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Neben den elektrischen Verbrauchern im Haus bietet vor allem warmes Trinkwasser eine gute Möglichkeit, den Eigenverbrauch des Solarstroms zu steigern. Der Warmwasserbedarf ist übers Jahr ungefähr gleich. Er hängt von der Zahl der Bewohner und ihren Gewohnheiten ab. In der Regel ist ein Warmwasserspeicher oder eine andere Versorgungsanlage vorhanden, die nun durch Sonnenstrom versorgt wird.
Wer nur wenig Warmwasser braucht – etwa ein Singlehaushalt, ein integriertes Büro im Wohnhaus, eine Kleinfamilie – kann Solarstrom vom Dach auf einfache Weise für kleine, elektrische Durchlauferhitzer nutzen. Sie erlauben es, das warme Trinkwasser sehr wirtschaftlich und ohne hygienisches Risiko zu erzeugen. Allerdings fordern sie kurzzeitig hohe Ströme ab, je nach Schüttleistung. Deshalb brauchen sie unter Umständen entsprechende Batterien, um diese Leistung sofort zur Verfügung zu stellen. Danach speist die Solaranlage wieder in die Akkumulatoren und lädt sie neu auf.
Zu beachten sind die Energieverluste bei der Umsetzung des DC-Stroms aus den Akkus in Wechselstrom für die Durchlauferhitzer. Allerdings erlauben elektrische Durchlauferhitzer sehr geringe Anschaffungskosten. Zumindest im Sommer bietet sich diese Variante an. Im Winter könnte das Warmwasser durch die Heizungsanlage mit versorgt werden.
Das Heizschwert als Tauchsieder
Relativ jung ist die Idee, den Solarstrom direkt in den traditionellen Warmwasserspeicher zu speisen. Dazu bietet sich der Einbauplatz für den elektrischen Heizstab an, der bei den meisten Speichern ohnehin vorgesehen ist. Der Heizstab, auch Elektroheizpatrone oder Heizschwert genannt, kann mit DC oder AC laufen. Den DC-Solarstrom über den Batteriewechselrichter als Wechselstrom durch einen solchen „Tauchsieder“ zu schicken, verlagert einen Teil der Batteriekapazität in den Warmwasserspeicher. Man kommt mit kleineren Batteriepaketen aus, die bekanntlich noch recht kostenintensiv sind.
Man kann Solarstrom beispielsweise nutzen, um das Speichervolumen auf 65 Grad Celsius zu heizen (Legionellenschaltung), etwa jeden Mittag, wenn die Sonne aufs Dach brutzelt und ausreichend Solarstrom zur Verfügung steht. Oder man versorgt mit dem Solarstrom zunächst die elektrischen Verbraucher im Haus und füllt die Batterien (auch der Fahrzeuge in der Garage). Die restlichen Überschüsse wandern über das Heizschwert in den Warmwasserspeicher.
Diese Variante hat den Vorteil, dass der kostbare Sonnenstrom erst am Ende in Wärme umgesetzt wird, die bekanntlich deutlich günstiger zu bezahlen ist als elektrischer Strom. In dieser Konfiguration ist es sogar möglich, auf einen Netzanschluss für die Photovoltaikanlage gänzlich zu verzichten.
Bei den Netzkosten sparen
Dann braucht der Sonnengenerator keine teure Zusatztechnik mehr, um das Netz zu stabilisieren oder die Wirkleistung bei Netzüberlastung abzuregeln. Auch muss der Betreiber in diesem Fall keine Mehrwertsteuer oder andere Umlagen auf den Sonnenstrom zahlen, weil er ihn nicht handeln kann. Der Solargenerator wird überhaupt nicht mehr im Stromnetz wirksam. Weil er mit dem Netz nicht verbunden ist, braucht sein Betreiber auch keinen Gewerbeschein.
Allein die Berechnung der Wärmekosten zeigt die Vorteile, die sich aus der Photovoltaik ergeben. Die Kilowattstunde Wärme aus Erdgas kostet in Deutschland derzeit zwischen sechs und acht Eurocent. Solarstrom kostet zwischen neun und zwölf Cent je Kilowattstunde, je nach Größe und Komplexität der Anlage. Rechnet man ein, um wie viel einfacher eine elektrische Warmwasserbereitung ist, liegen die Vorteile auf der Hand. Wird der Sonnenstrom genutzt, um eine kleine Warmwasser-Wärmepumpe zu treiben, sieht es noch besser aus: Mit einer Kilowattstunde Sonnenstrom erzeugt die Wärmepumpe zwischen drei und vier Kilowattstunden nutzbare Wärme. (Heiko Schwarzburger)
Der Autor ist Chefredakteur der Fachzeitschrift photovoltaik. Im VDE Verlag gibt es sein Buch „Energie für Wohngebäude - Effiziente Versorgung mit Strom und Wärme“ (ISBN 978-3-8007-3569-3), auch als E-Book erhältlich.
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