1. Wann macht ein Heizstab bei der PV-Anlage Sinn?

Bevor Sie jetzt gleich loslegen und einen Heizstab installieren, beachten Sie bitte: Dieser macht nur Sinn, wenn Ihre Photovoltaikanlage auch tatsächlich einen Überschuss an Solarstrom produziert. Für welche Anlagen lohnt sich der Heizstab möglicherweise?

• Bei neuen Anlagen, da die Einspeisevergütung sehr niedrig ist. Ein Eigenverbrauch ist lohnender. Was das Heizkonzept angeht ist aber unter Umständen eine Wärmepupe die bessere Alternative.
• Eine Nachrüstung bei ausgeförderten Altanlagen, da auch hier bei der geringen Einspeisevergütung der Eigenverbrauch wirtschaftlicher ist.

Die Vergütung, die Sie erhalten, wenn Sie den Überschuss-Strom, den Ihre Photovoltaik-Anlage produziert, ins Stromnetz einspeisen, sinkt stetig. Um es mal in Zahlen auszudrücken: Anfang 2022 bekamen Sie für eine Anlage, die zwischen 1 und 10 kWp Leistung bringt, 6,83 Cent pro kWh, sechs Monate später waren es nur noch 6,23 Cent pro kWh. Das ist ein ziemlicher Unterschied zu den 12,2 Cent pro kWh, die Sie Anfang 2018 noch bekommen hätten! 

Für viele von Ihnen, die eine Photovoltaikanlage auf dem Dach Ihres Einfamilienhauses haben, wird es also immer weniger lukrativ, den Solarstrom ins Netz einzuspeisen. Der Clou ist jetzt: Nutzen Sie den Strom einfach selbst! Es gibt verschiedene Möglichkeiten, wie Sie das anstellen können:

• per Stromspeicher, der überschüssige Energie für später aufbewahrt,
• per Wallbox, mit der Sie Ihr Elektroauto laden können
• oder mit einem Heizstab

Mit dem Heizstab können Sie Photovoltaik und Warmwasseraufbereitung miteinander verbinden. Stellen Sie sich vor, Sie haben einen Stab, der in Ihren Warmwasserspeicher eingesetzt wird und von Ihrer Photovoltaikanlage mit Energie versorgt wird. Dieser Stab erwärmt dann das Wasser in Ihrem Speicher. Klingt einfach, oder? Und das Beste daran: Ein Heizstab kann Ihre Heizkosten senken und Ihre Heizung entlasten, sowohl bei der Warmwasserversorgung als auch bei der Heizungsunterstützung.

1.1. Was sind die Voraussetzungen, um einen Heizstab mit einer vorhandenen PV-Anlage zu kombinieren?

Es gibt allerdings einige Voraussetzungen, die dafür erfüllt sein müssen, um die ganze Sache rentabel zu machen. Lassen Sie uns einen Blick darauf werfen:

1. Überschüssiger Solarstrom: Das Herzstück jeder PV-Anlage ist natürlich die Sonne. Aber nicht nur das: Sie brauchen auch genug überschüssigen Solarstrom, um Ihren Heizstab zu betreiben. Wenn alle anderen Geräte und Verbraucher – wie Ihre Waschmaschine, der Wäschetrockner und die Wallbox für das E-Auto – den Solarstrom bereits aufgebraucht haben, bleibt für den Heizstab nichts übrig. Im schlimmsten Fall würde er dann teuren Netzstrom ziehen, und das wollen wir natürlich vermeiden.
2. Pufferspeicher: Sie benötigen einen Pufferspeicher, in den der Heizstab eingebaut werden kann. Dieser Speicher enthält das Wasser, das Sie zum Duschen, Kochen usw. nutzen und das der Heizstab erwärmt.
3. Steuerungstechnik: Eine intelligente Steuerungstechnik ist entscheidend, um den Einsatz des Heizstabes zu optimieren. Diese entscheidet, wann der Heizstab aktiviert wird, also dann, wenn genug überschüssige Solarenergie vorhanden ist.
4. Technische Kompatibilität: Nicht zuletzt sollte Ihre PV-Anlage technisch dazu in der Lage sein, einen Heizstab zu integrieren. Einige Anlagen könnten eventuell ein Upgrade oder bestimmte Zusatzgeräte benötigen, um dies zu ermöglichen.

Alternativen und Unterstützung: Es gibt auch andere Möglichkeiten, Ihr Wasser mit Sonnenenergie zu erwärmen, zum Beispiel mit einer Solarthermieanlage. Ziehen Sie bei der Planung immer einen Fachbetrieb hinzu. Dieser kann auf Ihre individuellen Voraussetzungen Rücksicht nehmen und Ihnen helfen, die beste Entscheidung zu treffen.

Heizstäbe sind also eine interessante Lösung, besonders wenn die Einspeisevergütung niedrig ist und es sich lohnt, den Eigenverbrauch zu erhöhen. Sie sind einfach zu installieren, indem sie in den Warmwasserspeicher eingeschraubt werden, und sie können im Notfall eine gute Zusatzheizung sein. Im Sommer, wenn viel Sonnenenergie zur Verfügung steht, kann die reguläre Warmwasseraufbereitung oft ausgeschaltet bleiben. 

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1.2. Heizstab und Wärmepume

Wenn Sie eine Wärmepumpenanlage haben, ist der Heizstab wahrscheinlich bereits vorhanden. Er kann als zusätzliche Heizung verwendet werden, wenn die Wärmepumpe den aktuellen Bedarf nicht decken kann. Im Sommer kann die Wärmepumpe sogar ganz ausgeschaltet werden, was ihre Lebensdauer erhöht. Aktuell ist es noch nicht vorgesehen, den Heizstab der Wärmepumpe direkt mit der PV-Anlage zu verbinden, aber das könnte sich in Zukunft ändern.

1.3. Vorteile und Nachteile der Nutzung eines Heizstabes

Welche Aspekte, sollten bei der Entscheidung für oder gegen einen Heizstab berücksichtigt werden? Hier eine Tabelle zu den wichtigsten Punkten:

Bitte beachten Sie, dass die spezifischen Vorteile und Nachteile von Ihrer individuellen Situation abhängen können. Es ist daher immer empfehlenswert, einen Fachmann zu Rate zu ziehen, bevor Sie Entscheidungen treffen.

2. Wie funktioniert ein Heizstab für eine PV-Anlage?

Stellen Sie sich einen Heizstab einfach als einen großen Wasserkocher vor. Nur dass dieser Wasserkocher nicht mit Strom aus der Steckdose, sondern direkt mit Strom aus Ihrer Photovoltaikanlage (PV-Anlage) auf Ihrem Dach betrieben wird.  Ein Heizstab ist also ein ziemlich simples Gerät. Im Inneren befindet sich ein elektrisches Heizelement, das ähnlich wie in Ihrem Wasserkocher oder Toaster funktioniert. Dieses Heizelement ist in ein Metallrohr eingeschlossen, das dann direkt in Ihren Pufferspeicher eingeschraubt wird.

Wenn Ihre PV-Anlage mehr Strom produziert, als Sie gerade verbrauchen, dann schaltet sich der Heizstab ein und verwandelt diesen überschüssigen Strom in dem vorhandenen Pufferspeicher in Wärme. Diese Wärme wird also genutzt, um Wasser zu erhitzen. So nutzen Sie den von Ihrer PV-Anlage produzierten Strom optimal und vermeiden es, ihn ins Netz einzuspeisen, wo Sie dafür nur wenig Geld bekommen würden.

Der Begriff "Heizpatrone" wird oft synonym zu "Heizstab" verwendet. In manchen Fällen kann eine Heizpatrone jedoch auch kleiner und kompakter sein als ein herkömmlicher Heizstab. Beide Begriffe beziehen sich jedoch auf ein Gerät, das elektrische Energie in Wärme umwandelt.

2.1. Wie funktioniert der Pufferspeicher?

Der Pufferspeicher funktioniert ein bisschen wie eine Thermoskanne für Ihr Haus. Er speichert die Wärme, die durch den Heizstab erzeugt wird, und hält sie für Sie bereit, wann immer Sie sie brauchen - sei es zum Duschen, zum Abwaschen oder zum Heizen Ihrer Räume.

Das tolle an einem Pufferspeicher ist, dass er die Wärme über einen längeren Zeitraum hinweg speichern kann. Das bedeutet, dass die Wärme, die der Heizstab an einem sonnigen Nachmittag erzeugt hat, noch am nächsten Morgen genutzt werden kann.

2.2. Was ist das “Power to Heat”-Prinzip?

"Power to Heat" ist ein ziemlich cooler Begriff, nicht wahr? Übersetzt heißt es so viel wie "Strom zu Wärme". Und das beschreibt genau das, was es macht. Es nutzt Strom, um Wärme zu erzeugen. 

Das Prinzip dahinter ist eigentlich ziemlich einfach: Wenn Sie zu Hause mehr Strom haben, als Sie gerade verbrauchen können (zum Beispiel durch Ihre PV-Anlage), dann können Sie diesen Strom nutzen, um Wärme zu erzeugen. Diese Wärme können Sie dann zum Heizen Ihres Hauses oder zur Warmwasserbereitung nutzen.

3. Was für einen Heizstab benötige ich?

Die Wahl des richtigen Heizstabs hängt von mehreren Faktoren ab.

• Der Größe Ihrer PV-Anlage
• Dem Überschussstrom Ihrer Solaranlage
• Der Größe Ihres Pufferspeichers

Faustregel: Der Heizstab sollte so klein wie möglich, aber so groß wie nötig sein.

Für eine PV-Anlage mit bis zu 6 kWp und einen Pufferspeicher von 250 L werden zum Beispiel Heizstäbe mit 2 kW Leistung empfohlen.

Bei größeren Anlagen können Sie 3 kW oder mehr benötigen. Bedenken Sie, dass kleinere Heizstäbe bis 3 kW an eine normale Steckdose angeschlossen werden können, während stärkere Heizstäbe eine spezielle Installation benötigen.

Welcher Stromanschluss wird benötigt?

• Bis 3 kW benötigen einen 230-Volt-Anschluss.
• Bei höherer Leistung wird ein dreiphasiger elektrischer Anschluss von 400 Volt benötigt.

Es gibt verschiedene Modelle von Heizstäben, die Sie je nach Ihren Bedürfnissen auswählen können:

3.1. AC und DC Photovoltaik Heizstäbe

AC Heizstäbe: Diese Heizstäbe verwenden Wechselstrom, der durch einen Wechselrichter von der PV-Anlage umgewandelt wird. Überschüssiger Strom wird meist folgendermaßen genutzt:

1. zuerst für den Betrieb von Haushaltsgeräten oder einer Wallbox
2. dann zum Erwärmen von Wasser
3. und was dann noch übrig bleibt wird ins Netz eingespeist

Ein AC-gekoppeltes System kann einen hohen Eigenverbrauch von bis zu 70% ermöglichen, wenn es intelligent geregelt wird, erfordert jedoch höhere Anschaffungskosten.

DC Heizstäbe: Bei diesen Heizstäben wird der von der PV-Anlage erzeugte Gleichstrom direkt zum Erwärmen des Wassers verwendet. Sie benötigen keinen Wechselrichter und können daher die Verluste durch den Wechselrichter (1-4%) vermeiden.

Sie sind allerdings nicht geeignet bzw. ist eine gesonderte Auslegung und Steuerung erforderlich, wenn Sie auch andere elektrische Geräte in Ihrem Haushalt mit PV-Wechselstrom betreiben möchten.

3.2. Geregelte und ungeregelte Heizstäbe

Ungeregelte Heizstäbe arbeiten entweder mit voller Leistung oder gar nicht. Wenn nicht genug PV-Strom vorhanden ist, bleibt der Heizstab kalt oder muss durch Netzstrom ergänzt werden.

Geregelte Modelle hingegen können in verschiedenen Leistungsstufen (zum Beispiel 200 Watt, 500 Watt oder 1.000 Watt) betrieben werden, wodurch sie besser auf den verfügbaren PV-Stromüberschuss abgestimmt werden können.

Am effizientesten sind Heizstäbe, die stufenlos regelbar sind.

3.3. Energiemanagement: Regelung & Steuerung

Die Regelung und Steuerung von Heizstab und PV-Anlage durch ein intelligentes Energiemanagementsystem erhöht die Effizienz des Systems. Das Energiemanagementsystem überwacht den Stromfluss und passt die Energieverteilung optimal an. Es ermöglicht auch, den Verbrauch von PV-Strom zu priorisieren, was wir bereits angesprochen hatten. Zum Beispiel erst den Heimspeicher zu laden, dann das Elektroauto und zuletzt den Heizstab.

Sie können auch Schwellenwerte und den "ergänzenden Netzbezug" individuell einstellen. Die Installation und Regelung des Heizstabs sollte jedoch immer durch einen Fachmann erfolgen, um eine sichere und effiziente Nutzung zu gewährleisten.

Die optimale Kombination und Regelung dieser Komponenten erfordert eine individuelle Planung und Auslegung, die auf Ihre spezifischen Bedürfnisse und Gegebenheiten zugeschnitten ist. Es ist daher ratsam, vor einer Entscheidung eine ausführliche Beratung von einem Fachmann in Anspruch zu nehmen.

4. Wie funktioniert die Installation eines Heizstabes?

Als grober Überblick hier die wichtigsten Schritte. Beachten Sie aber bitte, dass die Installationsanweisungen vom Hersteller beachtet werden müssen, da jeder Heizstab ein wenig anders funktionieren kann:

1. Überprüfen Sie den Behälter: Stellen Sie sicher, dass der Pufferspeicher für den Heizstab geeignet ist und dass genügend Platz für den Einbau und spätere Wartungen vorhanden ist. Achten Sie auf Angaben für maximal erlaube Umgebungs- bzw. Gehäsuetemperaturen.

2. Vorbereiten des Heizstabes: Drücken Sie die Heizrohre des Heizstabes leicht zusammen, bevor Sie ihn in die Muffe (das Gewinde im Behälter, in das der Heizstab eingeschraubt wird) einführen.

3. Einsetzen des Heizstabes: Setzen Sie den Heizstab mit einer Dichtung in die Muffe ein. Verwenden Sie dafür das geeignete Werkzeug.

4. Anschluss des Kabels: Führen Sie das Stromkabel durch eine spezielle Öffnung in den Heizstab ein. Stellen Sie sicher, dass das Kabel die richtige Größe hat.

5. Elektrischer Anschluss: Schließen Sie das Kabel entsprechend dem Schaltbild an. Dieser Schritt sollte von einem Elektriker durchgeführt werden, da es dabei zu gefährlichen Situationen kommen kann, wenn man nicht weiß, was man tut.

6. Fertigstellen der Installation: Setzen Sie das Gehäuse des Heizstabes wieder zusammen, ohne die Dichtungen zu verschieben oder zu beschädigen.

7. Befüllen mit Wasser: Bevor Sie den Heizstab einschalten, füllen Sie den Behälter mit Wasser.

8. Einschalten und Überwachen: Schalten Sie den Heizstab ein und überwachen Sie die erste Aufheizphase, um sicherzustellen, dass alles ordnungsgemäß funktioniert.

Bitte beachten Sie, dass diese Schritte nur eine sehr grundlegende Übersicht bieten und möglicherweise nicht alle Einzelheiten der Installation eines spezifischen Heizstabes abdecken. Es ist immer am besten, einen Fachmann zu Rate zu ziehen, wenn Sie sich unsicher sind.

5. Wie teuer ist ein Heizstab

Heizstäbe sind in der Anschaffung recht günstig, die Preise starten bereits bei rund 100 Euro. Aber Achtung, die günstigen Modelle verfügen oft nicht über eine Regelung. Wenn Sie einen Solar-Heizstab mit einer Regelung wünschen, liegen Sie preislich mit Montage eher bei 400 bis 700 Euro.

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Es gibt auch Sets, die eine komplett automatisierten Steuerungseinheit enthalten, diese kosten bei einem 6 kWh Heizstab im Durchschnitt rund 1.500 bis 2.000 Euro.

5.1. Wie teuer ist Energie für den PV-Heizstab?

Da der Heizstab ja als Zusatzheizung in den Speicher eingebaut wird, sollten hier eigentlich für den Stromverbrauch keine Kosten entstehen, da Sie vorhaben, Ihren eigenen Solarstrom zu verwenden. Und das auch nur dann, wenn überschüssiger Solarstrom vorhanden ist. Andernfalls nutzen Sie die Wärmequelle für Ihr Heizsystem (z.B. Holz, Gas, Öl, Wärmepumpe).

Es ist aber trotzdem interessant zu wissen, wie viel Strom der Heizstab zur Erwärmung einer bestimmten Menge Wasser benötigt. Damit können Sie abschätzen, was der Überschussstrom Ihrer PV-Anlage zum Heizsystem beitragen kann.

Technisch gesehen gilt:

• Um 1 Liter Wasser um 1 Grad zu erwärmen, benötigt man 1,16 Wh erforderlich.
• Um 200 Liter (50 Liter pro Person am Tag) am Tag von 10° auf 50° Celsius zu erwärmen benötigt man ca. 9,3 kWh.
• Bei 320 Litern (80 Liter pro Person am Tag) wären das etwa 14,9 kWh.

5.2. Gibt es Förderungen für die Kombination Photovoltaikanlage und Heizstab?

Aktuell gibt es leider keine spezielle Förderung für das Nachrüsten von PV-Heizstäben. Allerdings haben Sie die Möglichkeit,

• Fördermittel im Rahmen der Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) zu beantragen, wenn es um eine Heizungserneuerung oder einen Heizungstausch geht. Beispielsweise bei der Installation einer Wärmepumpe. Hier sind Pufferspeicherspeicher mit integriertem Heizstab zur Nutzung des überschüssigen Solarstroms möglicherweise förderfähig. Ihr Energieberater bzw. die gewählte Fachfirma wird Ihnen hier konkret weiterhelfen. Siehe: Überblick Förderprogramm
• Außerdem können Sie den Steuerbonus nutzen, wenn Sie Ihre bestehende Photovoltaikanlage um eine Heizpatrone ergänzen. Dadurch können Sie bis zu 20 Prozent der anfallenden Kosten für Handwerkerleistungen von der Einkommenssteuer absetzen (Infos dazu z.B. hier).

6. Wartung und Betrieb des Heizstabes

Im Grund handelt es sich um eine sehr einfache Technik, wo nicht gewartet werden muss oder etwas defekt sein kann. Die Häufigkeit der Wartung für einen Heizstab kann je nach Hersteller, Art des Geräts und der Nutzung variieren. Es ist jedoch eine gute Praxis, mindestens einmal jährlich eine Überprüfung durchführen zu lassen. Diese regelmäßige Überprüfung hilft dabei, eventuelle Probleme frühzeitig zu erkennen und zu beheben.

Die Aufgabe der Wartung wird normalerweise von einem qualifizierten Fachmann oder einem Serviceunternehmen übernommen. Bei der Wartung werden mehrere Aspekte überprüft und gepflegt:

1. Reinigung: Der Fachmann entfernt Verunreinigungen vom Heizstab. Diese können sich über die Zeit angesammelt haben und die Effizienz des Heizstabs beeinträchtigen.

2. Überprüfung der Verbindungen und Kabel: Der Fachmann prüft, ob alle Verbindungen und Kabel fest sind und ordnungsgemäß funktionieren. Lockere Verbindungen können Sicherheitsrisiken darstellen und die Leistung des Heizstabs beeinträchtigen.

3. Inspektion auf Schäden: Der Fachmann überprüft den Heizstab auf mögliche Schäden oder Abnutzungserscheinungen. Wenn solche bemerkt werden, können sie rechtzeitig behoben werden, bevor sie die Leistung des Heizstabs beeinträchtigen.

Es ist immer eine gute Idee, die spezifischen Wartungsanforderungen und -empfehlungen des Herstellers Ihres Heizstabs zu beachten, da diese sich je nach Modell und Marke unterscheiden können.

6.0.1. Was passiert, wenn die Verbindungen und Kabel meines Heizstabs locker sind?

Lockere Verbindungen könnten Sicherheitsrisiken darstellen und auch die Leistung Ihres Heizstabes beeinträchtigen. Eine regelmäßige Überprüfung hilft dabei, solche Probleme frühzeitig zu erkennen und zu beheben.

6.0.2. Was sollte ich tun, wenn ich Schäden am Heizstab bemerke?

Wenn Sie Abnutzungserscheinungen oder Risse am Heizstab bemerken, sollten Sie sich sofort an einen Experten wenden. Nicht behobene Schäden können die Leistung des Heizstabes beeinträchtigen.

6.1. Heizstab: Hygiene und Kalkablagerungen

Wenn Sie Wasser haben, das viele Kalkpartikel enthält, dann kann dieser Kalk sich an den Rohren Ihres Heizstabs ablagern. Diese Kalkablagerungen können Ihren Heizstab beschädigen oder sogar dazu führen, dass er zu heiß wird. Um zu verhindern, dass sich zu viel Kalk ablagert, sollten Sie das Wasser in Ihrem Heizsystem zwischen 50 und 60 Grad warm halten. Das ist warm genug, um den Kalk davon abzuhalten, sich zu schnell abzusetzen, aber nicht so heiß, dass er Ihren Heizstab beschädigt.

Aber Achtung: Auch wenn Sie das Wasser normalerweise in diesem Temperaturbereich halten, sollten Sie es trotzdem ein- bis zweimal am Tag kurz auf etwa 65 Grad erhitzen. Das ist wichtig, um bestimmte Bakterien zu töten, die sich sonst in Ihrem Heizsystem ausbreiten könnten - diese Bakterien nennt man Legionellen.

Also zusammengefasst: um Ihren Heizstab zu schützen, sollten Sie das Wasser warm, aber nicht zu heiß halten, und es täglich kurz auf eine höhere Temperatur erhitzen, um schädliche Bakterien abzutöten.

7. Hersteller für Heizstäbe