Elektrischer Heizstab mit PV

  • Hallo zusammen,


    erst einmal vorweg: Ich bin Student und bearbeite gerade ein Thema für eine Bachelorarbeit. Der Fokus meiner Arbeit liegt auf Lastflexibilität. Das Ziel dabei ist es, mit flexiblen Lasten (z.B. Wärmepumpen, E-Autos) im Haushalt auf das PV-Angebot zu reagieren.


    Ich habe zwei Fragen zur Kombination von PV mit einem elektrischem Heizstab (und einem Pufferspeicher bzw. Warmwasserspeicher):
    1) Wäre es für den elektrischen Heizstab ein Problem, wenn er häufig an und ausgeschaltet werden würde? Für größere Wärmerzeuger wie ein BHKW oder eine Wärmepumpe, sind häufige Starts eher zu Vermeiden, da sich das negativ auf die Lebensdauer auswirken könnte. Wie sieht es bei einem einfachen elektrischem Heizstab aus.
    2) Können solche elektrischen Heizstäbe auch modulierend betrieben werden d.h. nicht nur aus und angeschaltet werden, sondern verschiedene Leistungsstufen wären dann vorhaben.


    Ich habe auch schon selber recherchiert; jedoch konnte ich diese zwei Fragen nicht eindeutig klären. Deswegen wollte ich einfach mal nachfragen, ob jemand von euch mir da weiterhelfen könnte. Falls jemand von euch mir dazu etwas sagen könnte, wäre ich sehr froh und dankbar. Vielen Dank im Voraus.

  • Ja hallo
    Was Du da wissen möchtest mache ich schon seit Jahren,wenn Du spezielle Info brauchst am besten eine PN und dann per Tel.wird hier sonst zu lang.Gruss Bernd

  • Ich lese den 2 Richtungszähler aus und per Phasenanschnitt gehen bis 3kw passgenau auf die Stäbe. Soll man angeblich wohl nicht machen wegen Störungen, hab da aber keine Probleme. Zähler wird immer auf 60W Lieferung gestellt.

    KWK Ecopower1.0 1kwp, 1x SB 5.0 und 1x SB 3.0 6,6kwp, 2x Outback Flexmax80 3,5kwp, Speicher 24V/1000ah, Überschußverwertung mit Heizstab in Pufferspeicher (Infrarot auf Q3d Zähler)
    Nachteinspeisung wenn KWK aus über WR

  • einen Heizstab mit regelbarer geringerer Spannung zu betreiben dürfte die Lebensdauer erheblich erhöhen.
    häufiges Ein -Ausschalten mit voller Leistung verkürzt die Lebensdauer.

    Komplizierte Vorgänge immer dem faulsten Mitarbeiter geben. Er wird die einfachste Lösung finden!

  • Hallo zusammen,


    vielen Dank für eure Antworten. Ich habe noch folgende Anschlussfragen:


    Ich würde gerne wissen, ob die modulierenden Heizstäbe stufenlos regelbar sind (d.h. jeder Wert zwischen 0 und dem Maxium) oder ob es feste Stufen gibt. Die Antwort von "Tommmi" lässt suggerieren, dass die Heizstäbe stufenlos regelbar sind, wenn ich das richtig verstanden habe.


    Was passiert an bewölkten Tagen mit dem Heizstab, wenn die PV-Erzeugung fluktuiert. Würde der Heizstab dann immer komplett ausgehen, wenn gerade kein PV erzeugt wird, oder würde er in eine Standyby-Modus mit sehr geringer Leistung gehen.

  • Du kannst wirklich Fragen stellen.
    Bist du wirklich gerade dabei ein technisches Studium abzuschließen?
    Der Heizstab ist nix anderes als ein Ohmscher Widerstand. Der Wandelt dir einfach jegliche angelegte Spannung abhängig von seinem Widerstandswert in Strom und damit in U*I=P Wärme um. Alles andere hängt nur von der vorgeschalteten Leistungselektronik ab. Du kannst ihn auch so betreiben das er heizt wenn keine Sonne scheint und nicht heizt wenn die PV Anlage volle Leistung bringt.
    Das alles in Abhängigkeit der Elektronik auch vollkommen Stufenlos von 0-100% Leistung.


  • Hallo PeterBe,


    anbei die Leistungskurve des Heizstabes (grün) und einen Auszug des 30-Sek. Datenprotokolls vom 4.9.2018 zu den Ausregelungsdifferenzen bei meinem 5-kW-Heizstab, bezüglich PV-Überschuss-Stromverwertung.
    Wie man sieht an einem solar-volatilen Tag.


    Die Regelung meines Smartfox habe ich auf - 20 W (Einspeisung) eingestellt.


    Wie man der Jahresauswertung Regelungsverluste 2017 entnehmen kann, beträgt der Ausregelungsbezug ca. 1 %, bei einer Verwertung des PV-Überschusses für den Heizstab von jährlich 1.748 kWh.


    17 kWh x 15 Cent/kWh = Euro 2,50.
    Diese kWh sind ja nicht verloren, sondern kosten demzufolge eben 15 Cent/kWh für Wärme, anstatt 10 Cent/kWh für Wärme aus Gas.


    Ich denke dies ist auf jeden Fall tolerierbar. :wink:




    Sonnige Grüße



    Karl

  • Hallo zusammen,


    ich bins wieder und hätte da doch noch eine grundlegende Frage zu Heizstäben mit PV: Angenommen man hätte einen Pufferspeicher und einen Warmwasserspeicher und würde jetzt gerne einen Heizstab verwenden. Müsste man dann für beide Speicher je einen Heizstab verwenden oder wäre es auch möglich, mit nur einem Heizstab beide Speicher aufzuheizen?


    Hier ist ein Bild von einer realen Anlage:
    https://wp-monitoring.ise.frau…e/zza20/anlagenschema.htm
    Dabei wird eine Wärmepumpe verwendet und ein zusätzlicher Heizstab. Wenn ich das Bild richtig verstehe ist es so, dass hier der eine Heizstab beide Speicher bedienen könnte, da er das Wasser in den Leitungen erhitzt und ein Umschaltventil dann zwischen Pufferspeicher (hier Fußbodenheizung) und Warmwasserspeicher schaltet. Es kann aber auch sein, dass ich das Bild nicht richtig verstanden habe.


    Mir ist klar, dass die hier angezeigt Wärmepumpe natürlich bereits den Strom der PV-Anlage zum Heizen verwendet. Aber angenommen man hätte anstatt der Wärmepumpe eine Gastherme. Könnte man das dann auch mit nur einem Heizstab beide Speicher erhitzen? Über Antworten würde ich mich sehr freuen.

  • In diesem Schema ist mit "Heizstab" der in der Solewärmepumpe integrierte Heizstab gemeint.
    Dieser dient - wie bei vielen WP - zur Spitzenlastabdeckung.
    Nicht eingezeichnet ist das Umschaltventil zwischen Heizung und WW-Erwärmung. Dieses ist unbedingt notwendig, weil das Temperaturniveau des Wärmeerzeugers im Fall "WW" zu hoch für die Heizung ist und im Fall "Heizung" zu niedrig für nutzbares WW.
    Da der Wirkungsgrad einer jeden Wärmepumpe mit steigender Temperaturdifferenz zwischen Senke und Quelle sinkt, wäre es zu überprüfen, ob es sinnvoll ist, den Warmwasserspeicher (während der Heizperiode) nur auf das Temperaturniveau des Heizungswasser zu bringen und zum Zeitpunkt des WW-zapfens mit einem solartauglichen, elektronisch geregelten DLE nachzuerwärmen. Ein Vorteil dieser Lösung wäre, dass die Bereitstellungsverluste des WW-Speichers sinken, da die Temperaturdifferenz zwischen Speicherinhalt und Umgebungstemperatur kleiner ist. Diese Verluste sind proportional zur Temperaturdifferenz, also gilt z.B.:
    - zulaufendes Kaltwasser = 10 °C
    - gewünschte WW-Zapftemperatur = 43 °C
    - Temperatur Aufstellraum WW Speicher = 20 °C
    - Vorlauf Fussbodenheizung = 33 °C
    Dann ist die Temperaturdifferenz des Speicherwassers zum Aufstellraum
    33 °C - 20 °C = 13 °C wenn der Speicher nur auf Heizungs-VL vorgewärmt wird
    43 °C - 20 °C = 23 °C wenn das WW im Speicher die gewünschte Zapftemperatur hat
    Die Bereitstellungsverluste im ersten Fall sind 44% kleiner.
    Leider eignen sich elektronische DLE wegen der erheblichen Betriebsströme nicht gut zur Überschussverwertung aus einer PV-Anlage. Deshalb - und weil der Heizstab in einer WP nicht immer einfach von außerhalb ansteuerbar ist - würde ich beim o.g. Schema einen billigen Heizstab mit 3 kW im WW-Speicher vorsehen. Der kann im Sommer die PV-Überschüsse aus der 70%-Beschränkung in den WW-Speicher einlagern.
    Die Heizstabregelung, die netzverträglich auch kleinste Überschüsse mittels richtig intelligenter (Stichwort: Bresenham Algorhythmus) Strategie speicherbar macht:
    DAS wäre einer Bachelorarbeit würdig ...