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PV-Eigenverbrauch mit der PV-Thermie Lösung – Dimensionierung des Heizstabes und der Wärmepumpe

Herzlich Willkommen in der privergie-School!

Für eine PV-Thermie Lösung ist es wichtig, dass sie Leistung des Heizstabes oder der Wärmepumpe, die Größe des Pufferspeichers und die Größe der PV-Anlage zueinander passen. Nachfolgend erkläre ich Dir einige Regeln, die Dir dabei helfen, dies abzuschätzen.
Das wichtigste Grundprinzip lautet: die PV-Thermie Lösung sollte an möglichst vielen Tagen im Jahr eine genügend lange Laufzeit haben, um die benötigte Menge an warmem Wasser zu erzeugen.

 PV-Thermie_privergie

Zunächst ist es also wichtig zu wissen, wie viel Energie pro Tag benötigt wird. Um beispielsweise einen 250 Liter Pufferspeicher von 10°C auf 50°C zu erwärmen, werden 11,6 kWh Energie benötigt. Wie diese Zahl zustande kommt, lernst Du in Lektion 1.
Diese Energiemenge kann ein Heizstab mit einer Leistung von 2 kW in knapp 6 Stunden, und ein Heizstab mit 3 kW in knapp 4 Stunden bereitstellen. Eine Wärmepumpe arbeitet mit einem Effizienzfaktor von ca. 3. Sie nimmt folglich nur ca. 500 Watt elektrische Leistung auf und erzeugt daraus 1500 Watt Wärmeleistung. Sie benötigt daher etwa 7,5 Stunden um diese Wassermenge zu erwärmen.

lektion 2 bild 1 

Eine PV-Anlage arbeitet im Sommer ca. 10 Stunden pro Tag und im Frühling oder Herbst ca. 8 Stunden pro Tag. Wie viele Stunden es tatsächlich sind, hängt natürlich immer von der Lage und der Ausrichtung der PV-Anlage ab. Ist der Himmel bewölkt, liefert eine PV-Anlage noch etwa 25% ihrer maximalen Leistung. Bei einer 6 kWpeak Anlage wären dies dann 1500 Watt. Steht diese Energiemenge für etwa 7 Stunden zur Verfügung, dann reicht dies aus, um den vorhin als Beispiel verwendeten Pufferspeicher von 250 Liter zu erwärmen.

Die privergie Heizstäbe werden in 3 Stufen geschaltet. Der 2 kW Heizstab mit seinen Stufen 666 Watt, 1332 Watt und 2000 Watt wäre daher für unser Beispiel ideal, da er an einem bewölkten Tag zumindest auf Stufe 2 arbeiten würde und damit genügend Energie bereitstellen würde, um das benötigte Wasser zu erwärmen. Die privergie Wärmepumpen benötigen weniger als 500 W elektrische Leistung und arbeiten daher bei einer 6 kWpeak Anlage nahezu das komplette Jahr. PV Anlagen mit einer Größe kleiner als 3 KWpeak liefern ausreichend Energie von Frühjahr bis Herbst.

  

Daher unsere 3 Merkregeln:

Erstens, eine PV-Thermie Lösung mit Wärmepumpe kann für alle PV-Anlagen ab einer Größe von 2 kWpeak eingesetzt werden.

Zweitens, für eine Lösung mit Heizstab gilt: der Heizstab soll so klein wie möglich und nur so groß wie nötig sein.

Drittens, für PV-Anlagen mit einer Größe bis 6 kWpeak passt tendenziell der 2 kW Heizstab. Für Anlagen über 6kWpeak passt tendenziell der 3 kW Heizstab.

PV-Wärmepumpe 

 PV-Heizstab1

 PV-Heizstab

Die PV-Thermie Lösung von privergie gibt es als Varianten mit Heizstab oder mit Wärmepumpe. Dabei ist die Lösung mit Wärmepumpe ca. 3 mal effizienter als eine Lösung mit Heizstab. Lösungen mit Heizstab sind dafür in der Anschaffung deutlich günstiger. 
Jetzt kannst du abschätzen, welche Lösung besser für dich geeignet ist.

Eigenverbrauch_Wärmepumpe-Heizstab 

Hier geht es direkt weiter zu Lektion 3: Voraussetzungen für eine PV-Thermie Lösung 

Hier nochmal die Erklärung als Video zum Anschauen:

 

Häufige Fragen

Was ist ein PV-Thermie Paket?

Das PV-Thermie Paket besteht aus einem Zweirichtungs-Energiezähler, einem Energiemanager, einem Heizstab zum Einbau in den hauseigenen Brauchwasserspeicher oder einer Brauchwasser-Wärmepumpe und allen sonstigen für die Installation notwendigen Teile.

Der Energiemanager überwacht die Stromproduktion der Solaranlage, den Stromverbrauch im Haushalt sowie den Strombezug vom Netz. Auf Basis dieser Information schaltet der Energiemanager den Heizstab in drei Stufen oder ermöglicht die Nutzung des PV-Stroms für die Brauchwasser-Wärmepumpe.

Auf diese Weise nimmt er stets nur die Wattzahl ab, die auch wirklich als Überschuss zur Verfügung steht. Überschüssiger PV-Strom, der sonst ins Netz eingespeist würde, wird nun zur Erzeugung von warmem Wasser verwendet.

 

Was nützt mir ein PV-Thermie Paket?

Mit dem PV-Thermie Paket nutzt Du den überschüssigen Solarstrom Deiner PV-Anlage zur Warmwassererzeugung und sparst Kosten für Öl und Gas ein. Durch die stetige Senkung der PV-Einspeisevergütung ist es mittlerweile attraktiver, den Solarstrom im eigenen Haus zu verbrauchen – je mehr desto besser. Der Einsatz des PV-Thermie Paketes zur Warmwassererzeugung erhöht dabei die Eigenverbrauchsquote und mindert den Netzbezug um einen weiteren Teil. Das PV-Thermie Paket ist der einfachste und preisgünstigste Weg, Solarstromüberschuss zu verwenden.

 

Ist die Montage kompliziert?

Die Installation des Energiemanagers ist „plug-and-play” und kann von einem fachkundigen Installateur in ca. einer Stunde durchgeführt werden.

 

Muss ich für den PV-Eigenverbrauch die EEG Umlage zahlen?

Seit dem 01.01.2015 wird auf den selbst verbrauchten Strom teilweise die EEG-Umlage erhoben.
Dies gilt für Anlagen, die größer als 10 kWp sind. Die meisten auf Einfamilienhäusern errichteten Anlagen liegen mit ihrer Leistung unter 10 kWp und sind somit von der EEG-Umlage befreit.

 

Funktioniert der Heizstab auch bei bewölktem Himmel?

Ja. Die Photovoltaik-Module nutzen nicht nur das direkte Sonnenlicht, das nur bei klarem Himmel auftritt, sondern auch die diffuse Strahlung, die durch die Wolken tritt. Sobald es hell ist, bringen Photovoltaik Module elektrische Energie – egal, ob dabei die Sonne direkt zu sehen ist oder nicht.
Dies ist gleichzeitig ein entscheidender Vorteil der PV-Thermie im Vergleich zu den bekannten Warmwasserkollektoren, da bei diesen das Wasser nur dann erwärmt wird, wenn tatsächlich die Sonne zu sehen ist.

In Deutschland macht der diffuse Anteil übrigens etwa die Hälfte der Einstrahlung aus.

 

Kann ich mit dem PV-Thermie Paket jede PV-Anlage nachrüsten?

Das PV-Thermie Paket ist unabhängig von der PV-Systemtechnik und kann somit auch in jede beliebige Bestands- und Neuanlage integriert werden. Weitere Informationen zu den Voraussetzungen für das PV-Thermie Paket erfährst Du im Video "Lektion 3" in der privergie School.

 

Wo liegt der Vorteil des PV-Thermie Pakets gegenüber einer Solarthermieanlage?

Aufwändige Wärmetauscher und Leitungen für Transportmedien entfallen. Damit entstehen deutlich geringere Anschaffungs- und Montagekosten. Während bei der Solarthermie-Anlage sommerliche Überschüsse sehr schnell nicht mehr genutzt werden können, sobald das Wasser heiß ist, wird bei der PV-Thermie Lösung der überschüssige Strom weiterhin ins Netz des Energieversorgers eingespeist. Die PV-Thermie Lösung funktioniert auch bei bewölktem Himmel und liefert daher auch im Frühjahr und Herbst einen guten Ertrag.

 

Ist Strom nicht zu wertvoll zur Warmwassererzeugung?

Das PV-Thermie Paket spielt bei der Frage, "wie wird die PV-Überschussenergie wertig eingesetzt" die Hauptrolle. Der Energiemanager regelt die zur Verfügung stehende Energie so, dass sie jederzeit wirtschaftlich und sinnvoll eingesetzt wird. Die erste Priorität entfällt immer auf die bedarfsgerechte Versorgung der Elektrogeräte im Haushalt, steht dann noch PV-Überschussstrom zur Verfügung, wird gezielt der Heizstab oder die Wärmepumpe angesteuert. Solarstrom bei Bedarf und bei ausreichender Verfügbarkeit zur Erzeugung von warmem Wasser zu verwenden, ist heute wertvoller denn je, um erstens den Verbrauch von fossilen Energieträgern zu senken und zweitens Heizkosten zu sparen.

 

Wird der Heizstab in der Leistung geregelt oder "nur" ein/aus geschaltet?

Der Heizstab wird in drei Leistungsstufen geschaltet. Unsere langjährige Erfahrung hat gezeigt, dass eine stufenlose Regelung nur einen minimalen Mehrertrag erbringt. Die Mehrkosten für eine stufenlose elektronische Regelung lohnen sich daher nicht. Zusätzlich ist die Lebensdauer einer elektronischen Regelung deutlich geringer als die einer Stufenschaltung.