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Best Practice 6: PV-Überschussstrom für Warmwasser als Energiespeicher

Warum „PV-Überschussheizen“ sinnvoll ist.

Eigenverbrauchsoptimierung mit PV-Überschuss entlastet eigene Heizkosten und die öffentlichen Strom-Netze.

Mit dem steigenden Anteil an Photovoltaik entsteht immer häufiger die Situation, dass mehr Strom produziert und gleichzeitig eingespeist wird, als direkt verbraucht.

Ohne intelligente Nutzung bedeutet das:

  • Einspeisung zu geringeren Marktpreisen oder
  • im Extremfall Abregelung der PV wegen zu starker Strom-Netzbelastung

Eine naheliegende Lösung ist die Nutzung von Stromüberschuss vor Ort, d.h. Eigenverbrauchsoptimierung, dort wo der Strom entsteht, z. B. durch Warmwassererzeugung.

Vorteil:
Warmwasserspeicher sind nahezu in jedem Gebäude vorhanden und wirken wie ein einfacher, kostengünstiger Energiespeicher. Durch gezieltes „Überschussheizen“ mit Strom aus der eigenen PV-Anlage kann:

  • der Eigenverbrauch deutlich erhöht,
  • das Stromnetz entlastet,
  • erneuerbare Energie lokal genutzt und
  • die vorhandene Warmwasseraufbereitung (oft die Hauptheizung) entlastet werden.

PV-Überschussheizen wertet die bestehende Infrastruktur sinnvoll auf und ist ein wichtiger Baustein im intelligenten Energiemanagement der Zukunft. Besonders dann, wenn gleichzeitig fossiler Brennstoff reduziert oder Biomasse für den Winter eingespart wird.

Was ist zu beachten: Rolle von Heizstäben

Warum kommen überhaupt elektrische Heizstäbe ins Spiel:

  • sehr einfach integrierbar in bestehende Speicher
  • stufenlos regelbar (je nach System)
  • schnelle Reaktionszeit → ideal für volatile PV-Erzeugung

Damit sind Heizstäbe eine der niederschwelligsten Technologien, um Sektorkopplung (Strom → Wärme) umzusetzen.

Wichtig: Vergleich Heizstab gegenüber Wärmepumpe:

  • Heizstab: → ~100 % Wirkungsgrad (1:1 Umwandlung)
  • Wärmepumpe: → besserer Wirkungsgrad, d.h. Faktor 3–5 effizienter (COP)

Fazit:

  • Wärmepumpen sind die effizientere Dauerlösung für Wärme
  • Heizstäbe sind die flexible Ergänzung, wenn es um kurzfristige Nutzung von Überschussstrom geht

Im optimalen Energiesystem werden beide Technologien kombiniert:

  • Wärmepumpe = Grundlast
  • Heizstab = Flexibilität / Spitzen / Überschuss (oft schwankend)

Was wird benötigt:

Für eine funktionierende Umsetzung sind folgende Komponenten entscheidend:

1. PV-Anlage mit ausreichend Überschusspotenzial

  • Strom-Überschuss sollte regelmässig über den Heizstab-Leistungen liegen,
    die typischerweise bei (500-) 1000 W (1kW) beginnen
  • je mehr Überschuss-Strom, umso höher darf die Heizstableistung sein

2. Warmwasserspeicher

  • mit ausreichend Volumen (typisch 150–500 Liter oder mehr)
  • mit Eignung für elektrische Nachrüstung (Einschraubheizkörper)
  • Achtung: Flanschgrössen und Einbautiefen mit Heizstabvariante abgleichen

3. Regelbarer Heizstab mit Steuergerät

  • idealerweise mit skalierbarer Leistung (kein reines Ein/Aus)
  • systemoffen, d.h mit Schnittstellen für EMS (z.B. ModbusTCP/RTU, API/JSON, 0–10 V)
  • alternativ zum EMS: ein Steuergerät, das mit PV und Stromwurzelmessung kommuniziert
  • alternativ zum EMS: ein Steuergerät, das nur mit PV-Strom betrieben wird
  • Achtung: Heizstäbe mit höherer Leistung werden mit drei Stromphasen betrieben,
    dies sollte beim Elektroanschluss mit berücksichtigt werden

4. idealerweise ein Energiemanagement-System (EMS)

  • erkennt PV-Überschuss in Echtzeit (Transparenz)
  • steuert den Heizstab sekundenschnell an
  • priorisiert Verbraucher (z. B. Batterie vor Heizstab)
  • idealerweise systemoffen: ein System für verschiedene Geräte über alle Sektoren:
    Strom, Wärme, Mobilität

5. Richtige Partner für Installation, Integration und Systembetreuung

  • Montage Heizstab in Warmwasserspeicher durch den fachkundigen Installateur
  • Elektriker: elektrische Integration mit ausreichender Anschlussleistung und Einbindung in die Hausverteilung
  • Kommunikationsschnittstellen: Netzwerk (LAN oder WLAN) durch Elektriker oder IT-Administrator

Fazit:

  • Die Nutzung von PV-Überschuss für die Warmwasserbereitung ist eine relativ einfache und kosteneffiziente Möglichkeit, Eigenverbrauch zu erhöhen, Netze zu entlasten und erneuerbare Energie lokal optimal zu nutzen.
  • In Kombination mit einem intelligenten Energiemanagement-System wird der Heizstab zur flexiblen Ergänzung effizienter Wärmetechnologien und zu einem aktiven Baustein eines zukunftsfähigen Energiesystems.
  • Die Strom-Wärme-Koppelung mit EMS-Automatisierung wertet ihr Energiesystem und damit auch ihre Liegenschaft auf.