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Aus dem Facharchiv: Elektropraxis
Das solar-elektrische 
Wohngebäude

Power-to-Heat: Mit Strom zu heizen galt lange Zeit als unwirtschaftlich und 
klimaschädlich. Mit der Energiewende macht die Elektroheizung am Markt 
Effizienz und Wirtschaftlichkeit gut. Allerdings nur unter bestimmten Vorzeichen.

Energieflüsse und Jahresenergiebilanz mit photovoltaischer Wärmeerzeugung (Quelle: my-PV/ep)

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. Der Strom wurde ohne Hinzugabe von Umweltenergie in das System nur 1:1 in Wärme umgesetzt.

Für die photovoltaische Wärmeerzeugung sind der Warmwasserboiler und die elektrische Fußbodenheizung hingegen „Tagspeicheröfen“. Die Energie stammt nun aus überschüssiger Produktion vom eigenen Dach, sie ist sauber und erneuerbar geworden. PV-Anlagen müssen nicht abgeriegelt werden, der Solarstrom wird zur Gänze genutzt. „Backup“ für die Zeiten mit zu wenig Erzeugung kommt aus dem öffentlichen Netz. In der energetischen Jahresbilanz schlägt die Technologie dabei mittlerweile selbst die Wärmepumpe.

Welche Häuser kommen
 dafür in Frage?

Für ein Einfamilienhaus das wärmetechnisch nach dem heutigen Stand der Technik neu errichtet oder fachgerecht thermisch saniert wird, ist ein wassergeführtes Heizsystem im Hinblick auf Leistung und Materialeinsatz bei der Installation ein Overkill. Die benötigte Heizlast pendelt sich zwischen drei und sechs kW ein. Für diese geringe Leistung ist eine konventionelle Heizung völlig überdimensioniert. Der Grund liegt in der hydraulischen Wärmeverteilung. Diese ist aufwändig und verlustbehaftet. Elektrische Heizungen erzeugen die Wärme aber direkt am Ort des Bedarfs.

Für Gebäude mit einem spezifischen Heizwärmebedarf von 50 kWh pro m2 im Jahr (Niedrigenergiehaus) oder weniger gibt es also mittlerweile bessere und vor allem einfachere 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.

Das Primärheizsystem rein solar-elektrisch auszuführen, ist nur in Wohnhäusern sinnvoll, die nach heutigem Stand der Technik errichtet oder thermisch saniert wurden.

Für Häuser mit höherer Energiekennzahl lautet die allgemeine Empfehlung hingegen seit jeher, erst eine thermische Sanierung der Hülle vorzunehmen (Fenstertausch, Fassaden- und Geschossdeckendämmung) und erst im Anschluss die Auswahl eines geeigneten Heizsystems vorzunehmen. Energie, die nicht benötigt wird, muss ja bekanntlich gar nicht erst erzeugt werden.

In der thermischen Gebäudesanierung schlummert eines der großen Potentiale für die Energiewende und den Klimaschutz.

Größe der PV-Anlage eines
solar-elektrischen Hauses

Bei einem derartigen Einfamilienhaus bewegt sich der jährliche Energiebedarf für Raumwärme in der Größenordnung von ungefähr 4 000 kWh. Er entspricht also etwa der gleichen Energiemenge, die in so einem Objekt jeweils für Strom, Warmwassererzeugung und für Elektromobilität erforderlich ist.

Um die Energieversorgung aller vier Sektoren zu einem wesentlichen Anteil aus der eigenen Photovoltaikanlage speisen zu können, beträgt die Anlagenleistung typischerweise 10 kWp oder mehr. Dafür sind mit modernen Modulen aber lediglich 50 m2 Fläche erforderlich (Annahme Modulleistung 330 Wp, 1,6 m2 Modulfläche). So viel Platz ist auf den Dächern freistehender Einfamilienhäuser in der Regel verfügbar!

Wie wird die Wärme eingebracht?

Über elektrische Heizmatten in Fußboden, Wand oder Decke. Diese sind jedoch deutlich preisgünstiger als eine wassergeführte Fußbodenheizung und obendrein können die meisten dieser Produkte auch auf bestehenden Estrichen verlegt werden. Für Sanierungen bedeutet dies den überragenden Vorteil, dass nur der Bodenbelag neu gemacht wird und nicht der gesamte Aufbau abgerissen und ersetzt werden muss.

Wie bei wassergeführten Fußbodenheizungen bieten aber auch E-Heizmatten den Vorteil, dass die Masse des Bodens thermisch aktiviert werden kann. Dieser kann somit als Tagspeicher für photovoltaische Überschüsse verwendet werden, Erzeugungsschwankungen werden gut ausgeglichen. In einem Haus mit 120 m2 Nutzfläche kann der Estrich bei nur 4 Grad Erwärmung (z. B. von 22 °C auf 26 °C) immerhin 25 kWh an Energie bevorraten.

Kritische Behaglichkeitszonen wie das Badezimmer können kurzzeitig auch per Infrarotpaneele temperiert werden, generell ist eine Speichermasse wie der Fußboden, die Wand oder die Decke jedoch zu bevorzugen. Die Wärmeleistung der IR-Paneele ist nach diesem Haustechnikkonzept daher üblicherweise nicht stufenlos entsprechend den PV-Erträgen geregelt, eine Verwendung ist nur temporär angedacht.

Autor: R. Hofstätter

Der vollständige Artikel ist in unserem Facharchiv nachzulesen.

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