Warum ist Warmwasser der günstigste Speicher für PV-Überschuss?+
Warmwasser ist der günstigste Speicher für Solarüberschuss, weil in fast jedem Haus bereits ein großer Wärmespeicher steht, nämlich der Warmwasserboiler, und weil die Umwandlung von Strom in Wärme über einen Heizstab praktisch verlustfrei und mit sehr einfacher, billiger Technik funktioniert. Ein Heizstab wandelt über das Prinzip Power-to-Heat eine Kilowattstunde elektrischen Überschussstrom nahezu eins zu eins in eine Kilowattstunde Wärme um, die im Wasser gespeichert wird. Der entscheidende wirtschaftliche Hebel liegt im Wertunterschied: Eine Kilowattstunde Solarüberschuss, die man ungenutzt ins öffentliche Netz einspeist, bringt nur eine geringe Einspeisevergütung von wenigen Cent. Dieselbe Kilowattstunde, die man stattdessen ins Warmwasser steckt, ersetzt eine Kilowattstunde teurer Wärmeerzeugung, die man sonst mit Gas, einer Wärmepumpe oder Netzstrom hätte aufbringen müssen. Diese Wertsteigerung macht den Heizstab zu einer der wirtschaftlichsten Möglichkeiten, den Eigenverbrauch der Solaranlage zu erhöhen, zumal die Anschaffungskosten eines Heizstabs nur einen Bruchteil dessen betragen, was ein Batteriespeicher kostet. Man muss allerdings die Einordnung realistisch halten: Ein Warmwasserspeicher ist ein Wärmespeicher und kein Stromspeicher, das heißt, die aufgenommene Energie steht ausschließlich als warmes Wasser zur Verfügung und nicht als Strom für andere Geräte oder für den Abendverbrauch. Power-to-Heat ersetzt deshalb keinen Batteriespeicher, sondern ist eine ergänzende, sehr günstige Senke für den Mittagsüberschuss, der sonst verschenkt würde.
Was ist der Unterschied zwischen einem stufenlosen und einem An/Aus-Heizstab?+
Der Unterschied zwischen einem stufenlos modulierenden und einem An/Aus-geschalteten Heizstab ist der wichtigste Punkt beim PV-Heizstab und entscheidet darüber, ob die Investition sinnvoll ist oder nicht. Ein stufenlos modulierender Heizstab misst laufend den aktuell verfügbaren Solarüberschuss und regelt seine aufgenommene Leistung exakt darauf ein. Fallen gerade achthundert Watt Überschuss an, nimmt der Heizstab genau achthundert Watt auf; steigt der Überschuss auf zweitausend Watt, zieht er zweitausend Watt. Auf diese Weise wird ausschließlich der tatsächlich vorhandene Überschuss in Wärme umgewandelt und niemals teurer Netzstrom nachgezogen. Ein einfaches An/Aus-Relais, das häufig als günstige PV-Steuerung angeboten wird, kann diese feine Anpassung nicht leisten, weil es den Heizstab nur komplett ein- oder ausschalten kann. Schaltet ein solches Relais bei einem Überschuss von nur achthundert Watt die vollen zweitausend Watt des Heizstabs ein, dann holt sich der Heizstab die fehlenden zwölfhundert Watt aus dem Netz, also teuren Strom, was den ganzen Spargedanken zunichtemacht. Schaltet das Relais dagegen vorsichtshalber erst dann ein, wenn genügend Überschuss für die volle Leistung vorhanden ist, bleibt ein großer Teil des nutzbaren Überschusses ungenutzt und geht ins Netz. Beide Varianten des An/Aus-Betriebs sind also deutlich schlechter als die stufenlose Regelung. Deshalb ist die stufenlose Modulation kein Luxus, sondern die Grundvoraussetzung für einen wirtschaftlich sinnvollen PV-Heizstab, und man sollte beim Kauf unbedingt darauf achten, ein stufenlos regelndes Gerät oder eine stufenlose Regelung zu wählen.
Kann ich mit einem PV-Heizstab meinen Legionellenschutz gewährleisten?+
Nein, mit einem PV-Heizstab allein lässt sich der Legionellenschutz in der Regel nicht zuverlässig gewährleisten, weshalb man immer eine zweite Wärmequelle einplanen muss. Der Hintergrund ist ein hygienischer: Legionellen sind Bakterien, die sich in lauwarmem Wasser vermehren können und beim Einatmen von zerstäubtem Wasser, etwa unter der Dusche, gesundheitsgefährlich werden. Um sie zuverlässig abzutöten, muss das Warmwasser regelmäßig auf über sechzig Grad Celsius erhitzt werden. Ein PV-Heizstab kann diese Temperatur zwar grundsätzlich erreichen, tut das aber nur, wenn genügend Solarüberschuss vorhanden ist, und genau das ist das Problem: Der Überschuss ist wetter- und tageszeitabhängig und bleibt an trüben Tagen oder im Winter über längere Zeiträume aus. Verlässt man sich allein auf den PV-Heizstab, kann es passieren, dass das Wasser über mehrere Tage nicht ausreichend erhitzt wird und sich Legionellen bilden. Deshalb muss eine zweite, vom Wetter unabhängige Wärmequelle die regelmäßige Aufheizung über sechzig Grad sicherstellen, etwa die vorhandene Wärmepumpe, die Heizung, ein netzbetriebener zweiter Heizstab oder die reguläre Warmwasserbereitung. Sinnvoll ist eine Aufgabenteilung, bei der der PV-Heizstab das Wasser tagsüber mit kostenlosem Überschuss auf eine komfortable Gebrauchstemperatur bringt, während die Zweitquelle in festgelegten Intervallen die hygienisch notwendige Aufheizung übernimmt. Viele höherwertige Power-Manager wie der my-PV AC-THOR bieten dafür sogar eigene Legionellenschutz-Programme, die die Zweitquelle bei Bedarf automatisch ansteuern. Der PV-Heizstab ergänzt die Warmwasserbereitung also sinnvoll, ersetzt sie aber aus hygienischen Gründen nicht vollständig.
Passt ein Heizstab in jeden Warmwasserspeicher?+
Nein, ein Einschraubheizstab passt nicht in jeden Warmwasserspeicher, sondern setzt eine passende, freie Muffe voraus, die man vor dem Kauf unbedingt prüfen sollte. Ein Einschraubheizkörper wird in eine genormte Gewindemuffe des Speichers eingeschraubt, die üblicherweise ein Gewinde von eineinhalb Zoll hat. Viele Warmwasserspeicher, insbesondere solche, die für eine elektrische Zusatzheizung vorgesehen sind, besitzen bereits eine solche Muffe, die entweder frei oder mit einem Blindstopfen verschlossen ist. Andere Speicher, vor allem reine Wärmepumpen- oder Solarthermiespeicher, haben unter Umständen keine passende freie Muffe, oder die vorhandenen Anschlüsse sind bereits belegt. Deshalb muss man vor dem Kauf am eigenen Speicher nachsehen, ob eine passende Muffe vorhanden und frei ist und welches Gewindemaß sie hat. Zu prüfen ist außerdem, ob genügend Einbautiefe für den Heizstab vorhanden ist, damit er vollständig ins Wasser ragt und nicht mit internen Einbauten wie Wärmetauscherschlangen kollidiert. Bei Unsicherheit hilft ein Blick in die Datenblätter des Speichers oder die Beratung durch einen Installateur. Neben dem klassischen Einschraubheizstab gibt es auch Komplettlösungen, bei denen Boiler und Heizstab bereits aufeinander abgestimmt sind, was den Prüf- und Planungsaufwand reduziert. Wer einen bestehenden Speicher nachrüsten möchte, sollte die Muffenfrage aber in jedem Fall zuerst klären, weil ein nicht passender Heizstab schlicht nicht montiert werden kann.
Wie viel Leistung sollte ein PV-Heizstab haben?+
Die passende Leistung eines PV-Heizstabs richtet sich vor allem nach dem typischen Solarüberschuss der eigenen Photovoltaikanlage und in zweiter Linie nach der Größe des Warmwasserspeichers. Gängige PV-Heizstäbe haben Leistungen im Bereich von etwa einem bis drei Kilowatt. Ein Drei-Kilowatt-Stab kann viel Überschuss aufnehmen und das Wasser schnell erhitzen, benötigt dafür aber auch entsprechend viel Sonnenleistung, um voll ausgelastet zu werden. Für kleinere Solaranlagen oder Balkonkraftwerke, deren Überschuss selten drei Kilowatt erreicht, genügt oft ein Heizstab mit geringerer Leistung. Ein wichtiger Vorteil eines stufenlos modulierenden Heizstabs ist, dass eine etwas höher gewählte Maximalleistung nicht schadet, weil der Stab ohnehin immer nur so viel aufnimmt, wie tatsächlich an Überschuss vorhanden ist. An sonnenstarken Tagen nutzt er dann die volle Leistung, an schwächeren Tagen nur einen Teil davon. Man muss die Leistung also nicht exakt treffen, sollte sie aber grob am erwarteten Überschuss ausrichten, um kein Geld für eine überdimensionierte Lösung auszugeben, die man nie ausnutzt. Zu bedenken ist außerdem die Speichergröße: Ein größerer Warmwasserspeicher kann mehr Energie aufnehmen, bevor er voll ist, und passt daher gut zu einem leistungsstärkeren Heizstab und einer größeren Anlage. Ein kleiner Speicher ist dagegen schnell durchgeheizt, sodass danach kein weiterer Überschuss mehr aufgenommen werden kann. In der Praxis ist eine Leistung von etwa zwei bis drei Kilowatt für einen typischen Einfamilienhaus-Haushalt mit einer normalen Dachanlage ein guter Richtwert, während man bei kleineren Anlagen entsprechend niedriger dimensioniert.
Was bedeutet ein Heizstab, der direkt am Solarmodul betrieben wird?+
Ein direkt am Solarmodul betriebener Heizstab, wie etwa der Fothermo-Solarheizstab, ist eine besonders einfache und autarke Sonderform der PV-Warmwasserbereitung, die ohne die übliche Hausinstallation auskommt. Bei der klassischen Lösung nimmt der Heizstab den Überschuss aus dem Hausnetz auf, das von der Photovoltaikanlage über einen Wechselrichter gespeist wird, und braucht dafür eine Überschussmessung am Netzanschluss. Der direkt am Modul betriebene Heizstab geht einen anderen Weg: Er wird unmittelbar an ein oder zwei eigene Solarmodule angeschlossen und wandelt deren Gleichstrom-Ertrag direkt in Wärme um, ganz ohne Wechselrichter, ohne Netzanschluss und ohne Einspeisezähler. Das macht die Installation sehr einfach und unabhängig, weil man weder ins Hausnetz eingreifen noch eine Anlage anmelden muss, und eignet sich gut, um mit wenigen Modulen gezielt Warmwasser zu erzeugen, etwa in einem Gartenhaus, einer Ferienimmobilie oder als Ergänzung zur bestehenden Warmwasserbereitung. Der entscheidende Punkt bei dieser Bauart ist die Modulspannung, konkret die sogenannte MPP-Spannung oder Vmp der angeschlossenen Module, die zum Arbeitsbereich des Heizstabs passen muss, damit er im optimalen Punkt arbeitet und den Ertrag der Module bestmöglich ausnutzt. Ein Käufer merkte kritisch an, dass diese wichtige Angabe zur passenden Modulspannung nicht deutlich genug kommuniziert war, weshalb man vor dem Kauf unbedingt prüfen sollte, welche Module in welcher Verschaltung der Heizstab benötigt. Stimmt die Modulspannung, ist der direkt am Modul betriebene Heizstab eine sehr elegante und günstige Möglichkeit, autark Warmwasser aus Sonne zu erzeugen.
Lohnt sich ein PV-Heizstab mehr als ein Batteriespeicher?+
Ob sich ein PV-Heizstab mehr lohnt als ein Batteriespeicher, lässt sich nicht pauschal beantworten, weil beide unterschiedliche Zwecke erfüllen, aber der Heizstab ist unter dem reinen Kosten-Nutzen-Gesichtspunkt fast immer die wirtschaftlichere Einzelmaßnahme. Der PV-Heizstab kostet nur einen Bruchteil eines Batteriespeichers, wandelt den Überschuss praktisch verlustfrei in Wärme um und nutzt einen bereits vorhandenen Speicher, den Warmwasserboiler. Seine Amortisationszeit ist dadurch meist deutlich kürzer als die eines Batteriespeichers. Der große Nachteil ist jedoch, dass die gespeicherte Energie ausschließlich als Warmwasser zur Verfügung steht und nicht als Strom, sodass ein Heizstab nur den Anteil des Überschusses nutzen kann, der dem Warmwasserbedarf entspricht, und begrenzt ist durch die Größe des Boilers. Ist der Boiler voll aufgeheizt, kann er keinen weiteren Überschuss mehr aufnehmen. Ein Batteriespeicher ist dagegen deutlich teurer und unterliegt Alterung sowie Lade- und Entladeverlusten, bietet aber den entscheidenden Vorteil, die gespeicherte Energie flexibel als Strom für beliebige Geräte und vor allem für den Abend- und Nachtverbrauch bereitzustellen, wenn keine Sonne mehr scheint. Aus wirtschaftlicher Sicht ist daher oft die Kombination am sinnvollsten, bei der man den Überschuss in einer sinnvollen Reihenfolge nutzt: zuerst den direkten Hausverbrauch decken, dann einen vorhandenen Batteriespeicher oder das Elektroauto laden und den danach noch verbleibenden Überschuss über den Heizstab ins Warmwasser leiten, statt ihn für wenige Cent ins Netz zu verschenken. Wer nur eine einzelne, günstige Maßnahme zur Erhöhung des Eigenverbrauchs sucht, für den ist der PV-Heizstab meist der wirtschaftlichste Einstieg; wer den Überschuss abends als Strom braucht, kommt um einen Batteriespeicher nicht herum.
Kann ich einen PV-Heizstab selbst einbauen?+
Den Einbau eines PV-Heizstabs sollte man nicht vollständig in Eigenregie durchführen, weil dabei zwei anspruchsvolle Gewerke zusammenkommen, die Fachwissen erfordern: die wasserseitige Montage am Druckbehälter und der elektrische Anschluss mit hoher Leistung. Wasserseitig wird der Einschraubheizkörper in eine Muffe des Warmwasserspeichers eingeschraubt, was dicht und druckfest erfolgen muss, weil der Speicher unter Leitungsdruck steht; eine undichte oder falsch montierte Verschraubung kann zu Wasserschäden führen. Vor dem Öffnen des Speichers muss dieser drucklos gemacht und entleert werden, was ein gewisses Verständnis der Heizungs- und Wasserinstallation voraussetzt. Elektrisch arbeitet ein Heizstab mit einer erheblichen Leistung von oft zwei bis drei Kilowatt, die über einen eigenen, korrekt dimensionierten und abgesicherten Stromkreis mit passendem Schutzschalter angeschlossen werden muss. Ein besonders wichtiger Sicherheitspunkt ist, dass ein Heizstab niemals trocken, also ohne umgebendes Wasser, unter Strom gesetzt werden darf, weil er sonst überhitzt und durchbrennt; die Einbaureihenfolge und die Inbetriebnahme müssen das sicherstellen. Aus diesen Gründen gehören sowohl der wasserseitige Einbau als auch der elektrische Anschluss in die Hände von Fachleuten, also eines Installateurs oder Heizungsbauers für die Montage am Speicher und einer Elektrofachkraft für den Anschluss und die Absicherung. Die Auswahl und Bestellung der passenden Komponenten kann man selbst übernehmen und dabei günstiger einkaufen als bei einer Komplettbeauftragung, doch bei der eigentlichen Installation ist die fachgerechte Ausführung sowohl aus Sicherheits- als auch aus Gewährleistungsgründen dringend zu empfehlen. Wer handwerklich sehr versiert ist und die nötige Qualifikation besitzt, kann Teile selbst ausführen, für die meisten Haushalte ist die fachliche Unterstützung aber der sichere Weg.