Power-to-Heat (P2H) ist eine der einfachsten und kostengünstigsten Methoden, den Eigenverbrauch einer Solaranlage zu erhöhen. Das Prinzip: Überschüssiger Solarstrom wird in Wärme umgewandelt und im Warmwasserspeicher oder Pufferspeicher gespeichert. Die Investition ist gering, die Wirkung beachtlich.
Wie funktioniert Power-to-Heat?
Im Kern ist P2H simpel: Ein elektrischer Heizstab wird im bestehenden Warmwasser- oder Pufferspeicher installiert. Wenn die PV-Anlage mehr Strom produziert als der Haushalt verbraucht, wird dieser Überschuss direkt in den Heizstab geleitet, der das Wasser erwärmt. Moderne P2H-Systeme regeln die Leistung stufenlos – der Heizstab passt sich dem verfügbaren Überschuss dynamisch an.
Der grosse Vorteil gegenüber einem Batteriespeicher: Die Kosten sind ein Bruchteil. Während ein 10-kWh-Speicher CHF 8'000–15'000 kostet, ist ein P2H-System für CHF 500–2'000 zu haben. Allerdings kann die gespeicherte Wärme nur für Warmwasser und Heizung genutzt werden – nicht für elektrische Verbraucher am Abend.
Heizstab-Typen und Steuerungen
Einfacher Heizstab mit Relaissteuerung
Die günstigste Lösung: Ein Standard-Heizstab (2–6 kW) wird über ein Relais ein- und ausgeschaltet. Das EMS oder ein einfacher Solarüberschuss-Regler steuert das Relais. Nachteil: Keine Leistungsanpassung – der Heizstab läuft mit voller Leistung oder gar nicht.
Stufenlos geregelter Heizstab
Professionelle Lösungen wie der my-PV AC ELWA-E oder der my-PV THOR regeln die Leistung stufenlos von 0 bis zur Nennleistung. So wird exakt der verfügbare Überschuss in Wärme umgewandelt – ohne Netzeinspeisung oder Netzbezug. Die Regelung erfolgt über eine Leistungsmessung am Zählerpunkt.
| Produkt | Leistung | Regelung | Montage | Preis (ca.) |
|---|---|---|---|---|
| my-PV AC ELWA-E | 0–3.5 kW | Stufenlos | 1½" Einschraubgewinde | CHF 850 |
| my-PV THOR | 0–3 kW (erweiterbar) | Stufenlos, 3-phasig | Extern (Hutschiene) | CHF 650 |
| Fronius Ohmpilot | 0–9 kW | Stufenlos, 3-phasig | Extern (Wandmontage) | CHF 1'200 |
| Standard-Heizstab | 2/3/4.5/6 kW | Ein/Aus | 1½" Einschraub | CHF 100–200 |
Installation und Voraussetzungen
Die Installation eines P2H-Systems ist vergleichsweise einfach:
- Speicher prüfen: Der vorhandene Warmwasserspeicher muss eine Einschraubmuffe für den Heizstab haben. Die meisten modernen Speicher haben diese bereits. Ältere Modelle können nachgerüstet werden.
- Elektrischer Anschluss: Der Heizstab benötigt einen eigenen Stromkreis mit entsprechender Absicherung (16A für 3.5 kW einphasig, oder 3×16A für dreiphasige Geräte).
- Steuerung einrichten: Die Verbindung zum EMS oder Wechselrichter herstellen. Bei my-PV erfolgt dies über WLAN und die my-PV-Cloud.
- Temperaturbegrenzung: Maximale Speichertemperatur auf 60–65°C begrenzen (Legionellenschutz beachten).
Priorisierung der Energieflüsse
Die richtige Priorisierung ist entscheidend für die Wirtschaftlichkeit des Gesamtsystems. Wir empfehlen folgende Reihenfolge:
- Priorität 1 – Direkter Haushaltsverbrauch: Grundlast und aktive Verbraucher werden zuerst versorgt (automatisch, da direkt angeschlossen)
- Priorität 2 – Warmwasser: Der P2H-Heizstab erhält den ersten Überschuss. Warmwasser wird täglich benötigt und der Speicher kann typischerweise 5–10 kWh aufnehmen.
- Priorität 3 – Batteriespeicher: Der verbleibende Überschuss lädt die Batterie für den Abendverbrauch.
- Priorität 4 – Wärmepumpe/Heizung: Bei genügend Überschuss wird die Wärmepumpe in den erhöhten Betrieb geschaltet.
- Priorität 5 – E-Auto: Falls vorhanden, wird das E-Auto mit dem restlichen Überschuss geladen.
- Priorität 6 – Netzeinspeisung: Nur der wirkliche Rest wird ins Netz eingespeist.
Warum Warmwasser vor Batterie?
Warmwasser wird täglich sicher benötigt. Die «Speicherung» in Wärme hat zwar einen schlechteren Wirkungsgrad als die Batterie, aber: Warmwasser müsste sonst mit teurem Netzstrom oder Heizöl/Gas erwärmt werden. Die Batterie dagegen speichert Strom, der eventuell gar nicht vollständig abends benötigt wird.
Kosten-Nutzen-Rechnung
Ausgangslage
- PV-Anlage: 10 kWp, Jahresproduktion 10'000 kWh
- Warmwasserbedarf: 200 Liter pro Tag (4-Personen-Haushalt)
- Energiebedarf Warmwasser: ca. 2'500 kWh pro Jahr
- Bisherige Erwärmung: Wärmepumpe oder Elektroboiler
Berechnung
- Solar abgedeckter Anteil: ca. 60–70% des Warmwasserbedarfs (wetterabhängig)
- Solar-Warmwasser: 1'500–1'750 kWh pro Jahr
- Ersparnis (vs. Netzbezug): 1'750 × 0.30 CHF = CHF 525 pro Jahr
- Abzüglich entgangene Einspeisevergütung: 1'750 × 0.08 CHF = CHF 140
- Netto-Ersparnis: ca. CHF 385 pro Jahr
- Investition (my-PV AC ELWA-E, installiert): ca. CHF 1'200
- Amortisation: ca. 3.1 Jahre
Die Amortisation eines P2H-Systems ist damit deutlich schneller als bei einem Batteriespeicher (8–12 Jahre). Das macht P2H zu einer der wirtschaftlichsten Eigenverbrauchsmassnahmen überhaupt.
Smart Boiler: Der intelligente Warmwasserspeicher
Neben dem Nachrüsten eines Heizstabs gibt es auch sogenannte Smart Boiler, die bereits eine intelligente Steuerung integriert haben. Diese Geräte kommunizieren direkt mit dem Wechselrichter oder EMS und passen ihre Heizleistung dem Solarüberschuss an.
Vorteile von Smart Boilern: Kompakte All-in-One-Lösung, optimierte Regelung, oft mit Wärmepumpenmodul (COP 2–3 statt 1 beim Heizstab). Nachteile: Höhere Anschaffungskosten als ein einfacher Heizstab, Austausch des gesamten Boilers nötig.
Überdimensionierung als Speicherstrategie
Ein interessanter Ansatz: Den Warmwasserspeicher bewusst grösser dimensionieren als für den reinen Warmwasserbedarf nötig. Ein 500-Liter-Speicher statt 300 Liter bietet zusätzliche 10–12 kWh thermische Speicherkapazität. Bei einem Aufpreis von CHF 500–1'000 ist das deutlich günstiger als elektrische Speicherkapazität.
Die Grenze: Wird der Speicher auf über 60°C erhitzt, müssen Verkalkungs- und Legionellenschutz-Massnahmen beachtet werden. Ein Thermostatmischventil am Ausgang ist Pflicht, um Verbrühungen zu vermeiden.
Kombination P2H mit Wärmepumpe
Viele Haushalte haben bereits eine Wärmepumpe. In diesem Fall ist die Frage: Heizstab oder Wärmepumpe für Solarüberschuss? Die Antwort: Idealerweise beides, mit intelligenter Steuerung.
- Kleiner Überschuss (0.5–2 kW): Heizstab nutzen (Wärmepumpe braucht mindestens 1–2 kW für den Kompressor)
- Grosser Überschuss (>2 kW): Wärmepumpe aktivieren (COP von 3–4 macht aus 2 kW Strom 6–8 kW Wärme)
- Sehr grosser Überschuss (>5 kW): Wärmepumpe UND Heizstab gleichzeitig, um den gesamten Überschuss aufzunehmen
Die Wärmepumpe ist effizienter (COP >1), aber der Heizstab ist flexibler (funktioniert ab 0 W). Die Kombination beider Systeme maximiert die Überschussnutzung über den gesamten Leistungsbereich.
Praxistipps für die Umsetzung
- Temperaturmanagement: Stellen Sie die Solltemperatur im P2H-Modus auf 55–60°C ein. Das gibt genügend Speicherkapazität, ohne Verkalkung zu riskieren.
- Legionellenschutz: Mindestens einmal pro Woche muss der Speicher auf über 60°C aufgeheizt werden. Programmieren Sie dies als wöchentliche Routine.
- Messgerät installieren: Ein separater Zähler oder Smart Meter für den Heizstab zeigt, wie viel Solarstrom tatsächlich in Wärme umgewandelt wird.
- Winterbetrieb: Im Winter reicht die PV-Produktion oft nicht für P2H. Planen Sie ein Backup (Wärmepumpe oder Netzstrom im NT).
Fazit
Power-to-Heat ist die kostengünstigste Massnahme zur Eigenverbrauchserhöhung mit der schnellsten Amortisation. Für CHF 500–2'000 steigern Sie Ihren Eigenverbrauch um 5–10 Prozentpunkte und sparen jährlich CHF 300–500 an Stromkosten. Berechnen Sie Ihr Potenzial mit unserem PV-Rechner.