Wo bleibt die Wärme in der Energiewende?

Wird von der Energiewende gesprochen, so ist meist die Stromproduktion aus erneuerbaren Energien gemeint. Atom, Gas- und Kohlekraftwerke sollen abgeschafft werden und dafür Windparks und Solaranlagen entstehen. Die mit diesen Maßnahmen zu reduzierenden Emissionen, werden nicht nur durch die Produktion von Strom verursacht. Neben dem Verkehr ist auch die Wärmeerzeugung ein großer Faktor beim Co2-Ausstoß. Dass der Wärmesektor noch deutlich hinter dem Strom liegt, zeigen auch die Zahlen aus 2015: Der Anteil der erneuerbaren Energien am Bruttostromverbrauch betrug 31,6% wohingegen der Wärmebedarf nur zu 12,5% aus erneuerbaren Quellen gedeckt wird.

warmeanteil

Während in Dänemark die Wärmewende bereits fortgeschritten ist, investieren viele Menschen in Deutschland in eine eigene Solaranlage. Allerdings heizen sie weiterhin mit Öl oder Gas. Wer also einen Beitrag zur Wärmewende leisten möchte, dem fehlt es oft an den nötigen Informationen hierfür. Gehandelt wird in Deutschland aktuell eher nach dem Motto: Eine Photovoltaikanlage für eigenen Grünstrom ja – aber was ist mit Heizung und Warmwasser?

4 Maßnahmen zur Emissionsreduktion im Wärmebereich

1.) Strombetriebene Heiztechnologie – Power-to-heat

2.) Verstärkte Energieeinsparung durch Gebäudesanierung

3.) Ausbau Kraft-Wärme-Kopplung
(gleichzeitige Erzeugung von Strom u. Wärme in einer Anlage)

4.) Bioenergie (Biogas, Pelletheizung)

Alle vier Maßnahmen sind wichtig für die Energiewende im Bereich Wärme. Weil es bei uns hauptsächlich um elektrische Energie geht, wollen wir uns im weiteren Verlauf dieses Artikels der strombetriebenen Heiztechnologie widmen. Bekannt ist diese unter dem Begriff „Power-to-Heat“.

Was kann ich tun, um meinen Beitrag zur Wärmewende zu leisten?

Photovoltaikbesitzer haben die Möglichkeit, den zum Teil überschüssigen Strom für die eigene Wärmeproduktion zu nutzen. So lässt sich ein weiterer Beitrag zur Wärmewende innerhalb der Energiewende leisten und zudem der Eigenverbrauch der PV-Anlage erhöhen. Da noch immer ein Großteil der Wärmeerzeugung aus fossilen Brennstoffen kommt und mehr Prosumer auf eine Steigerung des Eigenverbrauchs setzen, finden Power-to-heat Lösungen immer mehr Anklang.

Was leistet Power-to-heat?

Grundsätzlich bedeutet Power-to-heat nichts anderes, als dass mithilfe von Strom Wärme erzeugt wird. Die momentan effizienteste Lösung ist die Unterstützung der Warmwasserbereitung durch eine Brauchwasserwärmepumpe. Die Anschaffung und Installation einer solchen Wärmepumpe ist allerdings recht teuer. Einfacher und günstiger lässt sich ein Heizstab installieren. Dieser funktioniert im Grundprinzip wie ein Durchlauferhitzer, der in den Brauchwasserspeicher eingeschraubt wird. Der Energiemanager übernimmt nun die Steuerung des Heizstabs und leitet ungenutzten PV- oder  auch KWK-Strom in den Heizstab. Dieser wärmt das Wasser vor und mindert so den Verbrauch an fossilen Brennstoffen wie Gas oder Heizöl.

Dreifacher Vorteil

Optimierte Eigenstromnutzung & Einsparung von Heizöl

Die Einspeisevergütung für nicht selbstgenutzten Solarstrom liegt unter dem Preis, den ein PV-Besitzer zahlt, wenn er zusätzlichen Strom aus dem Netz bezieht. Installiert man heute eine Photovoltaikanlage bis 10 kWp, erhält man für jede kWh 12,30 Cent. Der durchschnittliche Strompreis liegt bei 28,69 Cent pro kWh (2016). Bei den aktuellen Investitionskosten für PV-Anlagen ist es also am wirtschaftlichsten, wenn möglichst viel selbst produzierter Strom genutzt wird. Durch die Nutzung der Stromüberschüsse für die Warmwassergewinnung direkt an Ort und Stelle, kann der Strom ökonomisch sinnvoll genutzt werden und trägt zur Einsparung von Ressourcen wie Heizöl bei.

Wirkleistungsbegrenzung

Mit einem Heizstab und einem Energiemanager kann eine Power-to-heat Lösung nicht nur überschüssigen Strom in Warmwasser verwandeln, sondern gleichzeitig zu Peak-Zeiten auch die Wirkleistungsbegrenzung umgehen. Diese ist bei allen Anlagen ab April 2012 gesetzlich durch die PV-Novelle vorgeschrieben. Mit Hilfe der dynamischen Wirkleistungsbegrenzung des Energiemanagers kann so zusätzlich zum Eigenverbrauch und der Warmwassergewinnung noch Strom ins Netz verkauft werden. Man hat also effektiv mehr von seiner Photovoltaikanlage.

Macht eine Power-to-heat Lösung immer Sinn?

Aus ökologischer Sicht ja, wenn der Strom aus erneuerbaren Energien kommt. Wirtschaftlich gesehen ist das nicht immer der Fall. Letztes Jahr beispielsweise war der Preis für Heizöl zu Beginn des Jahres deutlich gefallen und machte damit fast jede alternative Methode zur Warmwasserbereitung teurer. In Zukunft ist ein Heizstab nur dann wirtschaftlich, wenn Öl- und Gaspreise steigen und die Stromgestehungskosten von Solarstrom unter dem Öl- und Gaspreis liegen. Aktuell ist Power-to-heat eher eine Absicherung gegen steigende Öl- und Gaspreise in der Zukunft sowie ein Beitrag zur Minderung des Co2-Ausstoßes.

Wichtig ist, dass ein Heizstab intelligent gesteuert wird. Hierfür sorgt ein Energiemanagementsystem. Andernfalls wird bei unzureichender Stromversorgung durch die Photovoltaikanlage zusätzlicher Strom aus dem Netz bezogen, der die Warmwassererwärmung verteuert. Abzuraten ist von der Installation eines Heizstabs, wenn neben der Eigenstromnutzung kaum genug Strom übrigbleibt, um den Heizstab zu betreiben. Dies ist zum Beispiel bei kleinen PV-Anlagen der Fall. Sollte beispielsweise in den sonnigen Monaten ein Stromüberschuss von 700 Watt nicht erreicht werden, macht eine Anschaffung wenig Sinn. Bei der Kaufentscheidung sollte außerdem unbedingt die Heizstabgröße beachtet werden. Mehrstufige Heizstäbe schalten sich bereits bei geringeren Stromüberschüssen ein und brauchen nicht direkt 2 kW, um das Wasser zu erhitzen. Allgemein gilt: Die Mindestmenge, die der jeweilige Heizstab für seine erste oder einzige Stufe benötigt, sollte im Durschnitt regelmäßig durch die aktuelle Einspeisung erreicht werden.

Beispiel: Die shine Heizstablösung

img-2xDer shine Heizstab ist in drei Stufen aufgeteilt: 0,7 kW/ 1,4 kW / 2,1 kW. Um diesen zu betreiben, wäre also eine durchschnittliche tägliche Einspeisung von mindestens 0,7 kW notwendig. Ist die höchste Stufe von 2,1 kW Netzeinspeisung noch nie erreicht worden, kann der Heizstab nicht optimal genutzt werden, leistet allerdings noch immer einen Beitrag zur Warmwassererwärmung.

 

Interesse geweckt?

Das Institut für Wärme und Öltechnik betreibt mit uns einen Modelversuch zum Thema Power-to-heat. Schaut doch mal vorbei!

Quellen: http://appsso.eurostat.ec.europa.eu/nui/show.do?dataset=nrg_ind_335a&lang=en
https://www.erneuerbare-energien.de/EE/Redaktion/DE/Downloads/erneuerbare-energien-in-zahlen-2015.pdf?__blob=publicationFile&v=6

 

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