Sektorenkopplung effektiv nutzen
25. Januar 2021 16. April 2020 von Marcel Lang
Ein vollelektrisches beheiztes Haus in Oberösterreich (Quelle: my-PV)
Power-to-Heat: Mit Strom heizen, galt lange Zeit als unwirtschaftlich und klimaschädlich. Mit der Energiewende rückt die Wärmeerzeugung mittels selbst erzeugtem grünen Strom wieder in den Fokus. Sowohl die Effizienz als auch die Wirtschaftlichkeit stehen inzwischen unter guten Vorzeichen. Die Sektorenkopplung rückt immer mehr in den Vordergrund und zeigt schon heute, wie unser zukünftiges grünes Energiesystem aussehen kann.
Das schlechte Image elektrischer Direktheizsysteme stammt vor allem aus der Zeit der Nachtspeicheröfen. Schmutziger Kohle- und Atomstrom wurde nachts verheizt, weil die Großkraftwerke nicht runtergefahren werden konnten.
Heute sieht das anders aus: Der Strom wird mittels Photovoltaik sauber erzeugt und Warmwasserboiler und die elektrische Fußbodenheizung dienen im Haus als „Tagspeicheröfen“. PV-Anlagen müssen nicht abgeriegelt werden, der Solarstrom wird vollständig genutzt. Unterstützung für die Zeiten mit zu wenig Erzeugung, kommt aus dem öffentlichen Netz. In der energetischen Jahresbilanz schlägt die Technologie dabei mittlerweile selbst die Wärmpumpe. Unser Partner my-PV bietet hier beispielsweise neben Heizstäben zur Warmwassererzeugung auch Steuereinheiten an, mit denen ein vollelektrisches Haus möglich gemacht werden kann!
Welche Häuser kommen dafür in Frage?
Für ein Einfamilienhaus, das wärmetechnisch nach dem heutigen Stand der Technik neu errichtet oder fachgerecht thermisch saniert wurde, ist ein wassergeführtes Heizsystem im Hinblick auf Leistung und Materialeinsatz bei der Installation nicht mehr sinnvoll. Die benötigte Heizlast pendelt sich in der Regel zwischen drei und sechs kW ein. Für diese geringe Leistung ist eine konventionelle Heizung überdimensioniert.
Für Gebäude mit einem spezifischen Heizwärmebedarf von 50 kWh/m² im Jahr (Niedrigenergiehaus) oder weniger, gibt es also mittlerweile bessere, einfachere und günstigere Möglichkeiten. Dabei investiert man nicht eine große Summe für die Haustechnik im Keller, sondern nimmt stattdessen einen Teil des Budgets, um seine verfügbare Dachfläche möglichst vollständig mit Photovoltaikmodulen zu füllen.
Wie groß muss die Photovoltaikanlage eines solar-elektrischen Hauses sein?
Für den geringen Heizwärmebedarf (orange) heutiger Einfamilienhäuser sind konventionelle wassergeführte Heizungen meist überdimensioniert. (Quelle: my-PV)
Bei einem Standard-Einfamilienhaus bewegt sich der jährliche Energiebedarf für Raumwärme im Durschnitt bei einer Größenordnung von ungefähr 4.000 kWh. Das entspricht etwa der Energiemenge, die jeweils für Strom, Warmwassererzeugung und für Elektromobilität erforderlich ist. Um die Energieversorgung all dieser vier „Sektoren“ zu einem wesentlichen Anteil aus der eigenen Photovoltaikanlage speisen zu können, beträgt die Anlagenleistung typischerweise 10 kWp. Dafür sind mit modernen Modulen aber lediglich 50 Quadratmeter Fläche erforderlich (Annahme Modulleistung 330 Wp, 1,6 m² Modulfläche). Eine Fläche, die in der Regel problemlos bei freistehenden Einfamilienhäusern zur Verfügung steht.
Wie wird die Wärme eingebracht?
Zum einen über elektrische Heizmatten in Fußboden, Wand oder Decke. Diese sind deutlich preisgünstiger, als eine wassergeführte Fußbodenheizung. Obendrein können die meisten dieser Produkte auch auf bestehenden Estrichen verlegt werden. Für Sanierungen hat dies den Vorteil, dass nur der Bodenbelag neu gemacht wird und nicht der gesamte Aufbau abgerissen und ersetzt werden muss. Außerdem kann in Räumen, wie dem Badezimmer, auch per Infrarotpaneele temperiert werden. Im Allgemeinen ist eine Speichermasse wie der Fußboden, die Wand oder die Decke jedoch immer zu bevorzugen.
Ergänzend dazu bietet sich ein stufenlos regelbarer Heizstab für den Warmwasserboiler an. Er nutzt die überschüssige Energie aus der Photovoltaikanlage und heizt damit das Brauchwasser auf die gewünschte Temperatur. Die stufenlose Regelung sorgt hierbei dafür, dass nicht unnötiger, teurer Strom aus dem Netz für das Heizen bezogen wird, solange genug grüne Energie vom eigenen Dach zur Verfügung steht.
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