Warmwasser mit Photovoltaik
Fronius Ohmpilot, Heizstäbe und mehr
Photovoltaik dient der Stromerzeugung. Doch mit Sonnenenergie kann auch Heiz-, Brauch und Trinkwasser erhitzt werden. Das geht einerseits direkt durch Solarthermie, andererseits indirekt mit Sonnenstrom. Wir zeigen die wichtigsten Möglichkeiten – und alle Vorteile.
Inhaltsverzeichnis
Mit Photovoltaik Warmwasser erzeugen – die Möglichkeiten
Photovoltaik erwärmt kein Wasser. Aber der Solarstrom kann genutzt werden, entsprechende elektrische Anlagen zu betreiben. Dazu gehören:
- Wärmepumpen
- Durchlauferhitzer
- Heizstäbe
Das sind letztendlich einfach nur Verbraucher wie jeder andere auch. Bei Warmwasserbedarf , wird beispielsweise der Durchlauferhitzer eingeschaltet . Wenn die Sonnenenergie vom Dach ausreicht, dann wird er mit dem eigenen PV-Strom betrieben.
Besonders lohnend wird es mit einem Pufferspeicher, in dem Warmwasser gespeichert werden kann. Natürlich gibt es auch mit einem solchen Pufferspeicher einen gewissen Grundbedarf, der gedeckt werden muss, egal ob gerade die Sonne scheint oder nicht. Doch lässt sich durch intelligente Steuerung ein Prinzip nutzen, dass auch von PV-Batterien und Elektroautos bekannt ist: Das Überschussladen. Würde überschüssige PV-Energie ins Netz eingespeist, kann stattdessen auch warmes Wasser erzeugt und im Pufferspeicher vorgehalten werden. Damit wird der Pufferspeicher indirekt auch zum Speicher für PV-Energie.
Intelligente Wärme mit dem Fronius Ohmpilot
Eine gute Möglichkeit, um effizient Warmwasser beziehungsweise Heizwasser zu erzeugen, ist der Fronius Ohmpilot. Überschüssige Solarenergie, die ins öffentliche Netz eingespeist würde, geht über den Fronius Ohmpilot direkt an wärmeproduzierende Verbraucher:
- der Heizstab im Pufferspeicher
- Handtuchtrockner im Bad
- Infrarotheizung
- ...
Bereits kleinere Überschüsse aus der PV-Anlage werden stufenlos verbraucht und nicht ins Netz eingespeist.
Die PV-Energie wird dadurch bestmöglich im eigenen Haushalt genutzt und der Eigenverbrauchsanteil wird maximiert. Das wirkt sich nicht nur positiv auf die Rendite der PV-Anlage aus, sondern auch auf die Energiekosten. In den Sommermonaten kann der Warmwasserverbrauch fast gänzlich mit Solarenergie gedeckt werden. Die primäre Heizquelle bleibt meist komplett ausgeschaltet, was auch die Lebensdauer der Heizanlage erhöht.
So funktioniert die Wärmelösung mit dem Fronius Ohmpilot
Der Fronius Ohmpilot ist ein Verbrauchsregler, der die überschüssige Energie aus der Photovoltaik-Anlage für die Warmwasseraufbereitung im Boiler nutzt. Das Warmwasser wird also nicht über die herkömmliche Heizung, zum Beispiel eine Gas-, Öl- oder Pelletsheizung erwärmt, sondern mit Solarenergie erzeugt. Ein großer Vorteil dieser Lösung ist die stufenlose Regelung von 0 bis 9 kW. So kann der PV-Strom besonders effizient und selbst bei minimalen Überschüssen genutzt werden.
Die Vorteile auf einem Blick
- Warmwasserversorgung mit Photovoltaik über 8 Monate im Jahr größtenteils möglich
- Eigenverbrauchsquote auf bis zu 100% erhöhen
- Energiekosten senken
- Lebensdauer der primären Heizquelle verlängern
- Stufenlose Regelung von 0 bis 9 kW für eine optimale Nutzung von Überschüssen aus der Solaranlage
- Visualisierung des Energieeinsatzes für Warmwasser möglich
- Nutzung auch in Kombination mit einer Nulleinspeisung möglich
Die Alternative: Smart Home Warmwasser Controller
Ein ähnliches Prinzip mit ähnlichen Vorteilen setzt auch der Smart Home Warmwasser Controller von SolarEdge ein. Das Gerät ist mit den Leistungsstufen von 3 kW bis 5 kW erhältlich.
Der SolarEdge Smart Home Warmwasser Controller bei uns im Shop
Heizstäbe für die Wärmeerzeugung mit PV
Im Krannich Solar Webshop finden Sie verschiedene Heizstäbe, die für die Zusammenarbeit mit dem Fronius Ohmpilot oder dem Warmwasser Controller von SolarEdge geeignet sind:
- Askoma Heating Rod für Fronius oder SolarEdge mit Leistungsstufen von 3 bis 9 kW.
- Askoma Einschraubheizkörper, neben den beiden genannten Herstellern auch für Huawei und Kostal geeignet. Leistungsstufen von 3,5 bis 5,2 kW.
- My-PV Elwa-E2 Heizstab mit einer maximalen Heizleistung von 3,5 kW. Er ist kompatibel mit einer breiten Auswahl an Wechselrichtern.
Wichtige Fragen zur Warmwassererzeugung mit Photovoltaik
Wie viel Photovoltaikleistung wird für Warmwasser benötigt?
Um einen Liter Wasser um ein Grad zu erwärmen, müssen 1,16 Wh zugeführt werden. Um das Wasser in einem vollen 500l-Pufferspeicher von 10 auf 60 Grad zu erwärmen, müssen also 500*50*1,16 Wh=29.000 Wh oder 29 kWh aufgebracht werden.
Ein Heizstab mit 9 kW würde 29 kWh/9 kW=3,2h Stunden brauchen – und in dieser Zeit auch mit den vollen 9 kW PV-Leistung versorgt werden müssen. Rein theoretisch reicht dafür eine 9 kWp-Anlage bei perfekter Sonneneinstrahlung aus, doch auf dem Weg von den Modulen in den Pufferspeicher geht Energie verloren. Wie viel das ist, hängt vom Wirkungsgrad der einzelnen Komponenten ab.
Wie groß eine PV-Anlage sein sollte, hängt aber vom gesamten Energieverbrauch eines Haushalts ab. Bei einem Warmwasserverbrauch von 30 Litern pro Person und Tag kommen zum Stromverbrauch noch etwa 635 kWh pro Jahr und Person nur für Warmwasser hinzu. Beträgt der Stromverbrauch im 4-Personenhaushalt durchschnittliche 4.500 kWh, kämen durch Warmwasser noch etwa 2.500 kWh hinzu. Das macht insgesamt 7.000 kWh und ließe sich mit einer 7-kWp-Anlage abdecken. Wer mehr Autarkie anstrebt, kann die Anlage auch verdoppeln und mit einem Speicher ergänzen.
Wann lohnt sich ein PV-Heizstab? Ist ein Heizstab im Pufferspeicher sinnvoll?
Ein PV-Heizstab lohnt sich, wenn die PV-Anlage viel Energie produziert, die ansonsten nicht in Haushalt verbraucht wird, also ins Netz eingespeist wird. Wer die Amortisation ausrechnen will, muss die Zusatzkosten für den PV-Heizstab mit zwei Werten verrechnen:
- mit den eingesparten Stromkosten, die entstehen würden, wenn das Wasser ohne PV erhitzt wird
- mit den Einnahmen, die gewonnen werden, wenn der PV-Strom verkauft wird.
Wie lange braucht ein Heizstab mit 3 kW Leistung, um Wasser zu erhitzen?
Um einen Liter Wasser um ein Grad zu erwärmen, müssen 1,16 Wh aufgewendet werden. Laut Verbraucherzentrale sollte Wasser auf mindestens 60 Grad erwärmt werden, um hygienischen Anforderungen zu genügen. Um einen Speicher mit 300 Litern Fassungsvermögen von beispielsweise 10 auf 60 Grad zu erhitzen, müssen 17,4 kWh Energie eingesetzt werden. Ein Heizstab mit 3 kW Leistung braucht dafür knapp 6 Stunden.
Werden beim Duschen mit einer Wassertemperatur von etwa 40 Grad 150 Liter Wasser verbraucht, dann müssen etwa 60 Liter heißes Wasser eingesetzt werden. Das entspricht einem Energieeinsatz von etwa 3,5 kWh. Der 3-kW-Heizstab braucht dafür etwa eine Stunde und zehn Minuten. Wärme- und Wandlungsverluste nicht mit eingerechnet.
Was ist besser Solarthermie oder Photovoltaik?
Solarthermie bezeichnet die direkte Erwärmung von Wasser im Haushalt durch Sonnenenergie. Photovoltaik ist die Stromgewinnung durch Sonnenenergie. Das sind also zwei komplett unterschiedliche Technologien, auch wenn die Module beziehungsweise Kollektoren auf dem Dach ähnlich aussehen. Welche von beiden besser ist, kommt auf den Bewertungsmaßstab an.
Einerseits kann Solarthermie das Wasser direkt erwärmen ohne den Umweg über Wechselrichter und Stromkabel. Außerdem lässt sich eine Solarthermieanlage gut auf den Wasserverbrauch dimensionieren – und dann ist immer noch Platz für PV auf dem Dach.
Andererseits ist es bei einer PV-Anlage oft sinnvoll, die zur Verfügung stehende Fläche komplett auszunutzen. Zu viel produzierter Strom kann verkauft oder gespeichert werden. Soll also sowieso in eine PV-Anlage investiert werden, ist es oft besser, diese eine Technologie so effizient wie möglich zu nutzen und nicht zwei verschiedene Anlagen auf dem Dach zu installieren.
Wer in erster Linie CO2 einsparen möchte, sollte Solarthermie in Erwägung ziehen, das empfiehlt zumindest der österreichische Verband IG Lebenszyklus Bau. Dafür ist der Wartungsaufwand bei Solarthermie höher. Wem dagegen an Rentabilität gelegen ist, muss gut nachrechnen, denn es kommt darauf an. Fraunhofer-Forscher belegten in einer Studie allerdings, dass PV zumindest in einigen Fällen rentabler ist als Solarthermie.