Resteverwertung leicht gemacht

Eigentlich scheint das Vorhaben, mit Photovoltaiküberschussstrom den Pufferspeicher zu heizen, zu einfach, als dass sich ein langer Artikel darüber lohnt. Doch obwohl seit mindestens zwei Jahren in der Diskussion, ist die Zahl der Produkte noch überschaubar, wie die Tabelle auf der nächsten Seite zeigt. Das liegt unter anderem an den Technischen Anschlussbedingungen (TAB) der Netzbetreiber.

Das Ziel ist, dass genauso viel Solarstrom per Heizstab genutzt wird, wie sonst eingespeist wird. Bei einem Gaspreis von je nach Abnahmemenge sieben bis zehn Cent pro Kilowattstunde dürfte es für die meisten Betreiber ökonomisch immer noch sinnvoller sein einzuspeisen. Doch das wird sich ändern, zum einen weil der Gaspreis vermutlich steigen wird, zum anderen wenn die Einspeisevergütung ganz wegfällt. Dann bietet solch ein Heizstab eine sinnvolle Resteverwertung von überschüssigem Solarstrom, die in einer Mischkalkulation mit dem elektrischen Eigenverbrauch hilft, die Solaranlage zu finanzieren. Auch wenn mittags Erzeugungsspitzen auf 70 Prozent der Photovoltaik-Nennleistung abgeregelt werden müssen, eignen sich Heizstäbe.

Josef Weindl, Geschäftsführer von Soleg, gibt außerdem zu bedenken, dass Kesselwirkungsgrade im Sommer teilweise auf 50 Prozent sinken, dann sehe der Kostenvergleich schon ganz anders aus. Ralf Kleinknecht, Geschäftsführer von Solarinvert, rechnet bei realen Ölheizungen mit Kosten von elf bis zwölf Cent pro Kilowattstunde Wärme. Außerdem müsse man die Ertragssteuer berücksichtigen. Bei manchen steuerlichen Konstruktionen muss sie auf Eigenverbrauch nicht gezahlt werden. „Auf den Verbrauch im Heizstab muss man keine Ertragssteuer entrichten“, sagt dazu Kleinknecht. Damit sei es heute schon vorteilhafter, den Solarstrom zum Heizen zu nutzen. „Vor allem bei älteren Ölheizungen liegt hier ein großes Potenzial“.

Ein ungeregelter Heizstab hat nur zwei Schaltzustände. Entweder er ist ausgeschaltet oder er läuft mit der maximalen Leistung von typischerweise zwei bis fünf Kilowatt. Damit lässt sich das Ziel der Kombination mit Photovoltaik kaum erreichen, da oft nicht zu genug Solarstrom zur Verfügung steht. Dann muss der Heizstab entweder zusätzlich Netzstrom nutzen, was ökologisch wie ökonomisch nicht sinnvoll ist, oder ausgeschaltet bleiben, obwohl es solaren Überschussstrom gibt.

Stufenlose Regelung

Besonders einfach lässt sich der solare Überschussstrom nutzen, wenn man den Heizstab stufenlos regeln kann. Dazu bedarf es einer Leistungselektronik. An dieser Stelle beginnen die Diskussionen darüber, wie die Technischen Anschlussbedingungen (TAB) zu interpretieren und ob für Dimmelektroniken sogenannte Phasenanschnittsteuerungen erlaubt sind. Josef Weindl etwa berichtet, einer der großen Netzbetreiber habe klar gesagt, dass Geräte mit einer Phasenanschnittsteuerung in seinem Netzgebiet nicht eingesetzt werden dürfen.

Drei Anbieter nutzen jedoch Phasenanschnittsteuerungen und sehen das anders. Das Unternehmen Dafi, das das Produkt Smartfox vertreibt, bietet nach eigener Aussage „entsprechende Filterlösungen ergänzend zum Produkt“ an. „Somit können wir garantieren, dass keine Netzrückwirkungen, die außerhalb der unten genannten Normen liegen, unseren Regelkreis Richtung Netz verlassen.“ Hubert Deubler von Elektro-Mechanik Meisl, der das Produkt mit Phasenanschnittsteuerung namens Solarrenner vertreibt, sagt, dass sie davon ausgehen, dass ihr Gerät die Norm einhalte. Dieser Auffassung ist auch das Unternehmen Schletter bezüglich der Dimmelektronik eines Drittanbieters, das sich mit dem Energiemanager PvCharge 2.0. mitsteuern lässt und das ebenfalls eine Phasenanschnittsteuerung verwendet. Der Hersteller gebe an, alle EMV-Normen einzuhalten. Damit könnte das Gerät den TAB entsprechen (siehe Kasten Seite 27).

Einige Anbieter gehen einen anderen Weg und haben alternative Schaltungen entwickelt. Das Unternehmen Solarinvert, das ansonsten Niedrigspannungswechselrichter herstellt, hat eine stufenlose Regelung entwickelt, die statt einer Phasenanschnittsteuerung eine aufwendigere Pulsweitenmodulation nutzt. Schletter plant ebenfalls, auf diese Technologie umzusteigen. Auch Sunblu Systems hat eine stufenlose Steuerung entwickelt und gibt an, dass es mit seinem Gerät die TAB einschließlich dem Punkt 10 erfüllt und keine Phasenanschnittsteuerungen für hohe Leistungen verwendet. Details will die Firma nicht preisgeben, da genau darin ihr Know-how liege.

Stufenregelung als Alternative

Wieder andere Anbieter setzen auf eine Stufenregelung, um Probleme mit den TAB auszuschließen. Solare Datensysteme hat beispielsweise eine Schnittstelle entwickelt, mit der es einen Heizstab von E.G.O. Elektro-Gerätebau ansteuern kann. Dieser hat jeweils einen Heizkreis mit 500 Watt, mit einem und mit zwei Kilowatt. Damit lässt sich die Heizleistung in 500-Watt-Schritten bis 3,5 Kilowatt regeln. Der Großhändler Soleg bietet ein ähnliches System und nutzt die Steuerung PVO 6000 von Adamczewski. Sie ist etwas einfacher gestrickt und regelt drei Relais. Diese können entweder drei Verbraucher oder eben den stufenbar regelbaren Heizstab ansteuern (aber nicht drei Verbraucher und den Heizstab). Das System von Juratherm Reparco regelt ebenfalls in Stufen, diese sind aber kleiner und es lässt sich eine höhere Maximalleistung einstellen.

Es stellt sich die Frage, ob eine Stufenregelung ein besseres Preis-Leistungs-Verhältnis aufweist als die anderen Steuerungen. Das hängt nicht zuletzt vom Ziel des Anwenders ab. Angenommen, Netzbezug soll auf jeden Fall ausgeschlossen werden. Bei der Stufenregelung kommt es dann vor, dass die Solarstromüberschussleistung zwischen zwei Leistungsstufen des Heizstabes liegt. Bei einer Stufenregelung von 500 Watt gehen also bis zu 500 Watt Solarstrom verloren, weil die nächste Heizstufe noch nicht dazugeschaltet werden kann. Ob das wirklich stört, hängt von den Kriterien der Kunden ab. Solare Datensysteme sieht allerdings Vorteile der Stufenregelung bei der Verlustleistung. Diese sei geringer als bei einer stufenlosen Regelung. Sie hätten sich für die Stufenregelung entschieden, weil ihnen die Lebensdauer wichtig gewesen sei. Vorteile einer stufenlosen Regelung kann das Unternehmen nicht ausmachen.

Diese sieht dagegen Solarinvert-Geschäftsführer Ralf Kleinknecht, und zwar nicht nur in der besseren Ausnutzung des selbst produzierten Solarstroms im eigenen Haus. Er hält die stufenlose Regelung auch für wichtig, um am Markt für Regelenergie teilzunehmen, was der Speicherhersteller Deutsche Energieversorgung mit seinem System vorhat (Artikel Seite 44).

Es gibt auch noch andere Fragen, die man stellen kann. Einige Experten thematisieren, dass die Reaktionszeiten der Regelung schnell genug sein müssen, um auf Verbrauchs- und Einstrahlungsfluktuationen zu reagieren. Die meisten Hersteller geben an, dass die Steuerung nur solaren Überschussstrom in den Heizstab leitet, wenn alle anderen elektrischen Verbraucher bereits versorgt und gegebenenfalls eingeschaltet sind. Hans Urban, stellvertretender Geschäftsführer von Schletter, gibt zu bedenken, dass die Heizstabregelung dafür mit den Regelungen der anderen Verbraucher koordiniert sein muss, am besten in einem Energiemanagementsystem. Sunblu geht allerdings einen anderen Weg und richtet das System gezielt zum Heizen aus. Dort hat der Heizstab Priorität.

Heizstab oder externer Boiler?

Eventuell sollte man darüber nachdenken, wo man das Wasser erhitzt. Solarinvert bietet zum Beispiel außer dem Heizstab eine Variante an, bei der ein zusätzlicher vorgeschalteter Boiler heißes Wasser erzeugt, das man bei Bedarf oben in den Pufferspeicher pumpt. Bei der Heizstabvariante befindet sich der Heizstab in der Regel in der Mitte im Pufferspeicher. Wenn man schnell heißes Wasser braucht, ist nach Ansicht von Ralf Kleinknecht die Boilervariante energetisch sinnvoller.

Oft heißt es, die Sonne scheine nicht dann, wenn der Heizbedarf bestehe. Dem widerspricht Ralf Kleinknecht mit Verweis auf das Monitoring einer 5,7-Kilowatt-Anlage, die mit seinem System läuft. Von den bis September erzeugten 3.650 Kilowattstunden wurden 670 direkt verbraucht, 2.560 Kilowattstunden konnten zur Boilererwärmung genutzt werden, nur 420 Kilowattstunden wurden eingespeist. Die Wärme werde wirklich benötigt, besonders in den Übergangszeiten.

Wer allerdings mit den Photovoltaikmodulen nur heizen will, kann sich den Wechselstromteil sparen und die Photovoltaikmodule direkt an den Heizstab schalten. In der Tabelle sind sie unten als DC-Heizstäbe aufgeführt. Bei dieser Regelung benötigt man keine komplizierte Leistungsregelung. Dafür verzichtet man darauf, den Solarstrom einzuspeisen oder für andere Geräte zu nutzen.

Technische Anschlussbedingungen und Phasenanschnittsteuerung

Auf den ersten Blick sieht es so aus, dass die relativ kostengünstigen Phasenanschnittsteuerungen in Deutschland nicht erlaubt sind. Denn in Punkt 10.2.7. Absatz 4 der TAB steht: „Bei Wärmegeräten darf die (…) symmetrische Anschnittsteuerung bis zu einer maximalen Anschlussleistung von 200 Watt angewandt werden.“ Klingt eindeutig, allerdings wird die Ansage in Punkt 10.1 relativiert. Demnach reicht es offenbar aus, durch Untersuchungen sicherzustellen, dass die Geräte keine störenden Rückwirkungen auf das Verteilungsnetz oder andere Kundenanlagen verursachen, indem sie die Normenserien DIN EN 61000-3-x (DIN VDE 0838-x) einhalten.

Die TAB stellt Vorschriften für die Betreiber und die vom Netzbetreiber konzessionierten Installateure auf, die das Gerät anschließen. Es gibt aber keine Möglichkeit für sie, einem Gerät anzusehen, ob es die Vorschriften erfüllt. „Auch das CE-Kennzeichen sagt das nicht aus“, sagt der auf Bau- und Architektenrecht spezialisierte Kölner Rechtsanwalt Joseph Schnitzler, der zusätzlich eine Ausbildung zum Starkstromelektriker abgeschlossen hat.

Es mag unwahrscheinlich sein, dass durch Phasenanschnittsteuerungen bei Heizstäben große Schäden bei anderen an das Netz angeschlossenen Verbrauchern entstehen. Allerdings würde in diesem Fall der Bertreiber haften, falls nicht das Produkthaftpflichtgesetz die Hersteller in die Pflicht nimmt. Statt des Endkundenbetreibers kann es wiederum sein, dass der Installateur haftet, wenn er den Einbau angeboten hat. „Dann kann man davon ausgehen, dass der Installateur nach den anerkannten Regeln der Technik installiert, und da gehören die TAB dazu“, sagt Schnitzler.

Für den Fall, dass kein Schaden entsteht, kann es immer noch sein, dass der Netzbetreiber trotzdem Wind von dem Gerät bekommt. Wenn er verlangt, es zu entfernen, haftet unter Umständen auch der Installateur. „Dann zählt die Nichtbeachtung der TAB als Mangel“, erklärt Schnitzler. Solange die Gewährleistung gilt, kann der Endkunde dann auf einer Reparatur bestehen oder sein Geld zurückverlangen.

Vielleicht sollte man die Diskussion um die Phasenanschnittsteuerung nicht so hochspielen, verursachen doch auch die vielen in den letzten Jahren verkauften Energiesparlampen unerlaubte Netzrückkopplungen. Doch solange Hersteller Alternativgeräte anbieten, die explizit die TAB einhalten, müssen sich Kunden und Installateure selbst eine Meinung bilden.

Hersteller von regelbaren Heizstäben, die sich auf unseren Aufruf gemeldet haben oder uns berichtet wurden.