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PV-Überschuss in den Heizstab? Was ein gemessener Wärmepumpenfall über die Systemeinbindung zeigt

Von Redaktion Solaranlage-Tipps Veröffentlicht: · Zuletzt geprüft am 10 Min. Lesezeit

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PV-Überschuss in den Heizstab? Was ein gemessener Wärmepumpenfall über die Systemeinbindung zeigt
Foto: Ellie Burgin / Pexels

Auf einen Blick

  • Im Schweizer Messfall F025 (OST-Feldmessung 2022/23) verbrauchte der Heizstab im Warmwasserspeicher 1.687 kWh, der Verdichter der Wärmepumpe 4.691 kWh. Die Wärmepumpe erzeugte daraus aber rund achtmal so viel Wärme.
  • Eine hohe Eigenverbrauchsquote sagt nichts darüber, wie viel Netzstrom tatsächlich ersetzt wurde. Entscheidend sind Netzbezug und Netto-Stromkosten.
  • Für dieselbe Wärmemenge braucht eine effizient arbeitende Wärmepumpe meist deutlich weniger Strom als ein Heizstab. Übrig bleibender PV-Strom bringt bei neuen Anlagen bis 10 kW 7,70 Cent je kWh Einspeisevergütung.
  • Einfachster Hebel: eine ohnehin nötige Warmwasserladung per Wärmepumpe in die sonnigen Mittagsstunden legen.
  • Der Heizstab bleibt sinnvoll als Reserve oder bei Warmwasser mit Öl- oder Gaskessel.

Gastbeitrag von Martin Kania. Martin Kania arbeitet seit über 30 Jahren in der Heizungs- und Sanitärtechnik, unter anderem in Installation, Service und Bauleitung. Auf Wärmepumpe.tech ordnet er technische Lösungen und veröffentlichte Messdaten aus der Praxis verständlich ein. Die Redaktion von solaranlage-tipps.de hat den Text fachlich geprüft und um Verweise ergänzt.

Die PV-Anlage produziert mehr Strom, als das Haus gerade braucht. Der Warmwasserspeicher ist noch nicht voll geladen. Warum also nicht den Heizstab einschalten? Auf dem Display steigt sofort der Eigenverbrauch. Ob die Anlage dadurch weniger Strom aus dem Netz benötigt und insgesamt günstiger arbeitet, ist damit allerdings noch nicht beantwortet.

Ein dokumentierter Messfall aus der Schweiz macht den Unterschied sichtbar. Er zeigt keinen typischen deutschen Haushalt und liefert keine allgemeingültige Sparzahl. Er zeigt aber, welche Fragen sich bei der Kopplung von Photovoltaik, Wärmepumpe und Warmwasser zuerst stellen sollten.

Ein Neubau mit Wärmepumpe und auffällig viel Heizstabstrom

Das Institut für Energiesysteme der OST - Ostschweizer Fachhochschule untersuchte im Auftrag von EnergieSchweiz 28 Wärmepumpenanlagen. Sein Jahresbericht zur Heizsaison 2022/23 umfasst insgesamt 91 ausgewertete Heizperioden. Eine der Anlagen, F025, versorgt einen Neubau von 2019 mit Fußbodenheizung und Warmwasser. Die Forschenden sehen bei diesem Objekt Optimierungspotenzial sowohl an der Heizkurve als auch bei der Einbindung des PV-Stroms.

In der Heizsaison 2022/23 verbrauchte der Heizstab im Trinkwarmwasserspeicher 1.687 kWh Strom. Für den Verdichter der Wärmepumpe wurden 4.691 kWh gemessen. Das klingt zunächst nach einem überschaubaren Verhältnis. Entscheidend ist aber, was mit dem Strom erzeugt wurde: Der Bericht beziffert die Wärmeproduktion der Wärmepumpe auf ungefähr das Achtfache der Wärmeproduktion des Heizstabs. Der Verdichterstrom und der Heizstabstrom erfüllen also nicht dieselbe Aufgabe mit derselben Effizienz. Die Zahlen stehen im Abschnitt zum Objekt F025 auf Seite 24 des Berichts.

Wichtig für die Einordnung: Die 1.687 kWh sind der gemessene Strombedarf des Heizstabs im gesamten Betrachtungszeitraum. Der Bericht weist nicht aus, welcher Anteil davon tatsächlich gleichzeitig aus der PV-Anlage stammte, und er belegt keine konkrete Euro-Ersparnis durch eine andere Regelung. Auch die 4.691 kWh des Verdichters sind kein vollständiger Stromverbrauch des ganzen Heizsystems; Steuerung, Pumpen und elektrische Zusatzheizung können zusätzlich ins Gewicht fallen.

Eine gute Wärmepumpe ist noch kein gut geregeltes Gesamtsystem

Ein Heizstab wandelt eine Kilowattstunde Strom annähernd in eine Kilowattstunde Wärme um. Eine Wärmepumpe entzieht der Umgebung zusätzlich Wärme und kann aus derselben Strommenge mehr Nutzwärme bereitstellen. Wie viel mehr, hängt vom konkreten Betrieb ab: Bei höherer Warmwassertemperatur, ungünstiger Hydraulik oder ungünstigen Außenbedingungen sinkt ihre Effizienz. Eine Arbeitszahl von drei ist deshalb ein Rechenbeispiel, kein Versprechen für F025 oder für jedes Haus.

Auch die Kennzahl entscheidet darüber, was sichtbar wird. Der OST-Bericht unterscheidet die Jahresarbeitszahl der Wärmepumpe (JAZ+) vom Wärmenutzungsgrad des Gesamtsystems (WNG). Der Strom für externe Heizstäbe und eine Umwälzpumpe wird bei der JAZ+ nicht berücksichtigt, beim WNG dagegen schon. Wer nur den Verdichter betrachtet, kann die Auswirkungen einer häufig laufenden Zusatzheizung übersehen. Bei F025 weisen die Forschenden ausdrücklich darauf hin, dass die Warmwasserbereitung über die Wärmepumpe sinnvoller wäre als die vermeintliche Optimierung des PV-Eigenverbrauchs mit dem Heizstab. Die Definitionen der Messgrenzen und die Auswertung der Warmwasserbereitung stehen im selben Jahresbericht.

Das lässt sich ohne Fachformel zusammenfassen: Eine höhere Eigenverbrauchsquote sagt noch nicht, wie viel Netzstrom wirklich ersetzt wurde. Wird Wasser mit dem Heizstab stärker aufgeheizt, obwohl die Wärmepumpe die benötigte Wärme bereits liefern könnte, steigt der PV-Verbrauch möglicherweise nur auf der Anzeige. Hinzu kommen Verluste, wenn Wärme länger oder auf höherem Temperaturniveau gespeichert wird. Das Faktenblatt von EnergieSchweiz zur Eigenverbrauchsoptimierung empfiehlt daher, den Netzbezug und die jährlichen Netto-Stromkosten zu betrachten.

Was kostet die gleiche Wärmemenge in Deutschland?

Nehmen wir drei Kilowattstunden benötigte Wärme an. Bei direkter elektrischer Erwärmung benötigt der Heizstab dafür ungefähr drei Kilowattstunden Strom. Erreicht die Wärmepumpe bei dieser Warmwasserladung beispielhaft eine Leistungszahl von drei, benötigt sie für dieselbe Wärmemenge eine Kilowattstunde Strom. Die übrigen zwei Kilowattstunden PV-Strom könnten, wenn sie zur gleichen Zeit verfügbar sind und keine andere Nutzung ansteht, eingespeist werden.

Für eine neue Dachanlage bis 10 kW mit Überschusseinspeisung und Inbetriebnahme zwischen 1. August und 31. Dezember 2026 beträgt die Vergütung für den entsprechenden Leistungsanteil 7,70 Cent je eingespeister Kilowattstunde, wie die Bundesnetzagentur veröffentlicht. In genau diesem vereinfachten Fall brächte die Einspeisung der zwei freien Kilowattstunden 15,4 Cent. Beim Heizstab entfiele diese Einnahme. Anders formuliert: Falls drei Kilowattstunden PV-Strom sonst vollständig vergütet würden, liegen die entgangenen Einnahmen beim Heizstab bei 23,1 Cent, bei der Wärmepumpe mit angenommener Leistungszahl drei bei 7,7 Cent.

Das ist kein Preis für die Wärme von F025 und keine allgemeine Ersparnis pro Warmwasserladung. Ältere PV-Anlagen haben andere Vergütungssätze. Nicht immer liegen drei Kilowattstunden Überschuss im richtigen Zeitfenster an. Sinkt die tatsächliche Leistungszahl der Wärmepumpe bei hohen Temperaturen, verändert sich der Vergleich. Und wenn statt PV-Strom Netzstrom benötigt wird, gehört der tatsächlich vertraglich vereinbarte Bezugspreis in die Rechnung. Gerade deshalb sollten Eigentümer die Stromflüsse zu den Ladezeiten erfassen, statt den eingesetzten Solarstrom pauschal als „kostenlos“ zu verbuchen.

Vier Fragen vor der Planung oder Umstellung

1. Welche Wärme wird zu welcher Zeit gebraucht? Ein voller Speicher um 14 Uhr ist nur hilfreich, wenn die gespeicherte Wärme später wirklich genutzt wird. Warmwasserverbrauch, Speichergröße, Zirkulation und Wärmeverluste bestimmen, wie weit sich eine Ladung in sonnige Stunden verschieben lässt. Die Verbraucherzentrale erläutert die Bedeutung von Speichergröße und Verlusten. Die Anforderungen an die Trinkwasserhygiene müssen bei jeder Änderung eingehalten werden; Temperaturen und Programme sollten Fachleute an die jeweilige Anlage anpassen.

2. Arbeitet die Wärmepumpe bei den gewünschten Temperaturen effizient? Für die Raumheizung lohnt ein Blick auf Heizkurve und Vorlauftemperatur. Für Warmwasser sind Solltemperatur, Speicherhydraulik und Ladezeit wichtig. Wer den Speicher allein wegen eines PV-Signals übermäßig hoch aufheizt, kann die Leistungszahl verschlechtern und die Speicherverluste erhöhen. Zuerst gehört deshalb geprüft, ob die Wärmepumpe die erforderliche Temperatur auf wirtschaftliche Weise erreicht. An F025 nannten die Forschenden ausdrücklich die Heizkurve und PV-Regelung als Ansatzpunkte.

3. Was schaltet die Regelung bei PV-Überschuss tatsächlich ein? „PV-optimiert“ ist keine eindeutige Betriebsstrategie. Lädt zuerst die Wärmepumpe den vorhandenen Speicher, oder übernimmt unmittelbar der Heizstab? Läuft die Zusatzheizung auch dann, wenn die Wärmepumpe verfügbar wäre? Ein sinnvoller erster Versuch kann sein, eine ohnehin nötige Warmwasserladung in ein passendes Tageszeitfenster zu legen. Das EnergieSchweiz-Faktenblatt nennt genau diese Verschiebung als vergleichsweise einfache Maßnahme. Ob die Regelung die Wärmepumpe dafür sauber ansteuert, muss am Gerät und im Betrieb geprüft werden.

4. Welche Zähler zeigen den Erfolg? Mindestens zu unterscheiden sind Netzbezug, Einspeisung, Strom für Verdichter beziehungsweise Wärmepumpe und Strom für den Heizstab. Für einen belastbaren Effizienzvergleich kommen Wärmemengen und Speicherbedingungen hinzu. Eine Jahreszahl für den Eigenverbrauch allein verrät nicht, ob Netzstrom sank oder nur mehr Wärme als nötig erzeugt wurde. Hilfreich sind Zeitreihen: Wann lief welches Gerät, wie viel PV-Leistung stand an und wie entwickelte sich der Bezug am Netzanschluss?

PV-Heizstab-Sets für Warmwasser

Der Heizstab hat trotzdem Aufgaben

Aus dem Fall F025 folgt kein Verbot elektrischer Zusatzwärme. Der Heizstab kann beispielsweise als Reserve dienen, bei einem besonderen Temperaturbedarf einspringen oder eine technisch notwendige Funktion übernehmen. Auch in einem vorhandenen System mit Öl- oder Gaskessel kann die direkte Nutzung von PV-Strom für Warmwasser anders zu bewerten sein, weil dann ein anderer Energieträger ersetzt wird. Die Verbraucherzentrale beschreibt diese Möglichkeit für Bestandsanlagen. Maßgeblich ist immer, welche Alternative der Heizstab im konkreten Moment verdrängt.

Der Unterschied zwischen einer nötigen Zusatzfunktion und einer pauschalen Regel „Überschuss gleich Heizstab an“ ist in der Praxis groß. Für Eigentümer ist deshalb die wichtigste Frage nicht, ob sich der Heizstab überhaupt einschaltet, sondern warum, wie oft und mit welcher Wirkung auf Strombezug, Wärmebedarf und Kosten. Eine Änderung an Schutz- oder Hygieneprogrammen gehört in die Hände einer qualifizierten Fachkraft.

Was lässt sich aus der Schweiz nach Deutschland übertragen?

Der Schweizer Messfall liefert eine nachvollziehbare Beobachtung, keinen Durchschnitt für Deutschland. Gebäudestandard, Klima, PV-Ertrag, Stromtarife, Vergütung und Nutzungsverhalten unterscheiden sich. Die 1.687 kWh Heizstabstrom dürfen daher nicht als typische Größe für deutsche Häuser übernommen werden. Ebenso wenig lässt sich aus ihnen ohne weitere Messdaten eine konkrete Amortisation einer Regelungsänderung ableiten.

Das physikalische und planerische Prinzip lässt sich sehr wohl prüfen: Für dieselbe tatsächlich benötigte Wärmemenge braucht ein effizient arbeitender Verdichter meist weniger Strom als ein Heizstab. Wenn PV-Strom zeitgleich zur Verfügung steht, kann die Wärmepumpe ihn über den vorhandenen Speicher nutzen. Bleibt Strom übrig, ist die entgangene Einspeisevergütung ein Teil der wirtschaftlichen Abwägung. Die in Deutschland gemessenen Anlagen des Fraunhofer ISE zeigen ebenfalls, dass Arbeitszahlen und Betriebsqualität zwischen Gebäuden erheblich variieren; ein Wert von drei ist deshalb nur eine transparente Annahme für die Beispielrechnung.

Wer die eigene Anlage beurteilen will, beginnt bei der realen Warmwasserladung: benötigte Wärmemenge, Zeitpunkt, Verdichterstrom, Heizstabstrom, Netzbezug und Einspeisung. Erst mit diesen Größen wird aus „viel Eigenverbrauch“ eine überprüfbare Aussage über Effizienz und Kosten. Genau das macht den Messfall F025 interessant: Er lenkt den Blick vom Prozentwert auf dem PV-Display auf die Arbeit des ganzen Heizsystems.

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Häufige Fragen

Lohnt sich ein Heizstab für PV-Überschuss, wenn ich eine Wärmepumpe habe?

Meist nicht als Standardlösung. Für dieselbe Wärmemenge braucht eine effizient arbeitende Wärmepumpe in der Regel deutlich weniger Strom als ein Heizstab, der eine Kilowattstunde Strom nur in etwa eine Kilowattstunde Wärme umwandelt. Sinnvoller ist es, die Warmwasserladung über die Wärmepumpe in Zeiten mit PV-Überschuss zu legen. Den nicht benötigten Strom kannst du einspeisen.

Was zeigt der Messfall F025 aus der Schweiz?

Bei der Anlage F025 aus der Feldmessung der OST - Ostschweizer Fachhochschule verbrauchte der Heizstab im Warmwasserspeicher in der Heizsaison 2022/23 1.687 kWh Strom, der Verdichter der Wärmepumpe 4.691 kWh. Die Wärmepumpe erzeugte aber etwa achtmal so viel Wärme wie der Heizstab. Die Forschenden empfehlen, das Warmwasser über die Wärmepumpe zu bereiten statt den Eigenverbrauch mit dem Heizstab zu erhöhen.

Warum ist eine hohe Eigenverbrauchsquote nicht automatisch gut?

Die Eigenverbrauchsquote zeigt nur, wie viel PV-Strom im Haus genutzt wird, nicht wie viel Netzstrom dadurch ersetzt wurde. Heizt der Heizstab Wasser auf, das die Wärmepumpe ohnehin effizienter erwärmt hätte, steigt der Eigenverbrauch auf dem Display, der Netzbezug sinkt aber kaum. Aussagekräftiger sind Netzbezug, Einspeisung und die jährlichen Netto-Stromkosten.

Wie viel Einspeisevergütung entgeht mir, wenn ich PV-Strom im Heizstab verheize?

Für neue Dachanlagen bis 10 kW mit Überschusseinspeisung und Inbetriebnahme zwischen 1. August und 31. Dezember 2026 zahlt das EEG 7,70 Cent je eingespeister Kilowattstunde. Braucht der Heizstab für drei Kilowattstunden Wärme drei Kilowattstunden Strom, entgehen dir 23,1 Cent. Eine Wärmepumpe mit einer angenommenen Leistungszahl von drei braucht dafür eine Kilowattstunde, die entgangene Vergütung liegt dann bei 7,7 Cent. Ältere Anlagen haben andere Vergütungssätze.

Wann ist ein Heizstab trotzdem sinnvoll?

Der Heizstab kann als Reserve dienen, bei besonderem Temperaturbedarf einspringen oder eine technisch notwendige Funktion übernehmen. Wird Warmwasser mit einem Öl- oder Gaskessel erzeugt, kann PV-Strom im Heizstab sinnvoll sein, weil er dann fossilen Brennstoff ersetzt. Änderungen an Schutz- oder Hygieneprogrammen sollte eine Fachkraft vornehmen.

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