Im Hochsommer ist der Batteriespeicher oft schon um 10 Uhr morgens voll, das Elektroauto geladen – und trotzdem erhitzt die Gastherme das Brauchwasser mit teurem Brennstoff. Ein PV Heizstab im Warmwasserspeicher nutzt den überschüssigen Solarstrom wie ein Tauchsieder, schaltet die fossile Heizung im Sommer komplett ab und amortisiert sich in der Praxis blitzschnell.
Die Sonne brennt vom Himmel, eure Photovoltaikanlage produziert auf Hochtouren, der Hausspeicher meldet bereits um 10 Uhr morgens 100 % Ladestand und auch das E-Auto in der Einfahrt ist randvoll. Und genau hier stehen viele Hausbesitzer vor einem echten Paradoxon: Wohin mit der ganzen Energie?
Statt den wertvollen Strom für eine mickrige Einspeisevergütung von wenigen Cent ins öffentliche Netz abzugeben, läuft im Keller oft parallel noch die Gasheizung oder Ölheizung, um morgens und abends das Duschwasser auf 60 Grad zu bringen. Ihr verbrennt also teures Erdgas für Warmwasser, während ihr auf dem Dach massenhaft kostenlosen Sonnenstrom übrig habt.
Genau für dieses Szenario gibt es eine verblüffend einfache, robuste und kostengünstige Lösung: der Heizstab im Warmwasserspeicher der PV-Anlage. Wie so ein elektrischer Heizeinsatz funktioniert, wie wir ihn bei TICON Energy in bestehende Speicher nachrüsten, wie die automatische Überschuss-Steuerung abläuft und warum ich dafür sogar meine eigene Solarthermieanlage vom Dach demontiert habe, erfahrt ihr in diesem Praxisbericht.
Das Sommer-Problem: Voller Speicher und trotzdem Gasverbrauch?
Wer ein Ein- oder Zweifamilienhaus in Berlin oder Brandenburg bewohnt und noch eine funktionierende Gasbrennwerttherme betreibt, kennt das Problem in den Monaten Mai bis September. Die Heizkörper im Wohnbereich sind komplett abgedreht, weil das Haus warm genug ist. Der einzige Grund, warum der Heizkessel im Sommer überhaupt noch anspringt, ist die Bereitung von Warmwasser zum Duschen, Baden und Spülen.
Das Problem dabei:
- Hohe Bereitstellungsverluste: Der Heizkessel muss für ein paar Liter warmes Duschwasser jedes Mal anspringen, das Kesselwasser aufheizen und die Umwälzpumpen anwerfen. Das ist thermodynamisch extrem ineffizient.
- Verschleiß der Heizung: Häufiges Takten des Brenners im Sommerbetrieb verkürzt die Lebensdauer von Zündelektroden und Gebläsen der Gastherme.
- Geringe Einspeisevergütung: Wer den PV-Überschuss ins Netz speist, erhält dafür gerade einmal 7 bis 8 Cent pro Kilowattstunde. Kauft man gleichzeitig Gas für das Warmwasser ein, zahlt man inklusive Grundpreis und CO2-Abgabe oft 10 bis 14 Cent je thermischer Kilowattstunde.
Ein PV Überschuss Heizstab löst diesen Knoten: Er verwandelt den überschüssigen Solarstrom direkt an Ort und Stelle in thermische Energie, speichert ihn als heißes Wasser im Kessel und erlaubt es euch, die fossile Gasheizung von Mai bis September komplett abzuschalten.
Wie funktioniert ein PV Heizstab im Warmwasserspeicher?
Vom Funktionsprinzip her ist ein elektrischer Heizeinsatz erstaunlich unkompliziert: Er arbeitet im Grunde wie ein überdimensionaler Tauchsieder, der direkt in das Wasser des Trinkwasserspeichers oder Pufferspeichers ragt.
Fließt elektrischer Strom durch die Heizwendeln im Inneren des Edelstahl- oder Incoloy-Rohrs, entsteht durch den elektrischen Widerstand reine Wärme. Diese Wärme wird ohne Wärmetauscherverluste direkt an das umgebende Wasser abgegeben. Durch die natürliche Konvektion steigt das erwärmte Wasser im Speicher nach oben und steht an den Zapfstellen sofort mit der gewünschten Temperatur zur Verfügung.
"Im Warmwasserspeicher von der Gasheizung hat man oft eine Verschraubung, wo man so einen Heizstab einbauen kann. Ist vom Prinzip her relativ simpel, kostet nicht viel und arbeitet wie ein Tauchsieder. Natürlich ist das thermodynamisch nicht so effizient wie eine Wärmepumpe, aber das ist gar nicht schlimm – weil wir den Strom im Sommer ohnehin kostenlos übrig haben!"
Natürlich hat eine Wärmepumpe mit einer Arbeitszahl (COP) von 3 bis 4 eine höhere Effizienz, weil sie aus 1 kWh Strom rund 3 bis 4 kWh Wärme generiert. Wenn ihr aber bereits eine intakte Gasheizung im Keller habt und nicht sofort 25.000 bis 35.000 Euro in eine komplette Heizungssanierung investieren wollt, ist der Heizstab der unschlagbare Preis-Leistungs-Sieger. Denn im Sommer interessiert die Effizienz nur sekundär – der Strom vom eigenen Dach ist da, er ist bezahlt und kostet euch im Betrieb null Cent extra.
3 kW dreiphasig: Warum die Elektroplanung entscheidend ist
Bei der Auswahl des Heizeinsatzes solltet ihr nicht zum billigsten einphasigen Heizstab aus dem Baumarkt greifen. In unserem Praxistest und bei unseren Kundeninstallationen setzen wir auf einen 3-kW-Heizstab mit dreiphasigem 400-Volt-Anschluss.
Warum ist das so wichtig?
- Symmetrische Netzbelastung: Ein einphasiger 3-kW-Verbraucher belastet das Hausnetz ungleichmäßig auf einer einzigen Phase. Das führt zu Schieflasten, die von Netzbetreibern wie Stromnetz Berlin oder E.DIS ungern gesehen werden. Ein dreiphasiger Heizstab verteilt die 3.000 Watt gleichmäßig mit je 1.000 Watt auf die Außenleiter L1, L2 und L3.
- Kabelquerschnitt & Sicherheit: Für die Zuleitung vom Verteilerschrank bzw. Gateway zum Heizstab verwenden wir eine separate Leitung mit mindestens 2,5 mm² Kupferquerschnitt (z.B. NYM-J 5x2,5 mm²). Da der Heizstab über mehrere Stunden unter Volllast laufen kann, verhindert der stärkere Leitungsquerschnitt eine Erwärmung der Leitungen und garantiert dauerhafte Betriebssicherheit.
- Integrierter Sicherheitstemperaturbegrenzer (STB): Qualitativ hochwertige Heizstäbe verfügen neben dem stufenlos regelbaren Betriebsthermostat (z.B. einstellbar von 30 °C bis 75 °C) immer über einen mechanischen Sicherheits-Temperaturbegrenzer. Sollte die elektronische Steuerung jemals versagen, schaltet der STB bei ca. 95 °C allpolig ab und verhindert, dass das Wasser im Speicher kocht.
Intelligente Steuerung: Wie der PV-Überschuss zum Heizstab findet
Ein Heizstab macht energetisch nur dann Sinn, wenn er ausschließlich mit Überschussstrom betrieben wird. Würde er teuren Netzstrom für 35 Cent je Kilowattstunde ziehen, wäre das Heizen mit Gas deutlich günstiger.
Die Frage lautet also: Wie erfährt der Heizstab, wann Strom übrig ist?
Die Lösung über das Sigenergy HomeGateway & SmartPort
In unserem Video demonstriere ich die Einbindung an einem modernen Energiesystem mit Sigenergy SigenStor:
- Echtzeit-Messung am Netzverknüpfungspunkt: Das Sigenergy Gateway misst sekundengenau, wie viel Strom die Solarmodule produzieren, was das Haus verbraucht und wie voll der Batteriespeicher ist.
- Klare Prioritäten-Kette:
- Priorität 1: Direkter Hausverbrauch (Kühlschrank, Licht, Wärmepumpe, Kochen).
- Priorität 2: Laden des Batteriespeichers (damit die Nacht abgedeckt ist).
- Priorität 3: Laden des Elektroautos an der Wallbox.
- Priorität 4 (Überschuss): Erst wenn alle Akkus voll sind und immer noch mindestens 3.000 Watt ins Netz eingespeist würden, schaltet das Gateway den SmartPort frei.
- Schütz-Ansteuerung: Der SmartPort des Gateways steuert ein dreiphasiges Installationsschütz im Zählerschrank an. Dieses Schütz schaltet den Heizstab sauber und potentialfrei ein.
- Automatischer Abschaltschutz: Zieht am Himmel eine Wolke auf oder schaltet jemand im Haus den Backofen an, sinkt der Überschuss unter die Schaltschwelle – und das Schütz trennt den Heizstab sofort wieder vom Netz, ohne teuren Netzbezug zu riskieren.
Sobald das Wasser im Speicher die am Thermostat eingestellte Zieltemperatur von z.B. 60 °C oder 65 °C erreicht hat, schaltet das Thermostat den Stromfluss intern ab. Der Kessel ist geladen und hält die Wärme dank guter Isolierung über viele Stunden bis in den nächsten Tag.
Schritt-für-Schritt: So läuft der Einbau in den Kessel ab
Viele Hausbesitzer fragen sich: Kann man so einen Heizstab einfach in einen bestehenden Warmwasserspeicher nachrüsten? In den allermeisten Fällen lautet die Antwort: Ja!
Moderne Trinkwasserspeicher ab etwa Baujahr 2000 – wie der in unserem Video gezeigte Speicher aus dem Jahr 2020 – besitzen an der Seite eine werkseitig vorgesehene Muffe mit 1½-Zoll-Innengewinde (DN 40). Diese ist im Auslieferungszustand meist mit einem massiven Messing-Blindstopfen verschlossen.
Der handwerkliche Ablauf gliedert sich in folgende Schritte:
1. Kaltwasser absperren und Kessel entleeren
Bevor die Verschraubung gelöst werden kann, muss das Wasser aus dem Speicher heraus. Wichtig: Dreht zuerst den Kaltwasser-Haupthahn zum Speicher komplett zu. Schließt dann an das Entleerungsventil am Boden des Kessels einen handelsüblichen Gartenschlauch an und leitet das Wasser in einen Bodenablauf oder nach draußen.
Elektromeister-Tipp: Löst die oberste Verschraubung oder das Entlüftungsventil am Kessel um ein paar Umdrehungen! Nur wenn von oben Luft nachströmen kann, fließt das Wasser unten zügig ab. Ihr müsst nicht den gesamten Speicher leeren – es genügt, den Wasserstand bis knapp unter die 1½-Zoll-Muffe abzulassen.
2. Blindstopfen entfernen & Gewinde vorbereiten
Sobald der Wasserspiegel unter der Muffe liegt, könnt ihr den Blindstopfen mit einer großen Wasserpumpenzange oder einem passenden Maulschlüssel vorsichtig herausdrehen. Reinigt das Innengewinde der Muffe von alten Dichtungsresten und Schmutz.
3. Heizstab abdichten und einschrauben
Wickelt hochwertiges Gewindedichtband (PTFE-Teflonband) oder Hanf mit Dichtungspaste im Uhrzeigersinn gleichmäßig um das Außengewinde des Heizstabs. Führt die Heizwendel vorsichtig waagerecht in den Speicher ein, setzt das Gewinde sauber an und zieht die Verschraubung fest an.
Wichtiger Hinweis: Auch wenn der Einbau mechanisch simpel wirkt: Wenn ihr euch bei Sanitärarbeiten unsicher seid, lasst das Einschrauben und Abdichten von einem befreundeten SHK-Klempner durchführen. Denn der Wasserdruck im Speicher liegt im Betrieb bei 3 bis 6 Bar – hier darf langfristig kein Tropfen austreten!
4. Kessel befüllen und Dichtigkeit prüfen
Dreht das Entleerungsventil zu und öffnet vorsichtig wieder den Kaltwasserzulauf. Öffnet gleichzeitig im Haus an der höchsten Zapfstelle das Warmwasser, damit die verdrängte Luft aus dem Kessel entweichen kann. Sobald blasenfrei Wasser austritt, schließt ihr den Wasserhahn wieder und prüft die 1½-Zoll-Verschraubung am Speicher sorgfältig auf absolute Dichtigkeit.
5. Elektrischer Anschluss & Parametrierung
Jetzt folgt der Part für den Elektromeister: Wir setzen neben dem Speicher eine Feuchtraum-Abzweigdose, verlegen das 5x2,5 mm² Kabel zum Zählerschrank bzw. Sigenergy Gateway und klemmen die Außenleiter sowie den Schutzleiter normgerecht an. Anschließend konfigurieren wir in der Steuerungs-App die Schaltschwellen für den Überschussbetrieb.
Kevin Döhnel im Vergleich: Warum ich meine Solarthermie abgerissen habe
Ein besonders spannender Punkt aus meiner persönlichen Praxis: Auf meinem eigenen Hausdach war früher eine klassische Solarthermieanlage mit Flachkollektoren zur Warmwasserbereitung installiert. Vor einiger Zeit habe ich diese Kollektoren komplett abgebaut und durch zusätzliche Photovoltaikmodule ersetzt.
Warum tut man so etwas?
"Ich habe damals meine Solarthermieanlage, die ich auf dem Haus hier hatte, demontiert, weil ich mit der PV-Lösung viel flexibler bin. Ich kann auf der gleichen Dachfläche deutlich mehr Strom erzeugen und ihn für den Haushalt, fürs Auto und fürs Warmwasser nutzen, während es bei der Solarthermie eben nur fürs Wasser geht. Zudem werden Solarthermieanlagen mit der Zeit oft undicht – dann hat man die Flüssigkeit auf dem Dachboden."
Der Vergleich zeigt deutlich die Vorteile moderner Sektorenkopplung:
| Kriterium | Klassische Solarthermie | Photovoltaik + PV-Heizstab |
|---|---|---|
| Flexibilität | Nur Warmwasser; im Sommer oft ungenutzte Stagnation | Strom für Haushalt, Speicher, E-Auto UND Warmwasser |
| Wartungsaufwand | Hoch (Frostschutzmittel/Glykol prüfen, Druckhaltung, Pumpen) | Nahezu wartungsfrei (keine Flüssigkeiten, keine Leitungsrisse) |
| Schadensrisiko | Undichtigkeiten im Rohrsystem können Dachstuhl beschädigen | Solarkabel führen keinen Wasserdruck; trocken und langlebig |
| Dachflächen-Nutzung | Blockiert wertvolle Süddächer ausschließlich für Wärme | Maximale Stromausbeute für das gesamte Gebäude |
| Winterertrag | Bei Minusgraden kaum verwertbare Wärme | Erzeugt auch im Winter wertvollen Grundlast-Haushaltsstrom |
Wer heute neu plant oder eine in die Jahre gekommene Solarthermieanlage auf dem Dach hat, fährt mit dem Tausch gegen Hochleistungs-PV-Module und einem Heizstab im Speicher in der Regel deutlich komfortabler und sicherer.
Wirtschaftlichkeit: Wann rentiert sich die Nachrüstung?
Rechnen wir das Ganze an einem realistischen Praxisbeispiel für ein 4-Personen-Einfamilienhaus in Berlin vor:
- Warmwasserbedarf: ca. 800 bis 1.000 kWh thermische Energie in den Sommermonaten (Mai bis September).
- Bisherige Gaskosten für Warmwasser: Bei 12 Cent/kWh Gas und einem Sommernutzungsgrad der Gastherme von 70 % fallen pro Sommer ca. 150 bis 200 Euro an reinen Gaskosten für Warmwasser an.
- Einspeisevergütung-Gegenrechnung: Nutzt ihr stattdessen ca. 900 kWh PV-Überschussstrom für den Heizstab, entgehen euch ca. 65 Euro Einspeisevergütung (bei 7,2 Cent/kWh).
- Netto-Ersparnis pro Sommer: ca. 100 bis 140 Euro pro Jahr.
- Investitionskosten: Ein solider 3-kW-Edelstahl-Heizstab liegt im Material bei ca. 200 bis 300 Euro. Zusammen mit Schütz, Zuleitung und fachgerechter Montage bei TICON Energy liegen die Gesamtkosten meist zwischen 600 und 1.100 Euro.
Das bedeutet: Nach 4 bis 6 Sommern hat sich der Heizstab rein über die gesparten Brennstoffkosten amortisiert. Hinzu kommt der kaum bezifferbare Vorteil, dass eure Gastherme fünf Monate im Jahr komplett stromlos und verschleißfrei ruhen darf.
"Alles läuft einwandfrei und ab 11 konnten die ersten Sonnenstrahlen eingefangen werden und der Speicher war 13 Uhr voll."
Über den Autor: Kevin Döhnel
Wirtschaftsingenieur für Elektrotechnik (TU) und Geschäftsführer von TICON Energy. Er ist anerkannter Experte für Photovoltaik, bidirektionales Laden und moderne Zählerschrank-Kaskaden in Berlin & Brandenburg.
Häufig gestellte Fragen (FAQ)
Was kostet ein PV Heizstab inklusive Einbau?
Was bringt ein PV Heizstab im Vergleich zur Einspeisung?
Passt ein PV Heizstab in jeden Warmwasserspeicher?
Wie wird der Legionellenschutz bei einem PV Heizstab gewährleistet?
Darf der Heizstab auch im Winter betrieben werden?
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