Heizen mit Strom

Lange Zeit galt das Heizen mit Strom als Sünde. Ändert sich das gerade, je mehr der Heizenergiebedarf moderner Gebäude sinkt? Zudem wird Strom im Netz immer häufiger aus erneuerbaren Energiequellen gewonnen. Verlieren Wärmepumpen deshalb wieder an Bedeutung? Was können sie (noch) besser und wo stoßen sie an Grenzen?

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Wie kann man mit Strom heizen?

Das Heizen mit Strom kann auf vielfältige Weise erfolgen. Die einfachste ist, Strom direkt in Wärme umzuwandeln.

Bei dieser sog. Elektro-Direktheizung wird Wärme durch Elektrizität erzeugt. Die elektrische Energie durchfließt einen Leiter, der einen hohen Widerstand besitzt und sich dadurch erwärmt. Die entstandene Wärme kann z.B. über ein Gebläse, das Luft durch ein Register solcher heißer Leiter drückt, direkt an den Raum abgegeben werden. Diese Leiter können auch in massiven Speichern eingearbeitet sein, beispielsweise in Steinmaterialien.

Auch die sogenannten Nachtspeicheröfen, die in den sechziger Jahren des vergangenen Jahrhunderts als „saubere” Alternative zu den bislang üblichen Einzelbrandöfen aufkamen, waren mit massiven Speicherkernen ausgestattet. Aus den Speichern wird die Wärme nach und nach an die Umgebung abgegeben.

Elektrischen Heizleiter können zudem auch in Wand-, Decken- und Bodenflächen eingearbeitet werden, das Prinzip bleibt das Gleiche.

In einer anderen Variante wird die erzeugte Wärme über Radiatoren, die mit Öl gefüllt sind, an den Raum abgegeben.

Vor- und Nachteile

Die Vorteile einer solchen Heizung liegen auf der Hand: Installationskosten fallen im Gegensatz zu einer wassergeführten Wärmeverteilung (Heizkörper oder Fußbodenheizungen), die einer Verrohrung des gesamten Hauses bedarf, nicht ins Gewicht. Es wird weder ein zentraler Heizungsraum noch ein Brennstofflager benötigt, kein Schornstein muss eingebaut werden. Auch die Wartungskosten für die Anlage entfallen. Der Einbau von Elektro-Flächenheizungen benötigt zudem keine zusätzlichen Aufbauhöhen, so dass auch Anforderungen an die Planung oder Konstruktion des Hauses entfallen.

Leider sind die Nachteile ebenfalls nur allzu klar: hohe Betriebskosten. Es reicht der Preisvergleich der Kilowattstunde Strom mit Öl oder Gas. Die eingesparten Investitionen beim Einbau einer Elektro-Direktheizung werden nach einer überschaubaren Anzahl von Jahren von den Betriebskosten überholt.

Dies gilt auch, wenn man die Erneuerung von Komponenten einer wassergeführten Heizung, die im Lebensalter eines Gebäudes notwendig wird, in die Rechnung einbezieht. Ob sich das Preisverhältnis der verschiedenen Energieträger zugunsten des zunehmend regenerativ erzeugten Stroms mittelfristig verändern wird, hängt mehr von politischen Impulsen zur Energiewende ab, als von Fragen der technischen Machbarkeit.

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Heizstrom bei Wärmepumpenanlagen

Auch Wärmepumpenanlagen heizen mit Strom. Trotz der höheren Energiepreise funktioniert dies in einem vertretbaren wirtschaftlichen Rahmen. Strom wird hier nicht – oder nur zu einem geringen Teil – direkt in Wärme umgesetzt. Vielmehr treibt er einen Elektromotor an, der in einem Verdichtungsprozess vorhandene Umweltwärme (je nach Wärmepumpenart Luft, Erde oder Wasser) auf eine zum Heizen nutzbare Temperatur „pumpt“. Durch diesen Trick ist der Einsatz des elektrischen Stromes um das Zwei- bis Vierfache geringer als bei einer Direktheizung.

Die Effizienz der jeweiligen Anlage hängt zwar auch vom Nutzerverhalten ab. Die Praxis zeigt jedoch, dass Fehler in der Auslegung und dem Zusammenbau der Komponenten vor Ort sowie mangelbehaftete Bauteile in der Herstellung zu erheblichen Einbußen führen können. Der Grund dafür liegt in der Komplexität der Anlage: Steigt die Anzahl der zusammenwirkenden Komponenten, sinkt die Fehlertoleranz des gesamten Systems. Eine stärkere Anfälligkeit für Störungen und höhere Betriebskosten können die Folge sein. Deshalb sollte eine Wärmepumpenanlage immer von Fachleuten für den konkreten Bedarf geplant, sorgfältig hergestellt und fachgerecht eingebaut werden.

Wärmepumpenanlagen haben ihren Preis. Die Anlagenkosten schlagen im Vergleich mit einer Gasbrennwerttherme inklusive Herstellung des Gasanschlusses um mehr als das doppelte zu Buche.

Zudem haben Wärmepumpen auch bei fachgerechter Erstellung ihre technischen Grenzen. Je höher das benötigte Temperaturniveau, desto niedriger die Effizienz der Anlage. Dies gilt beispielsweise für die hygienische Bereitstellung von Trinkwarmwasser oder den Einbau von Heizkörpern anstelle einer geringer temperierten Fußbodenheizung.

Kombination mehrerer Wärmeerzeuger / Power-to-Heat

Die grundsätzliche Idee hinter der Kombination verschiedener Wärmeerzeuger ist deren Verbindung über einen gemeinsamen Pufferspeicher, in dem die Energie in entsprechenden Temperaturschichten „eingelagert” wird. Je nach Bedarf wird aus der entsprechenden Schicht die Wärme für Heizung oder Warmwasser über einen sogenannten Wärmetauscher entnommen. Das Speicherwasser selbst verbleibt im Puffer. So kann durch den Einbau von solarthermischen Kollektorfeldern – zumindest in den Monaten von April bis Oktober – die Warmwasserbereitung komplett von der Sonne übernommen werden.

Photovoltaik-Elemente auf dem Dach oder an der Fassade produzieren den Strom, der ins Netz verkauft oder direkt genutzt werden kann. Ebenso kann er über den im Pufferspeicher eingebauten Heizstab als Wärme eingelagert werden – das Schlagwort lautet: Power-to-Heat. Auch ein mit Holz befeuerter Kamin, ein Pellettofen oder die Ölheizung aus dem Bestand können in diesen Speicher die produzierte Wärme einbringen.

Eine weitere Power-to-Heat Nutzung des Pufferspeichers könnte sich in naher Zukunft etablieren. Durch die regional unterschiedlich vorhandenen Kapazitäten an Windkraft- und Photovoltaikanlagen entstehen immer wieder Stromüberschüsse, die aufgrund des fehlenden Netzausbaus nicht bundesweit verteilt werden können. Stattdessen stehen Windräder still, um keine Leitungsüberlastungen zu riskieren. Statt die Abregelung der Windkraft über die EEG-Umlage teuer zu bezahlen, könnte der Verbraucher von den Überschüssen sogar profitieren. Mit Power-to-Heat kann der überschüssige Strom, der nicht über die Region hinaus ins Netz verteilt werden kann, in private Pufferspeicher eingelagert und so der Wärmeerzeugung zugeführt werden.