Heizstabregler boten britischen Haushalten traditionell eine einfache Möglichkeit, überschüssigen Solarstrom vom Dach zu nutzen. Ein Zählersensor erkennt, dass Strom ins Netz eingespeist wird, und leitet ihn zum Heizstab eines Warmwasserspeichers, der den Strom direkt in Wärme umwandelt. Für Haushalte, die Gasheizkessel durch Luft-Wasser-Wärmepumpen ersetzen, kann es jedoch mehr Warmwasser pro Kilowattstunde ergeben, den überschüssigen Strom zum Betrieb der Wärmepumpe zu nutzen.
Ein Heizstab erzeugt aus einer Kilowattstunde Strom eine Kilowattstunde Wärme. Eine Wärmepumpe entzieht der Luft Wärme und kann daher pro verbrauchter Kilowattstunde mehrere Kilowattstunden Wärme liefern. Das vom Energy Systems Catapult analysierte britische Demonstrationsprojekt „Electrification of Heat“ ermittelte über 291 Luftwärmepumpen hinweg einen medianen saisonalen Leistungsfaktor von 2,80. Der Wert umfasst Heizung, Warmwasser, Zusatzheizungen und den Einsatz von Heizstäben; der Bericht weist darauf hin, dass der Warmwasserbetrieb im Sommer weniger effizient sein kann als im Jahresdurchschnitt.
Der Artikel vergleicht die Optionen anhand eines Strompreises von 26,32 Pence pro Kilowattstunde gemäß der Ofgem-Preisobergrenze für Oktober bis Dezember 2026 sowie des medianen Leistungsfaktors von 2,80 aus dem Versuch. Auf dieser Grundlage kostet Wärme, die eine Wärmepumpe mit Netzstrom erzeugt, etwa 9,4 Pence pro Kilowattstunde. Wird überschüssiger Solarstrom einem Heizstab zugeführt, vermeidet das diese Kosten; wird er hingegen für die Wärmepumpe genutzt, ersetzt er eine volle Einheit Netzstrom. Der daraus entstehende Wert ist bei der Wärmepumpe nahezu dreimal so hoch, heißt es in dem Artikel.
Einspeisevergütungen und Haushaltstarife können die Berechnung verändern. Im Rahmen der Smart Export Guarantee legen die Anbieter ihre eigenen Tarife fest, die laut Ofgem über null liegen müssen. Ist die Einspeisevergütung eines Haushalts höher als der Wert, den der Einsatz des Stroms im Heizstab bietet, kann die Einspeisung vorteilhafter sein. Ein günstiger Nachttarif kann es ebenfalls wirtschaftlicher machen, tagsüber Solarstrom zu verkaufen und das Wasser später zu erwärmen. Haushalte sollten daher ihren Tarif berücksichtigen, bevor sie ihre Steuerung einrichten.
Heizstabregler haben dennoch einen praktischen Vorteil: Sie können auch kleine oder schwankende Mengen überschüssigen Stroms nutzen. Wärmepumpen haben eine Mindestleistungsaufnahme und arbeiten im Allgemeinen besser über längere Laufzeiten. Bei wechselnder Sonneneinstrahlung steht daher möglicherweise nicht genügend kontinuierliche Leistung zur Verfügung, damit der Verdichter laufen kann. Auch der Warmwasserspeicher begrenzt, wie viel Überschuss sich in Form von Wärme speichern lässt.
Der Artikel nennt als Beispiel die Erwärmung von 200 Litern Wasser um 10 °C, wodurch etwa 2,3 Kilowattstunden Wärme gespeichert werden. Eine Wärmepumpe mit einem Wirkungsgrad von 2,8 würde dafür rund 0,8 Kilowattstunden Strom benötigen, ein Heizstab dagegen 2,3 Kilowattstunden. Die verbleibende Solarstromerzeugung könnte anschließend einer Batterie zugeführt oder ins Netz eingespeist werden.
Ein Heizstab kann weiterhin für eine regelmäßige Wassererwärmung auf hohe Temperaturen nützlich sein. Der Artikel verweist auf Empfehlungen der Health and Safety Executive, Warmwasser bei mindestens 60 °C zu speichern, um Legionellen abzutöten. Wird ein solcher Zyklus für eine sonnige Zeit angesetzt, kann Solarstrom dafür genutzt werden.
Um Solarenergie, Batterien und Wärmepumpen aufeinander abzustimmen, ist eine Steuerungsverbindung erforderlich. Das deutsche BWP-SG-Ready-Label definiert Betriebszustände, die externe Steuerungen an eine Wärmepumpe übermitteln können. In einem Zustand läuft die Pumpe im verstärkten Modus und erhöht die Solltemperatur in einem Warmwasser- oder Pufferspeicher; ein anderer löst einen Startbefehl aus. Ein Wechselrichter, ein Energiemanager oder ein Batteriesystem mit einem kompatiblen Kontakt kann der Wärmepumpe signalisieren, wenn die Einspeisung einen vom Installateur festgelegten Schwellenwert überschreitet.
Auch die Prioritäten des Systems spielen eine Rolle. Ein Haushalt kann überschüssigen Strom zunächst der Batterie, dann über die Wärmepumpe dem Warmwasser und schließlich einem Heizstab zuweisen. Wie der Artikel anmerkt, kann eine bis zum Mittag vollständig geladene Batterie dafür sorgen, dass anschließend erzeugter Solarstrom für die Wärmepumpe zur Verfügung steht. Auch die Jahreszeit beeinflusst die Möglichkeiten: Überschüsse sind im Sommer in der Regel am größten, wenn Warmwasser die Hauptlast der Wärmepumpe sein kann, und im Winter am geringsten, wenn der Heizbedarf höher und die Solarstromerzeugung niedriger ist.
Der Artikel weist außerdem darauf hin, dass für die Installation von Wärmepumpen, Solarmodulen und Batterien in Großbritannien bis zum 31. März 2027 ein Mehrwertsteuersatz von 0 % gilt, der ab dem 1. April 2027 auf 5 % steigt. Laut Artikel nahm der Haushalt vom 28. Oktober Wärmespeicher in die Liste der Energiesparmaterialien auf, für die ab diesem Datum ein Satz von 5 % gilt. Ein durch einen elektrischen Heizstab geladener Wärmespeicher folgt derselben grundlegenden Eins-zu-eins-Berechnung von Strom zu Wärme wie ein Warmwasser-Heizstab und nicht dem Effizienzfaktor einer Wärmepumpe.
Quellen: pv magazine.