Veröffentlicht am Apr. 17, 2024

Heizstab Photovoltaik: Wärme durch grünen Strom erzeugen

Sie besitzen bereits eine Photovoltaikanlage oder spielen mit dem Gedanken, sich eine zuzulegen? Das System eignet sich nicht nur für die eigene Stromproduktion zum Laden des E-Autos oder für den Betrieb von Waschmaschine und Trockner. Denn mit einem PV-Heizstab lässt sich zu Zeiten steigender Preise und Klimakrise Ihr Brauchwasser erwärmen. Welche Vor- und Nachteile das mit sich bringt, mit welchen Kosten ein Heizstab verbunden ist und was es darüber hinaus zu beachten gilt, erfahren Sie in diesem Artikel.
Georgina Motzke
Dieser Artikel wurde von
Georgina Motzke für www.solaranlagen-portal.com verfasst.
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Inhaltsverzeichnis:

PV-Heizstab: PV-Anlage auf Dach

Photovoltaikmodule gewinnen Solarenergie, die Sie mithilfe eines Solar Heizstabes zur Warmwasserbereitung nutzen können. | Foto © Smileus, Adobe Stock

Heizstab PV-Anlage: Vor- & Nachteile

Folgende Tabelle gibt Ihnen einen ersten Überblick über die Vor- und Nachteile eines PV-Heizstabs:

Photovoltaik Heizstab VorteilePhotovoltaik Heizstab Nachteile
Ausgleich von Schwankungen in der Wärmeversorgung, Abdeckung von Bedarfsspitzennur bei ausreichend großer Dimensionierung der PV-Anlage wirtschaftlich
umweltfreundliche Alternative zu fossilen Brennstoffenbenötigter Platz für einen entsprechenden Pufferspeicher
Verbesserung der Energieeffizienz des HaushaltesAnschaffungskosten für Pufferspeicher 
vergleichsweise niedrige Kosten in der Anschaffungist nicht genügend Solarstrom vorhanden, bleibt der Heizstab kalt oder es wird zusätzlich teurer Netzstrom benötigt
Heizstab als Notversorgung, wenn der Heizkessel ausfallen sollteim Winter aufgrund geringerer Solarstrahlung mit weniger Erträgen zu rechnen
Reduzierung der Heizkosten 

Bitte beachten Sie: Je nach Anwendungsbereich und individueller Auslegung können die Nach- sowie Vorteile variieren. Es empfiehlt sich bereits während der Planung einen Fachbetrieb zurate zu ziehen.

Aufbau und Funktion eines PV-Heizstabs

Photovoltaik unterstützt mithilfe von Solarstrahlung Ihre Stromversorgung. Ein Heizstab dient der Erwärmung von Wasser mithilfe einer Photovoltaikanlage. Die durch die PV-Module auf Ihrem Dach gewonnene Solarenergie wird in elektrische Energie umgewandelt. Anschließend erfolgt eine weitere Umwandlung des Stroms in thermische Energie im Heizstab, der in den Wasserkreislauf des Haushalts eingebunden ist. Dadurch haben Sie die Möglichkeit, überschüssigen PV-Strom der Solaranlage zur Erwärmung Ihres Brauchwassers sowie zum Heizen zu nutzen.

Der Aufbau des Heizstabs, der auch als Heizpatrone bezeichnet wird, ist dabei relativ simpel: Aus einem Einschraubheizkörper bestehend, ist das Gerät über ein Gewinde in den Wasserspeicher und somit in den Wasserkreislauf eingebunden. Die Eintauchlänge des Heizstabes variiert – je nach Größe Ihres Wassertanks und der darin enthaltenen Wassermenge, die erwärmt werden soll.  

Wie funktioniert ein Heizstab? Der PV-Heizstab ist in seiner Funktion vergleichbar mit einem Tauchsieder. Über die PV-Anlage erhält er den benötigten Strom, der den Heizwendel im Inneren des Stabs erhitzt, sodass er Wasser in Ihrem Speicher erwärmt und auf einer konstanten Temperatur hält. Auch kurzzeitige Bedarfsspitzen können durch den Heizstab gedeckt werden. Dadurch entlastet er Ihr bestehendes Heizsystem.

Als “Power to Heat” ist das Prinzip bereits für viele Wasserspeicher möglich, indem sie bereits über entsprechende Vorrichtungen und Anschlüsse verfügen, die eine einfache Installation ermöglichen.

Funktion der Regelung & Steuerung

Sie haben hier die Wahl zwischen ungeregelten und geregelten Modellen, wobei sich eine Regelung durchaus empfiehlt. Grund dafür: Ist nicht genügend Solarstrom für das ungeregelte Modell vorhanden – beispielsweise weil vorrangig erst einmal alle anderen Haushaltsgeräte mit Strom versorgt werden – bleibt der Heizstab ausgeschaltet oder zieht alternativ ergänzend teuren Netzstrom. Dies würde Ihre Energiekosten unnötig ansteigen lassen.

Um eine effiziente Nutzung des Photovoltaik-Heizstabes zu ermöglichen, sind Regelung und Steuerung demnach essenziell. Sie ermöglichen die optimale Abstimmung von Heizstab und PV-Anlage. Der Regler stellt sicher, dass der Heizstab lediglich eingeschaltet wird, wenn auch genügend elektrische Energie vorhanden ist. Durch eine automatische Anpassung an die Intensität der Sonnenstrahlung kann die Leistung darüber hinaus optimiert werden. Zudem wird dadurch eine Überhitzung vermieden.

Bei den gängigen Reglern haben Sie die Wahl zwischen 200, 500 und 1.000 Watt. Eine größere Auswahl an Leistungsstufen ermöglicht eine präzise Einstellung des Gerätes und hat eine bessere Abstimmung von PV-Heizstab und vorhandener elektrischer Energie zur Folge.

Energiemanagementsystem

Ein intelligentes Energiemanagementsystem überwacht Ihr System. Anhand der Menge produzierten Solarstroms und der Höhe des Stromverbrauchs im Haushalt stimmt es die Energieflüsse optimal aufeinander ab.

Sie können zudem bestimmen, in welcher Reihenfolge Sie den grünen Strom Ihrer Photovoltaikanlage verbrauchen wollen. Möchten Sie im ersten Schritt den Stromspeicher und anschließend Ihr E-Auto über die Wallbox laden und überschüssigen Strom für Haushaltsgeräte oder den Heizstab nutzen? Oder bietet sich in Ihrem individuellen Fall ein anderes Setup an?

Verschiedene Arten von PV-Heizstäben

Bei der Wahl Ihrer PV-Heizpatrone haben Sie unterschiedliche Modelle zur Auswahl. Diese bieten jeweils unterschiedliche Vorzüge:

AC Photovoltaik Heizstäbe

Bei AC-gekoppelten Systemen handelt es sich um Geräte, bei denen die elektrische Energie der PV-Anlage in Wechselstrom umgewandelt wird, bevor sie dem Heizstab zur Erwärmung dient. Dazu benötigen Sie einen Wechselrichter, der den gewonnenen Gleichstrom in nutzbaren Wechselstrom für Ihren Haushalt umwandelt.

Bei AC-gekoppelten Anlagen verbrauchen Sie den Strom im ersten Schritt für die elektrischen Geräte in Ihrem Haushalt oder einer Wallbox. Der Strom, der anschließend übrig bleibt, dient der Bereitung von Warmwasser mittels Heizstab. Bleibt anschließend noch Solarstrom übrig, kann dieser für eine Einspeisevergütung ins öffentliche Netz gespeist werden.

Der Vorteil eines solchen Systems ist ein hoher Eigenverbrauch. Durchschnittlich sind hier 40 Prozent möglich. Verfügen Sie über eine intelligente Steuerungseinheit und Regelung, können Sie hier jedoch auch bis zu 70 Prozent erreichen. Dieses System ist jedoch mit erhöhten Anschaffungskosten verbunden.

DC Photovoltaik Heizstäbe

Für ein DC-gekoppeltes System benötigen Sie keinen Wechselrichter, denn der Heizstab arbeitet mit Gleichstrom. Dieser gelangt direkt von der PV-Anlage zum Heizstab. Die gesamte elektrische Energie, die Sie durch Photovoltaik gewinnen, dient somit der Erwärmung von Heiz- und Trinkwasser. 

Vorteil hier: Sie benötigen keine zusätzlichen Komponenten wie Wechselrichter und Gleichstromverkabelung. Eine Eigenverbrauchsquote von bis zu 100 Prozent sind bei optimaler Auslegung möglich. Möchten Sie neben der Warmwasserbereitung jedoch auch andere elektrische Geräte in Ihrem Haushalt mit PV-Energie betreiben, eignet sich dieses System hingegen nicht.

Heizstab Photovoltaik: Kosten & Förderung

Die Anschaffungskosten für Heizstäbe beginnen bei etwa 100 Euro. Hierbei sollten Sie jedoch darauf achten, ob es sich bei den günstigen Modellen um Solarheizstäbe handelt, die über eine Regelung verfügen. Im Schnitt bewegen Sie sich hier bei etwa 600 bis 700 Euro – abhängig von ihrer Leistung und dem Hersteller. 

Sie können sich auch für Sets inklusive Steuerungseinheit entscheiden. Diese bewegen sich durchschnittlich etwa bei 2.000 Euro

Informieren Sie sich in diesem Zusammenhang auch über die Kosten von Photovoltaik.

Eine Förderung für das Nachrüsten von PV-Heizstäben gibt es derzeit nicht. Durch die Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) haben Sie die Möglichkeit, Fördergelder im Rahmen einer Heizungserneuerung oder eines Heizungstausches zu erhalten. 

Möchten Sie Ihre bestehende Photovoltaikanlage jedoch lediglich um eine Heizpatrone ergänzen, haben Sie die Option, den Steuerbonus zu nutzen. Bis zu 20 Prozent der anfallenden Kosten für Handwerkerleistungen können Sie dadurch von der Einkommenssteuer absetzen.

Herstellerliste

Die folgende Liste gibt Ihnen einen ersten Überblick über Hersteller, Modelle und Preise von Heizstäben:

HerstellerProduktRegelungLeistungPreis

Askoma

 

Heating ROD AHIR-BI-OP

 

stufenlose regelbar6 kWca. 410 Euro

Junkers Bosch

 

CTHK 631

 

ja2 kWca. 280 Euro
MYPVAC ELWA 2stufenlose regelbar3,5 kWca. 830 Euro

SmartFox

 

Warmwasserbereitungs Set | inkl. Steuereinheit

 

stufenlos regelbar3 kWca. 2.250 Euro
Türk+HillingerElektro-Heizstabja2 kWca. 170 Euro

TWL

 

EH.3000

 

mit Regler von 30 °C bis 85 °C einstellbar

 

3 kW

 

ca. 260 Euro

WIP

 

Elektrischer Heizstab mit Thermostatja, einstellbar bis 65 °C2 kWca. 170 Euro

Welcher Heizstab sich für Sie lohnt, besprechen Sie am besten mit einem Fachunternehmen. Dieses bezieht all Ihre individuellen Voraussetzungen mit in die Planung ein und findet gemeinsam mit Ihnen die optimale Lösung.

Photovoltaik Heizstab nachrüsten

Besitzen Sie bereits eine Photovoltaikanlage und möchten den dadurch gewonnenen Solarstrom zusätzlich zur Wärmeerzeugung in Ihrem Haus nutzen, haben Sie die Option, einen PV-Heizstab nachzurüsten. Viele Pufferspeicher haben bereits entsprechende Vorrichtungen und Anschlüsse, um eine entsprechende Heizpatrone zu installieren (“Power to heat”). 

Je nach System können Sie eine Nachrüstung selbst vornehmen. Es bietet sich jedoch an, einen geeigneten Fachbetrieb in Ihr Vorhaben mit einzubeziehen. Dieser hält zudem wertvolle Informationen zur benötigten Leistung für Sie parat. Es ist wichtig, die Leistung der PV-Anlage und die des Heizstabs aufeinander abzustimmen. Dadurch ist ein wirtschaftlicher Betrieb gewährleistet.

Im Vorfeld sollten Sie zwingend ermitteln, ob Ihre Solaranlage ausreichend Strom generiert, um einen Heizstab zu betreiben. Informieren Sie sich über die Leistung Ihrer Solaranlage. Ist nicht genügend Solarstrom vorhanden, nutzt das Gerät unter Umständen teuren Netzstrom zur Erwärmung Ihres Heiz- und Trinkwassers, wodurch die Anschaffung unwirtschaftlich wird.

Informationen zur Wartung und Pflege von Heizstäben

Für eine optimale Funktion und bestmögliche Lebensdauer ist es wichtig, den Heizstab regelmäßig zu warten und zu reinigen. Dies müssen Sie jedoch nicht selbstständig erledigen. Ein Experte kann Ihnen dabei helfen. Fragen Sie am besten beim Fachbetrieb Ihres Vertrauens, ob die Möglichkeit für einen Wartungsvertrag besteht.

Heizstab: Beispielhafte Verunreinigung

Beispielhafter Heizstab mit Rost und Zunder. | Foto © Natallia, Adobe Stock

  • Bei der Reinigung des Heizstabes werden Verunreinigungen entfernt, die seine Leistung beeinträchtigen können. 
  • Eine regelmäßige Überprüfung von Verbindungen und Kabeln stellt sicher, dass das System optimal funktioniert. Lockere Verbindungen weisen nicht nur Sicherheitslücken auf, sondern können ebenfalls zu Leistungsverlusten führen.
  • Die Überprüfung von Schäden am Heizstab trägt dafür Sorge, dass Sie sich zeitnah an einen Experten wenden können, sobald Ihnen Abnutzungserscheinungen oder Risse am Gerät auffallen. Diese können zu Leistungseinbußen führen, wenn sie nicht behoben werden.
  • Fällt Ihnen ein Leistungsabfall im Betrieb auf, kann dies auf ein Problem hinweisen, das genauer ergründet werden sollte. Auch hier bietet sich eine regelmäßige Überwachung an, um zeitnah handeln zu können und unnötige Kosten zu vermeiden.
  • Die Überprüfung der Photovoltaikanlage gewährleistet eine jederzeit optimale Leistung. Die regelmäßige Inspektion und Wartung durch einen Fachbetrieb stellt sicher, dass bereits kleine Probleme rechtzeitig erkannt werden und das System stets wirtschaftlich arbeitet.

Regelmäßige KontrolleWartung und Reinigung stellen sicher, dass Ihr Photovoltaik-Heizstab nicht nur effizient arbeitet und unnötige Kosten vermieden werden, auch eine lange Lebensdauer wird durch die richtige Pflege gewährleistet.

Fazit: Wann lohnt sich ein PV-Heizstab?

Ein Heizstab kann eine durchaus sinnvolle und umweltfreundliche Ergänzung zu einer bereits bestehenden PV-Anlage sein. In Kombination und unter den richtigen Voraussetzungen kann er Ihre Heizkosten senken und Ihre bestehende Heizung entlasten – sowohl bei der Warmwasserversorgung als auch bei der Heizungsunterstützung. 

Wichtig: Das Nachrüsten eines Heizstabes lohnt sich nur, wenn Ihre Photovoltaikanlage einen Überschuss an grünem Strom produziert. Bleibt nach Waschmaschine, Wäschetrockner, Wallbox und Co. nicht genügend Solarstrom übrig, bleibt der Heizstab kalt oder zieht im schlimmsten Fall teuren Netzstrom für die Erwärmung Ihres Wassers. Das erhöht nicht nur Ihre Stromkosten, sondern reduziert auch je nach Stromanbieter den Nutzen für die Umwelt.

Alternativ zum Heizen mit Photovoltaik bietet sich auch eine Solaranlage für die solare Wassererwärmung oder eine Solarheizung an.

Beziehen Sie bereits während der Planung einen geeigneten Fachbetrieb zurate. Dieser nimmt Rücksicht auf Ihre individuellen Voraussetzungen und hilft Ihnen, die bestmögliche Wahl zu treffen.

FAQ zum PV-Heizstab

Wie viel Kilowatt (kW) sollte der Heizstab für meinen Pufferspeicher haben?
Die konkrete Zahl hängt hier von der jeweiligen Größe Ihrer PV-Anlage sowie des Pufferspeichers ab. Dabei sollten Sie den Heizstab nach Möglichkeit so klein wie möglich wählen, um dennoch die nötige thermische Energie für Ihren Speicher generieren zu können. Verwenden Sie beispielsweise für PV-Anlagen bis sechs Kilowatt peak und einen Warmwasserspeicher von etwa 250 Litern einen Heizstab mit zwei Kilowatt Leistung.
Ist es sinnvoll, den Heizstab mit einem Batteriespeicher zu ergänzen?
Ein Stromspeicher dient im ersten Schritt dazu, überschüssigen Solarstrom für Zeiten zu speichern, in denen die Sonne nicht scheint. Durch den Betrieb eines Heizstabs dient der Pufferspeicher ebenfalls als eine Art Speicher für überschüssigen Solarstrom. Ob eine gleichzeitige Nutzung beider Optionen in Ihrem Fall Sinn ergibt, hängt von der Größe Ihrer PV-Anlage sowie Ihrem individuellen Verbrauch ab.
Kann ich den Heizstab direkt an die PV-Anlage anschließen?
Möchten Sie einen Heizstab von etwa zwei bis drei Kilowatt betreiben, können Sie diesen oftmals problemlos an eine haushaltsübliche Steckdose anschließen. Größere Heizstäbe ab etwa drei Kilowatt benötigen hingegen einen mehrphasigen Anschluss. Auch eine zusätzliche Sicherung ist hier notwendig.
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