mit Strom charmant, jedoch nur über eine Wärmepumpe. Er hat eine klare Vorstellung davon, wie er sich ein effizientes System, das der Energiewende nutzt, vorstellt.

Vergleich für ein Passivhaus
Das zeigt sich zum Beispiel am Beispiel von Passivhäusern. Passivhaus-Bauherrn verzichten oft auf ein wasserführendes Heizungssystem, weil der Wärmebedarf mit typischerweise 15 Kilowattstunden pro Quadratmeter und Jahr gering ist. „Doch man muss nur einen Taschenrechner in die Hand nehmen, um auszurechnen, dass sich das wasserführendes Heizungssystem rentiert“, sagt Brandl. Bei der geringen Heizleistung benötige man weniger Leitungen als bei weniger gut isolierten Häusern im Estrich. „Das wird bei der Auslegung oftmals nicht richtig berücksichtigt“, sagt er. Die wasserführenden Leitungen könne man für ein rund 150 Quadratmeter großes Passivaus für 3.000 bis 5.000 Euro bauen, je nach baulichen Gegebenheiten. Daher hat auch sein eigenes Passivhaus mit einer Wärmepumpen-Fußbodenheizung ausgestattet. Bei nicht so gut gedämmten Häusern sei es etwas teurer, werde aber auch im Rahmen bis maximal 5.000 Euro pro Stockwerk liegen, so seine Einschätzung.



(Grafik: Fotolia/Trueffelpix)
Im Webinar am Montag den 7.3. von 15:00 bis 16:00 können Sie mit Initiativpartner und Batteriespeicherhersteller E3/DC und der Firma EMK Allstedt, Hersteller von Infrarotheizungen, diskutieren, wann Wärmepumpenheizungen oder Infrarotheizungen sinnvoll sind. Dort werden auch Kostenrechnungen präsentiert. Zur Anmeldung. Mehr Infos.

Als Heizsystem reicht, so Brandl, in seinem Passivhaus eine Luft-Wasser-Wärmepumpe mit einer thermischen Leistung von zwei Kilowatt. Bei dem jährlichen Wärmebedarf von 2400 Kilowattstunden in seinem eigenen Haus koste die Heizenergie so selbst ohne Eigenverbrauch der Photovoltaikanlage bei derzeitigen Stromkosten nur 150 bis 200 Euro im Jahr, je nach Tarif. Bei direktelektrischen Systemen liegt man da schnell beim Dreifachen.

Über die Betriebsdauer summiert sich diese Differenz schnell zu großen Summen auf. Die genaue Höhe hängt aber von etlichen Annahmen ab – unter anderem von der Laufzeit und der jährlichen Strompreissteigerung. Über 30 Jahre und ohne Strompreissteigerung sind es 12.000 Euro, mit 2,5 Prozent Strompreissteigerung pro Jahr (inflationsbereinigt) 17.500 Euro, mit 4 Prozent Strompreissteigerung 22.400 Euro.

Wenn man es rein ökonomisch betrachtet, müsste die Direktheizung in der Investition um diesen Betrag günstiger sein, damit sie sich lohnt. In nicht so gut gedämmten Häusern wird diese Differenz in den Verbrauchskosten noch größer, was auch den Wiederverkaufswert eines Hauses deutlich reduzieren könne, gibt Brandl zu Bedenken. Ihm ist wegen der Kosten und aus anderen Gründen die Effizienz der Wärmepumpe wichtig.

Ganzes Energiesystem betrachten
Zwar lässt sich mit einer Photovoltaikanlage und dem Eigenstromverbrauch ein größerer Teil der Stromkosten der Heizung einsparen. Dabei wird oft mit Autarkiegraden über ein ganzes Jahr argumentiert, die zeigen, dass bis zu 60 Prozent oder sogar mehr des Wärmepumpenstroms aus einer Photovoltaikanlage stammen können.

Von November bis Februar jedoch, wenn viel Heizwärme benötigt wird, deckt der Solarstrom nur einen deutlich kleineren Teil. Vor allem, da es ja noch weitere Verbraucher gibt, für die der Solarstrom auch verwendet werden kann. „Wenn man mit 10 Kilowattstunden Lichtstrom pro Wintertag rechnet“, sagt Brandl, „reicht eine acht-Kilowattpeak-Photovoltaikanlage nicht einmal bilanziell aus, diesen Lichtstrom zu decken“. Dieser beträgt in der Rechnung von November bis Februar rund 1.200 Kilowattstunden. Eine acht-Kilowattpeak-Photovoltaikanlage erzeugt in dieser Region im gleichen Zeitraum nur etwa 1.000 Kilowattstunden. „Wie man auch rechnet, es ist kein Strom übrig für die Heizung“, sagt er. Dabei hat sie genau in diesen Monaten den größten Energiebedarf.

Das spricht nicht gegen Wärmepumpenheizungen, findet auch Daniel Brandl. Das Fraunhofer ISE hat berechnet, wie sich die Energieversorgung in Deutschland entwickeln kann, wenn man 80 oder 95 Prozent Kohlendioxidreduktion erreichen will. Dabei kommen zu einem großen Teil Wärmepumpen zum Einsatz. Ein Teil der Wärme stammt allerdings aus großen, netzgebundenen-KWK-Anlagen. Die Kombination leuchtet ein, da diese an kalten Tagen gleichzeitig Strom produzieren, der für die Wärmepumpenheizungen gebraucht wird.

Strom im Überfluss?
Die Frage ist aber, ob die geringe Verfügbarkeit von Solarstrom in den Wintermonaten ein grundsätzliches Argument gegen Heizungssysteme mit niedrigerer Effizienz ist, also Heizstäbe und Infrarotheizungen. Sie lässt sich nicht einfach beantworten. So wäre es ökologisch durchaus vertretbar, wenn der Strom für die Heizungen aus anderen erneuerbaren Stromquellen kommt, etwa aus Windkraftanlagen oder aus Gaskraftwerken, die mit Sonnen- oder Windstrom erzeugtem Gas befeuert werden.

Damit verlagert man die Diskussion aber von der Hausebene aber auf die Ebene des Energiesystems. Die Frage ist dann: Ist in mittlerer bis ferner Zukunft genug günstiger Windstrom im Stromnetz, dass die Effizienz der Stromheizung nicht so wichtig ist? Oder wird im Sommer günstig genug mit Power-to-Gas ausreichend viel Gas aus Solarstrom erzeugt?

Eine eindeutige Antwort gibt es nicht. Andreas Palzer, der am Fraunhofer Institut für solare Energiesysteme ISE an den Energieszenarien arbeitet, hält die Wandlungseffizienz aller Technologien und insbesondere die der Heizungstechnologien jedoch für einen wichtigen Bestandteil, wenn das Energiesystem zukünftig nahezu CO2-neutral sein wird. (Michael Fuhs)

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Urs Bünzli aus Liestal

Mittwoch, 22.06.2016 23:36

Herr Mayer und Herr Brand haben recht. Wozu soll ich mir den Ärger mit einer WP antun wenn diese letztendlich doch teurer ist. 30 Jahre Lebensdauer? Sicher nicht. Hat man Pech nur die Hälfte. Auch Fussbodenheizung [...]

JC W aus Alling

Dienstag, 08.03.2016 10:57

Ein Passivhaus mit Fußbodenheizung ist - mit Verlaub gesagt - Schwachsinn. In dem Haus, in dem ich wohnte, bevor ich ein PH gebaut habe, gab es eine Fußbodenheizung. Wenn man da nach einer Woche Skiurlaub [...]

Franz Mayer aus Stuttgart

Dienstag, 08.03.2016 09:18

Herr Brandl hat wohl bei seiner Berechnung auch nicht berücksichtigt, dass die Investitionskosten bei einem so geringen Heizenergiebedarf in einem Passivhaus bei einer Luftwärmepumpe wesentlich höher [...]

Thomas Wagner aus Balingen

Montag, 07.03.2016 08:48

Solange unser Strom noch zu 2/3 aus Kohle und Atom erzeugt wird, gibt es deutschlandweit gesehen in der Heizperiode keinen "überflüssigen" erneuerbaren Strom zum Heizen ! Da hilt auch der Verweiß auf [...]

Thomas Röver aus Braunschweig | http://www.photovoltaik-bs.de

Montag, 07.03.2016 08:44

Herr Brandl hat recht, denn es benötigt weder einen zusätzlichen Starkstromanschluss (warum denn auch bei diesen geringen Stromverbräuchen), insofernuach keinen zusätzlichen Grundgebühren; und die [...]

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Kommentare 1 - 6 von 6

Urs Bünzli aus Liestal

Mittwoch, 22.06.2016 23:36

Herr Mayer und Herr Brand haben recht. Wozu soll ich mir den Ärger mit einer WP antun wenn diese letztendlich doch teurer ist. 30 Jahre Lebensdauer? Sicher nicht. Hat man Pech nur die Hälfte. Auch Fussbodenheizung und Heizkörper halten nicht ewig. Bei nur 2500 kwh Heizbedarf ist die Direktheizung ganz sicher die günstigste Lösung.
Die Ökostromanteile erhöhen sich jedes Jahr. 2016 werden es schon ca 36% sein. Ebenso sinkt auch der Strompreis mittelfristig. Erst recht wenn man sich eine PV-Anlage installiert die Strom zu 8 Ct erzeugt und man damit zumindest in den Übergangszeiten den Heizbedarf decken kann. Aber gerade in den Wintermonaten erzeugt Windstrom sehr viel Strom.

JC W aus Alling

Dienstag, 08.03.2016 10:57

Ein Passivhaus mit Fußbodenheizung ist - mit Verlaub gesagt - Schwachsinn. In dem Haus, in dem ich wohnte, bevor ich ein PH gebaut habe, gab es eine Fußbodenheizung. Wenn man da nach einer Woche Skiurlaub zurückkam, dauerte es über 24h, bis sich wieder die Wunschtemperatur eingestellt hat. Fußbodenheizungen sind viel zu träge, um ein PH sinnvoll zu beheizen: In einem normal ausgelegten PH wird etwa die Hälfte der Heizenergie solar ("passiv") durch die Fenster geliefert. Wenn dann bei Sonnenschein die Fußbodenheizung weiterbollert (ein Abregeln macht sich eben erst nach einigen Stunden bemerkbar, wenn die Sonne schon längst wieder weg ist), wird es entweder zu heiß im Raum oder man muss die Überschusswärme weglüften, was die solaren Wärmegewinne praktisch entwertet. Für mich war es auch schwer einzusehen, aber mit einer räumlich und zeitlich gezielt eingesetzten elektrischen Direktheizung brauche ich nach kWh nur ein 10tel der Energie, die ich mit Gas bräuchte. Anders sähe es wieder aus, wenn ich das Gas in einem BHKW verbrennen würde, aber da stehen die hohen Investitionskosten wieder in keinem Verhältnis zum effizienter genutzten Brennstoff. Im gegenwärtigen Strommarkt mit Überkapazitäten wäre es am sinnvollsten, wenn ich nach dem Modell des Econamic Grid Wärme in einem cbm-Wasserspeicher einlagern würde, wenn gerade zuviel Strom im Netz ist, und von dort abrufe, wenn ich die Wärme brauchen kann. In einem Batteriespeicher ist das Speichern ungleich teurer. Und bei einem weiteren Ausbau der EE werden die temporären Überkapazitäten ja noch zunehmen!

Franz Mayer aus Stuttgart

Dienstag, 08.03.2016 09:18

Herr Brandl hat wohl bei seiner Berechnung auch nicht berücksichtigt, dass die Investitionskosten bei einem so geringen Heizenergiebedarf in einem Passivhaus bei einer Luftwärmepumpe wesentlich höher sind als die genannten 3-5tsd Euro.
Bauträger rechnen mit 15-20 Tsd, denn neben der Verlegung und der Wärmepumpe ansich fallen auch Mehrkosten für zusätzlichen Estrich an, welcher übrigens die Raumhöhe verringert. Hat er mal gerechnet, was zusätzliche 10 cm Deckenhöhe kosten, um das auszugleichen? Es ist absurd, bei einem so niedrigen Energieverbrauch ein so komplexes System wie eine Wärmepumpe zu verbauen.

Jährliche Wartungskosten und nach 15 Jahren eine neue Wärmepumpe amortisiert sich niemals im Vergleich zu wartungsfreien Infrarotheizungen, welche übrigens nicht das 3 fache verbrauchen, sondern kaum mehr als eine Wärmepumpe, vor allem aufgrund ihrer Schnelligkeit sind sie trägen Fußbodenheizungen überlegen. Gerade in kalten Gebieten, also nicht direkt in der Umgebung von Herrn Brandl, verliert die Wärmepumpe ihren COP Vorteil sehr schnell. Stromabrechnungen zeigen, dass für zb 100 m2 KFW 55 (schlechter gedämmt als sein Passivhaus Bsp) leidlich 3000 kWh für die Beheizung mit Infrarot, Warmwasser mit DLE und der Belüftungsanlage benötigt wird (bei nicht Glauben gerne PN). In einem Passivhaus wäre also keinerlei Einsparung mit einer aufwendigen Wärmepumpe vorhanden, bei einer Investition von 15-20 Tsd im Vergleich zu Infrarot mit 3-5tsd. Wartungs- und Ammortisationskosten noch gar nicht betrachtet.

Zum Thema Heizen mit Strom im Winter : Hier scheint Herr Brandl nicht auf dem aktuellen Stand, denn senec bietet mit seinem econamic grid bis zu 2500 kWh/a an kostenlosen Strom gerade in der Winterzeit zum Heizen, wenn Windkraft zb nachts Überschüsse erzeugt, was entgegen der anderen Kommentare übrigens sehr oft der Fall ist. Deutschland erzeugt mit Erneuerbaren massive Überschüsse, welche mit dezentralen Stromspeichern abgefangen und gespeichert werden können.
In einem solchen Konzept hat eine wassergeführte Heizung rein rechnerisch keinerlei Chancen und mit smart grid Speichern lässt sich ein entscheidender Schritt zur autarken Versorgung und Energiewende in Deutschland schaffen.

Thomas Wagner aus Balingen

Montag, 07.03.2016 08:48

Solange unser Strom noch zu 2/3 aus Kohle und Atom erzeugt wird, gibt es deutschlandweit gesehen in der Heizperiode keinen "überflüssigen" erneuerbaren Strom zum Heizen ! Da hilt auch der Verweiß auf "Wind"gas nicht weiter, das bisher nur in verschwindend geringen Mengen erzeugt wird. Und wenn wir dann eines Tages genügend Windgas zur Verfügung haben werden, dann beheize ich doch besser meine Brennwerttherme oder mein Mikro-BHKW damit, anstatt das Windgas wieder mit Verlusten in Strom "Heiz"strom umzuwandeln.

Thomas Röver aus Braunschweig | http://www.photovoltaik-bs.de

Montag, 07.03.2016 08:44

Herr Brandl hat recht, denn es benötigt weder einen zusätzlichen Starkstromanschluss (warum denn auch bei diesen geringen Stromverbräuchen), insofernuach keinen zusätzlichen Grundgebühren; und die Wartungskosten für WP halten sich in engen Grenzen. Darüber hinaus bieten Wärmepumpensysteme mit intelligenter Regelung und einem hydraulisch clever eingebundenen Pufferspeicher die Möglichkeit, Solarwärme tagsüber zu speichern und nachts/morgens zu nutzen (in der Übergangszeit und an den schönen sonnigen Wintertagen), was bei Direkthezungen nicht möglich ist... Strom wird auch in den nächsten zwanzig Jahren zu kostbar sein, um ihn direkt zu verheizen!

ruedi brand aus Pforzheim

Freitag, 04.03.2016 15:30

Herr Brandl irrt. Eine WP kostet viel Geld, hinzu kommt Wartung und Reparatur sowie ein Starkstromanschluss der gelegt werden muss plus Grundgebühr.
Überschusstrom im Winter gäbe es mit genug WKAs genug. Auch mehrprozentige Preissteigerungen sind nicht realistisch da die durchschn Kosten je kwh bei EE jährlich sinken.
Ein Elektroölradiator mit 2 KW kostet ca 50 Euro, die WP plus Verteilung sehr viel mehr. WP können schon nach 15 Jahren kaputt sein...zuviel Technik macht nur Probleme und Ärger.
Deshalb selbst rechnen!

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