Mit Strom heizen, aber wie?

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 (sieheFAQ 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)

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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)