Sektorkopplung: Strom im Wasser speichern
Innerhalb weniger Jahre ist die Sektorkopplung beim Trinkwasser angekommen, mittlerweile – zumindest im Neubau – sogar zum Standard geworden. Entweder wird der Sonnenstrom über eine Warmwasser-Wärmepumpe genutzt, um warmes Trinkwasser zu bereiten. Oder er wird direkt in den Wasserspeicher geführt, über einen einphasigen oder dreiphasigen Heizstab.
Vielfache Wege zur Speicherung
Mit elektrischem Strom lässt sich die Erwärmung des Wassers einfach und effizient steuern. Hat der Trinkwasserspeicher die erforderliche Temperatur erreicht, schaltet der Heizstab ab. Überschüssiger Strom wird entweder für elektrische Verbraucher im Haus genutzt, im Solarakku gespeichert oder ins Stromnetz abgegeben. Die ganz edle Variante schließt das Elektrofahrzeug mit ein, den mobilen Stromspeicher auf vier Rädern.
Denkbar und machbar ist es, die Netzeinspeisung auf null zu fahren, indem man die Temperaturen im Wasserspeicher erhöht. Das verbessert den Schutz gegen Keime (Legionellen). Der Elektroheizstab, auch als Heizschwert bezeichnet, wird über einen freien Anschlussflansch in den Warmwasserspeicher eingeführt und setzt dort den überschüssigen Solarstrom in Wärme um. Das Prinzip ist vom Tauchsieder bekannt.
Stufenlose Regelung als Standard
Stufenlose Regelung als Standard Einphasige Heizstäbe leisten meist bis drei Kilowatt, dreiphasige bis neun Kilowatt. Stufenlose Regelung ist mittlerweile Standard, es gibt aber auch Produkte mit stufenweiser Regelung der Heizleistung.
Meist sitzt der Heizstab oben im Speicher, um möglichst schnell hohe Temperaturen für die Zapfstelle bereitzustellen. Oder um den Warmwasserspeicher auf mehr als 70°C zu erhitzen, zum Schutz vor Legionellen. Die Heizstäbe sind sehr effizient, faktisch wird der gesamte Sonnenstrom in Heizenergie umgesetzt. Vorteil: Elektrische Heizstäbe sind weitgehend wartungsfrei. Nachteil: Mit der Zeit verkalken sie, wie die gesamte Installation und der Speicher. Kalk verschlechtert den Energieumsatz des Heizstabs, er wirkt wie eine Dämmung. Deshalb ist in bestimmten Regionen mit hohem Kalkgehalt im Wasser eine entsprechende Entkalkung über Filterpatronen ratsam.
Entscheidend ist die Steuerung der Heizstäbe. Sie kann über einen Kontakt am Wechselrichter erfolgen, der den Stab zuschaltet oder aus der Versorgung nimmt. Neuere Systeme werden über Steuerboxen ins Energiemanagementsystem oder sogar in die Gebäudeautomation eingebunden.
Auch die Steuerung über einen Sensor am Hauszähler ist möglich. Sobald der Hauszähler eine Überschusseinspeisung meldet, wird der Heizstab aktiviert.
MY-PV: Warmwasserbereitung in Batteriesystem von SMA integriert
In einem Referenzprojekt in Borken hat die My-PV GmbH aus dem österreichischen Neuzeug erstmals ihr System zur elektrischen Warmwasserbereitung in ein bestehendes Batteriesystem von SMA integriert.
Durch die Installation des Systems AC Elwa-E entstand eine Anlage mit Hybridspeicherung, die den Eigenverbrauch des selbst erzeugten Stroms steigern kann. AC Elwa-E ist das jüngste Mitglied der Elwa-Produktfamilie von My-PV und ab sofort erhältlich.
Das Wechselstrommodell AC Elwa-E wurde speziell für Smart-Home-Systeme mit Batteriespeicher entwickelt. Das Heizelement ist von null bis drei Kilowatt stufenlos regelbar und passt seine Leistung im Sekundentakt dem Stromüberschuss an. Der Heizstab wird über Ethernet ins Gebäudemanagement eingebunden. Im Stand-by verbraucht er weniger als 1,5 Watt.
SMA-Mitarbeiter Manuel März war Beta-Tester der Lösung. Eine netzgekoppelte Photovoltaikanlage mit angeschlossenem Batteriespeicher versorgt sein Wohnhaus in Borken seit 2014 mit Strom. Eine Luft-Wasser-Wärmepumpe übernimmt die Gebäudeheizung. Im Frühjahr 2016 hat März das System mit AC Elwa-E nachgerüstet. Ein Sunny Home Manager von SMA steuert es.
Die Photovoltaikanlage deckt im ersten Schritt den aktuellen Eigenstrombedarf und lädt im zweiten Schritt die Batterie. Der restliche Solarstrom erwärmt im dritten Schritt die Gebäudeheizung, der Pufferspeicher wirkt als thermischer Sammler für die Solarenergie vom Dach.
Fronius International: Ohmpilot schlägt Brücke zur Wärmetechnik
Der Fronius Ohmpilot ist ein Verbrauchsregler, der überschüssigen Solarstrom nutzt, um Warmwasser oder Heizwärme zu bereiten. Beispielsweise kann er einen dreiphasigen Heizstab steuern, der in Trinkwasserspeicher oder Boiler eingebaut wird. Dafür bietet der Regler auch einen Legionellenschutz an. Der Heizstab wird stufenlos bis neun Kilowatt geregelt. Die einphasige Variante des Heizstabs leistet bis zu drei Kilowatt. Weitere Anwendungen sind eine Infrarotheizung oder ein Handtuchtrockner. Wird der Heizstab in einen Heizungspufferspeicher integriert, kann man damit auch die Wärmebereitung aus Gasthermen oder Wärmepumpen unterstützen.
Die Steuerung lässt sich ohne Weiteres in die Hausautomation (Loxone) integrieren. Die Installation und Inbetriebnahme sind einfach. Letztere erfolgt über die eigene Website sowie mit Anbindung über WLAN. Gleichzeitig schont der Fronius Ohmpilot durch die saubere und störfreie Ansteuerung der Verbraucher das Stromnetz. Er ist mit allen Fronius-Wechselrichtern kompatibel. Voraussetzung zur Nutzung ist ein Fronius Datamanager 2.0 sowie ein Fronius Smart Meter. Bei den Wechselrichtern Fronius Symo, Fronius Primo, Fronius Galvo und Fronius Eco ist der Fronius Datamanager standardmäßig integriert. In bereits installierten Wechselrichtern kann sowohl der Datamanager als auch der Smart Meter jederzeit nachgerüstet werden.
Senec: Kompaktbox steuert Heizstäbe
Der Leipziger Speicherhersteller Senec hat im Sommer sein Angebot an Zusatzkomponenten erweitert: Senec Heat ist eine Kompaktbox zur Steuerung von Heizstäben. Im Zusammenspiel mit Heim- oder Gewerbespeichern kann sie überschüssigen Solarstrom oder Strom aus einem BHKW beziehungsweise einer Brennstoffzelle zur Warmwasserbereitung nutzen. In Zeiten hoher Stromproduktion, geringem Verbrauch und voller Stromspeicher ergänzt dieses Gerät den Eigenverbrauch, indem die Energie in einen Warmwasserspeicher eingelagert wird.
Senec Heat ist geeignet für alle Kunden mit Senec-Speichern, die einen Warmwasserspeicher oder einen Heizungspufferspeicher mit Wärmepumpe besitzen. Der Speicher muss einen freien Anschlussflansch für den Heizstab haben. Aufgrund der einfachen Wandmontage und der kompakten Größe lässt sich das Steuergerät Senec Heat leicht nachrüsten.
Da die meisten Heizstäbe eine interne Temperaturabschaltung besitzen, ist der Betrieb in diesen Fällen sofort und ohne externe Temperatursensoren möglich. Außerdem ist die Verteilung des erzeugten Stroms auf Strom- und Wärmespeicher individuell konfigurierbar.
Die intelligente Heizstabsteuerung bietet darüber hinaus Überstrom- sowie Überspannungsschutz und lässt sich im erweiterten Online-Monitoring mobil überwachen.
