Photovoltaikwärme

Unter Photovoltaikwärme (kurz PV-Wärme) versteht man die Erzeugung von Wärme unter Einsatz von solarelektrisch erzeugtem Strom. Die Energie zur Wärmeerzeugung stammt aus einer Photovoltaikanlage und wird über einen Heizwiderstand in Wärmeenergie umgewandelt. Es handelt sich um eine Power-to-heat Technologie und ist Element der Sektorkopplung.

Systemarten[Bearbeiten]

Es gibt zwei unterschiedliche Arten um Photovoltaikwärme zu produzieren. Im ersten Fall wird der Heizwiderstand mittels Gleichstrom (DC) betrieben, im zweiten Fall mittels Wechselstrom (AC).

Gleichstrom PV-Heizungen benötigen keinen Wechselrichter und arbeiten netzautark. Der Gleichstrom aus den PV-Modulen wird ohne Transformierung direkt in den Heizwiderstand im Warmwasserspeicher übertragen. Derartige Inselanlagen müssen nicht an das Stromnetz angeschlossen werden und erfordern im urbanen Raum daher in der Regel auch keine Genehmigung seitens des Netzbetreibers. Durch die direkte Nutzung des Gleichstroms werden die üblichen Umwandlungsverluste bei Photovoltaikenergie vermieden. Da das System jedoch ausschließlich für Wärmeerzeugung genutzt wird können Ertragsüberschüsse nicht anderweitig verwendet werden.

Wechselstrom PV-Heizungen benötigen einen Wechselrichter zwischen Photovoltaikanlage und Heizelement und sind üblicherweise netzgekoppelt. Bei diesem System wird nur die Überschussenergie, die nicht von den vorhandenen elektrischen Verbrauchern benötigt wird, in Wärme verwandelt. In den meisten Fällen erfolgt die Energieversorgung des Heizelements über einen separaten Stromkreis des hausinternen Netzes. Dazu muss im System eine permanente Bestimmung der aktuell benötigten Leistung der Verbraucher, sowie der verfügbaren Leistung der PV-Anlage erfolgen, um anfallende Energieüberschüsse zu erkennen.

Durch die Ergänzung des normalen PV-Systems um ein Heizelement und eine Lastflussdetektion kann der Eigenverbrauch des PV-Stroms deutlich erhöht werden. Die Erhöhung des Eigenverbrauchs trägt maßgeblich zur Steigerung der Wirtschaftlichkeit von Photovoltaikanlagen bei, insbesondere da bei bestehenden PV-Anlagen in der Regel keinerlei zusätzliche Verkabelungen zu den Modulen nötig ist und das System relativ einfach nachzurüsten ist.

Ökologische Bilanz[Bearbeiten]

Nachhaltige Wärmeerzeugung ist ein elementarer Bestandteil der Energiewende. Durch die Nutzung von Photovoltaiksystemen kann klimaneutral Wärme erzeugt werden. Wärme aus Strom galt lange Zeit als wenig wirtschaftlich.