Heizen mit Strom 2.0 - Elektro-Speicherheizungen eignen sich für den Einsatz im Neu- und Altbau

Ja, das Heizen mit Strom ist wieder zum Thema geworden. Die Eigenstromnutzung im Haus über die eigene PV-Anlage auf dem Dach gewinnt Vorrang vor der Einspeisung ins Netz, weil die Vergütung nach EEG eine Rentabilität kaum noch verspricht. Solarstrombatterien sind das angesagte Thema. Die Branche prognostiziert, dass bereits in diesem Jahr jede zweite neue PV-Anlage mit einer Solarbatterie ausgestattet sein wird. Und die Wärmepumpe wittert ökologische Morgenluft, weil sie sich mit PV kombiniert sieht: Strom vom eigenen Dach fürs Heizsystem. Immer geht es um die Maximierung des Nutzens von selbst erzeugtem Solarstrom in den eigenen vier Wänden, statt ihn ins Netz einzuspeisen.

Guter Paradigmenwechsel
Ein guter Paradigmenwechsel. Denn ins Netz eingespeister PV-Strom vom eigenen Dach verwandelt sich zu Graustrom und ist zu bestimmten Zeiten auch nicht wirklich gefragt. Außerdem krankt die Ausbau-Debatte zum Anteil Erneuerbarer Energien an der Energieversorgung daran, dass die Branchen die Politik für ihr Wohl und Wehe in Anspruch nehmen. Darüber entsteht auch in den Medien der falsche Eindruck, dass die Erneuerbaren gedrosselt werden. Was nicht stimmt. Denn der Ausbau darf nicht an staatliche Förderung allein mehr gekoppelt sein. Unbenommen ist der Ausbau, der ohne staatliche Förderung auskommt. Wer sein Geschäftsmodell auf die staatliche Förderung aufbaut, liegt sicher falsch. Der Staat hat die Aufgabe, einen Markt anzuschieben, der von der Gesellschaft gewünscht ist. Dazu gibt es Marktanreizprogramme. Das EEG zählt dazu. Wenn jährlich PV-Anlagen in der Größenordnung von zwei Atomkraftwerken zugebaut werden, ist schon die Zeit gekommen, von einem Massenmarkt zu reden, der sich selbst tragen muss. Es gilt, nicht über den Staat zu jammern, sondern Lösungen anzubieten. Eine Stanford-Studie aus dem Jahr 2013 hat bereits zu dieser Zeit ausgeführt, dass die Kombination einer PV-Anlage mit einem Batteriesystem bezogen auf den Energie-Payback sinnvoll ist.
Die Batterie muss zwar produziert werden. Aber sie erhöht den Anteil der eigenen Nutzung selbst erzeugten Stroms. Jede kWh aus der eigenen PV-Anlage selbst genutzt bedeutet Verzicht von kWh-Fremdbezug. Und der schlägt derzeit mit knapp über 0,5 g CO2 pro erzeugter kWh zu Buche. Der größtmögliche Verbrauch von selbst erzeugtem Strom aus ökologischer Quelle möglichst dezentral ist klima-bilanziell sinnvoll und zunehmend auch ökonomisch geraten.

Stromspeicher wieder im Mittelpunkt
Damit rücken interessanter Weise auch die Stromspeicheröfen wieder in einen diskutablen Mittelpunkt. Das zweifelhafte Paradepferd früherer Tage war der Nachtspeicherofen. Er geriet zu Recht in Verruf, weil er erstens Strom aus dreckiger Produktion bezog (Kohle-, Atomstrom) und zweitens aufgrund unregulierter Speicherkapazität diese Energie auch unreguliert wieder abgab, nämlich dauernd. Deshalb waren Nachtspeicheröfen unterm Strich nicht nur ökologisch fragwürdig, sondern auch ineffizient und damit teuer.
Aber die Verhältnisse haben sich mittlerweile geändert. Die Technik hat sich verändert. Spezielle Stromheizungen können jetzt für den Eigenverbrauch der privaten PV-Anlage Strom ziehen. Und sie können Ökostrom auch aus dem Netz ziehen. Ein Anreiz auch aus Sicht der EnEV: Je höher der Anteil von selbst erzeugtem Strom an der Energieversorgung für Heizen-Lüften-Warmwasser des Gebäudes ausfällt, desto mehr wirkt sich das auf den Primärenergiebedarf des Gebäudes aus.
Und die Gebäudeentwicklung geht weiter. „Der Trend im Neubau und bei Gebäudesanierungen geht zu einem sehr hohen Dämmstandard. Damit ist der Wärmebedarf in vielen Fällen so gering, dass sich die Investition in ein wassergeführtes Heizsystem nicht lohnen würde. Die Elektro-Speicherheizung kann ganz einfach in das elektrische Leitungssystem des Gebäudes integriert werden, ohne dass eine aufwendige Heizwasser-Verrohrung nötig wird“, erläutert Ralph Partridge, Manager Elektro-Heizung und -Warmwasserbereitung bei Glen Dimplex Deutschland in Kulmbach. „Es ist für viele Kunden einfach zu teuer, ihre komplette Heizanlage von einer bestehenden Elektroheizung auf eine wassergeführte Zentralheizung umzurüsten, und diese Kunden machen deshalb einfach nichts und warten ab. Wir haben auf dieses Problem eine Antwort“, sagt Fritz Stiehle, Geschäftsführer der Stiehle Naturenergie aus Hayingen. Die Kulmbacher nennen ihre Elektro-Speicherheizungen „Intelligent Quantum“, die Hayinger ihre „Sunbrain-Solarspeicheröfen“.

Wandelnde Werte
Im Neubau können solche Systeme, wenn Sie die neue EnEV 2016 und den Anteil Erneuerbarer Energien einhalten, auch verwendet werden. Ausgeschlossen sein sollte dort allerdings eine Gasanschlusspflicht.
Und im Altbau? 2013 kippte die Regierungskoalition von Union und FDP das Verbot für Nachtspeicherheizungen: Die rund 1,5 Mio. Nachtspeicherheizungen in Deutschland dürfen über das Jahr 2019 hinaus betrieben werden. Umweltschützer kritisierten dies als Klientelpolitik. Die Regierung argumentierte mit dem zukünftigen Speicherpotenzial für Strom aus Erneuerbaren Energien über die Nachtspeicheröfen. Sowohl die einen als auch die anderen hatten Recht: Die Umweltschützer, weil die bestehenden Öfen zum Beispiel technisch nicht in der Lage sind, Eigenstrom zu verwerten. Und könnten sie dies, blieben sie aufgrund der veralteten Technik weiter ineffizient. Die damalige Regierung argumentierte insofern zu Recht, als dass der Anteil von Strom aus Erneuerbaren Energien an der gesamten Stromproduktion beständig steigt und das Thema Speicher für den volatil anfallenden Wind- und Solarstrom noch akuter wird. Da der Strom unregelmäßig anfällt, ist die Speicherkapazität entscheidend, um möglichst viel Sonnenstrom zu behalten, selbst wenn man ihn im Moment nicht gleich nutzen kann.

Sowohl als auch
Wenn sich die Aufmerksamkeit nun unter anderen Vorzeichen wieder auf Elektro-Speicherheizungen richtet und diese eine Renaissance erfahren könnten, dann sollten sie gegebenenfalls auch mit variablen Stromquellen betrieben werden können, wenn der Gebäudebesitzer über eine PV-Anlage verfügt und mehr Eigenstromnutzung wünscht. Das dürfte auch interessant sein für die ersten PV-Anlagen, die 2020 nach 20 Jahren aus der EEG-Vergütung herausfallen.
Der Solarspeicherofen von Stiehle besitzt ein Heizregister, das von zwei getrennt voneinander arbeitenden Energielieferanten beladen werden kann. Konstruktiv-technisch sitzen die Solarheizregister bei Stiehle so in den Speichersteinen verteilt, dass der Ofen, wenn möglich, ganz beladen werden kann mit Solarenergie.
Die geladene Solar-Energiemenge wird von Stiehles Regeltechnik („Sunbrain“) bilanziert, unter Berücksichtigung der Wetterdaten. Fehlende Energiemenge wird nachts aus dem Stromnetz dazugeladen. Ähnlich bei Glen Dimplex: „Unsere Standard-Programmierung im ‚SES‘ legt fest, dass PV-Stromerträge immer komplett ausgenutzt werden. Die Beladung der Speicherheizung wird aber grundsätzlich mit Netzstrom abgesichert“, erläutert Partridge.

Feolit statt Magnesit
In vielen Nachtspeicheröfen befinden sich Wärmespeichersteine, die unter die Sammelbezeichnung Chrommagnesit fallen. In diesen sind mehr oder weniger große Mengen Chrom-(III) verbaut. Ein Schwermetall, von dem zwar im laufenden Betrieb des Ofens keine Gefahr ausgeht. Dennoch ist es Sondermüll, der durch die Verwendung von Feolit-Speichersteinen vermieden wird.
In den Solarspeicheröfen von Stiehle sind Feolit-Speichersteine (Eisenoxid-Steine) statt Magnesit-Speichersteine eingebaut. Glen Dimplex verwendet ebenfalls Feolit. Der Vorteil: Feolit hat mehr Masse als Magnesit. Es kann mehr Wärme auf gleichem Raum gespeichert werden. Außerdem können Feolit-Steine besser beladen werden als Magnesit-Steine.
„Das Eisenoxid wird pulverisiert und anschließend extrem verdichtet und auf Backsteingröße gepresst. Damit bleiben die einzelnen Steine gut transportierbar und können im Gerät platzsparend aufeinander gestapelt werden“, erläutert Partridge. „Die Steine sind außerdem so angeordnet, dass die Elektro-Heizstäbe ideal mittig durch die Steine verlaufen, um die Wärme gleichmäßig und effektiv aufzunehmen und wieder abzugeben.“

Details der Konstruktion
Stiehle wählte bei seinen Speichersteinen auch eine besondere Konstruktion. „Die Speichersteine besitzen spezielle Luftöffnungen. Über sie wird die Wärme im Stein leichter verteilt. Es bedarf also weniger Energie, um die Steine gleichmäßig und voll aufzuheizen“, erläutert Fritz Stiehle. Weitere konstruktive Punkte sind:

• Die Gebläse sind flach liegend angeordnet, was eine bessere Entladung verspricht. Bei älteren und anderen Öfen sind die Ventilatoren meist senkrecht an einer Seite eingebaut. Der von ihnen erzeugte Luftstrom schafft es nicht, den Ofen so optimal und vollständig zu entladen wie im Fall eines flachliegenden Gebläses.
• Die Luftklappen sitzen bei Stiehles Solarspeicheröfen unten im Sockelbereich. Wenn die Klappen geschlossen werden, findet fast keine Entladung statt.

„Das eliminiert einen großen Nachteil herkömmlicher Nachtspeicheröfen: Diese sind nicht in der Lage, Energie über längere Zeit zu speichern und nur abzugeben, wenn Wärme benötigt wird. Die Entladung in diesem Ofen geschieht gezielt“, sagt der Hayinger.
Im Stiehle-Ofen ist außerdem eine hochdisperse Kieselsäuredämmung verbaut. Eine solche hat gegenüber mineralischen Dämmungen wie z.B. Mineral- oder Steinwolle den dreifachen Dämmwert bei gleicher Stärke.

Fazit: Speicherheizungen Teil der Wende
Ein zentraler Unterschied zwischen herkömmlichem Strom und dem aus Sonne ist ja, dass Sonnenstrom dann erzeugt wird, wenn die Sonne scheint und nicht, wenn der Bedarf nach Strom da ist. Beides mag zusammentreffen, muss aber nicht. Die Solarstromproduktion ist nicht so regelbar wie ein herkömmliches Kraftwerk. Um sie bestmöglich zu nutzen, bedarf es Speicher und/oder zusätzlicher Verbraucher. Speicher können Batterien sein. Verbraucher zum Beispiel Wärmepumpen, die zum Teil mit selbst erzeugtem Solarstrom betrieben werden – oder Solarspeicheröfen, in denen der Solarstrom Wärme-Speichersteine erhitzt. Strom aus dem Netz bleibt weiterhin auch für diese Elektro-Speicherheizungen die Basis. Das möge, wenn man die Energiewende konsequent verfolgt, Ökostrom sein. „Zukünftig wird sich der erneuerbar erzeugte Strom auch auf den Preis auswirken. In Zeiten von Lastspitzen wird Strom günstiger sein als zu anderen Zeiten. Intelligente Stromheizungen nehmen genau dann den Strom ab und reduzieren dadurch die Heizkosten nochmal deutlich“, sagt Ralph Partridge.

Autor: Dittmar Koop