HWWI legt Studie zur Hybridheizung vor

Ölheizung bezieht 60 Prozent Erneuerbaren-Strom ein

Christian Halper erklärt die Hybridheizung mit 500-Liter-Pufferspeicher (rechts) und Elektroheizer (dahinter an der Wand). © A. Morhart

Mit einer Strom-Öl-Hybridheizung soll überschüssiger Strom zum Heizen genutzt werden.

Immer wenn genügend Wind- und Solarstrom im allgemeinen Netz ist, schaltet eine Fernsteuerung im Keller von Öl- auf Stromheizung um. Dann werden Raumluft und Warmwasser nicht nur billiger als mit Öl erwärmt, sondern der Eigenheimbesitzer bekommt sogar noch einen Bonus vom Stromhändler. Nur noch 40 Prozent der Wärme kommt damit übers Jahr gerechnet aus dem Öltank.

So sieht das Konzept aus, das das Hamburgische Weltwirtschaftsinstitut (HWWI) in einer 70-seitigen Studie  durchgerechnet hat. Der Auftraggeber, das Institut für Wärme und Oeltechnik (IWO) , - hinter dem Mineralölwirtschaft und Heizgeräteindustrie stehen, hat die Untersuchung in Berlin vorgestellt und dabei auch gleich ein erstes Referenzobjekt präsentiert: ein Einfamilienhaus im Ortsteil Falkenhagener Feld von Berlin-Spandau. Hier tut die Strom-Öl-Heizung seit August 2014 ihren Dienst.

Die technische Idee hinter dem Konzept - IWO-Projektleiter Simon Jastrzab spricht von "Power-to-Heat" (Strom-zu-Wärme) - ist faszinierend: Mit sehr einfachen Mitteln, und damit niedriger Investitionshöhe, kann erneuerbarer Strom genutzt werden, der sonst kostenträchtig hätte abgeregelt werden müssen. Da als zweite Wärmequelle immer die Ölheizung einspringen kann, sind weder zusätzliche Kraftwerke noch weitere Stromleitungen nötig - ein Pluspunkt im Vergleich mit der Wärmepumpe.

Mehrkosten im Massenmarkt liegen bei 1800 Euro

Aber rechnet sich das auch? Die Mehrkosten, die beim Spandauer Prototyp noch bei rund 6.500 Euro liegen, haben die HWWI-Autoren für den Massenmarkt mit 1.800 Euro angesetzt. Darin sind ein 6-kW-Elektroheizer samt Anschlüssen und ein 500-Liter-Pufferspeicher mit Trinkwasserstation enthalten.

Vernachlässigt wurden dagegen - das geben die Forscher auf Seite 35 der Studie selbst zu - mehrere Kostenbestandteile im Umfeld des Heizungssystems. Da ist zum einen die "Präqualifikation", ein bürokratischer Akt zwischen dem Stromnetzbetreiber und jedem Anlagenbetreiber, der am Regelenergiemarkt teilnehmen will. Diese Prozedur verschlingt nach heutiger Rechtslage mindestens einen Arbeitstag. Solche "etwaigen Kosten" bleiben jedoch laut Studie "unberücksichtigt".

Der zweite Posten ist die Datentechnik. Zwar nutzt bereits das Vorzeigehaus in Spandau eine recht simple Methode, um den Elektroheizer in Form eines externen Durchlauferhitzers fürs Speicherwasser zu steuern: über Mobilfunk. Dennoch ist für die Abrechnung mit dem Stromversorger ein intelligenter Stromzähler nötig - Kosten von mindestens 40 Euro im Jahr, die in der Studie nicht einmal erwähnt werden. Auch der Stromhändler oder Betreiber eines virtuellen Kraftwerks, der Hausbesitzer und Netzbetreiber zusammenbringt, macht das nicht um Gotteslohn. Er muss schließlich 834 Einzelverbraucher mit je einem 6-kW-Elektroheizer bündeln, um auf die vorgeschriebene Mindestleistung der sogenannten "negativen Minutenreserve" von 5 Megawatt zu kommen. Aber auch diese "Poolbetreiberkosten" wurden nicht berücksichtigt.

Menge an Erneuerbarem Strom für Heizung wurde kalkuliert

Mehr Mühe haben sich die Hamburger Forscher mit der Frage gemacht, wieviel Strom im Laufe eines Jahres überhaupt zum Heizen zur Verfügung steht. Dafür mussten sie nicht weniger als die stündlichen Börsenpreise am Spotmarkt für Strom bis zum Jahr 2032 abschätzen. Außerdem war zu errechnen, welcher Anteil dieser Energie dann auch wirklich in den Pufferspeicher passt. In die Rechnung gingen sowohl die maximale Speichertemperatur von 85 °C ein als auch der Tages- und Jahresverlauf des Wärmebedarfs, der mit dem Standardlastprofilverfahren ermittelt wurde.

Auch Annahmen zur Gesamthöhe des Wärmebedarfs im Haushalt mussten gemacht werden. Jedem Ölheizungstyp wurde ein Wärmeschutzstandard zugeordnet; das führt zu einem Wärme-Endenergiebedarf von 97, 134 oder 152 kWh/m² Wohnfläche und Jahr. Es wurde "davon ausgegangen, dass (...) bis 2020 der vorhandene bauliche Wärmeschutz beibehalten wird." Wie realistisch und wünschbar das ist, kann man als diskussionswürdig bezeichnen. Klar wird jedenfalls, dass Wohngebäude nahe Passivhausniveau nicht zur Zielgruppe für die Hybridheizung gehören.

Auf der Habenseite kann ein Hausbesitzer zwei Posten verbuchen. Einerseits bekommt er vom Stromhändler dafür Geld, dass er ihm in den richtigen Zeiträumen Strom abnimmt, um das Netz stabil zu halten. Pro Jahr 64 Euro sind das laut Studie. Der zweite Posten sind die eingesparten Energiekosten, denn dank der Fernsteuerung des Elektroheizers wird dieser nur in Betrieb genommen, wenn der Strompreis ausreichend niedrig beziehungsweise sogar negativ ist.

Die Einsparung hängt vom Unterschied zwischen Öl- und Strompreis ab. Das Szenario, bei dem für den bezogenen Heizstrom die heute üblichen Nebenkosten wie EEG-Umlage und Netznutzungsentgelte von rund 16 ct/kWh angesetzt werden, würde zu keiner nennenswerten Energiekosteneinsparung führen. Es blieben nur die 64 Euro Abnahme-Bonus. Daraus errechnen die Autoren eine Amortisationsdauer von rund 26 Jahren.

Szenarien berechnen die Erträge

In einem anderen Szenario wird angenommen, dass durch politischen Beschluss die Nebenkosten für den Heizstrom auf 10 ct/kWh abgesenkt werden. Das würde, wenn der Heizölpreis in Zukunft bei den heutigen 7,9 ct/kWh bleibt, im Durchschnitt eine jährliche Energiekosteneinsparung von 28,50 Euro bedeuten, entsprechend einer Amortisationsdauer von 19,4 Jahren. Steigt dagegen der Heizölpreis bis 2020 auf 11,2 ct/kWh, erhöht sich die Energiekosteneinsparung auf 125,10 Euro jährlich; die Amortisationsdauer verringert sich auf 9,5 Jahre.

Bei genauem Hinsehen haben die Autoren die jeweilige Amortisationsdauer jedoch ohne jede Verzinsung berechnet. Studienleiter Michael Bräuninger rechtfertigte das auf Nachfrage mit dem derzeitig niedrigen Kapitalmarktzins sowie der Möglichkeit billiger KfW-Kredite. Für die in einer Variante berechnete Nutzung von Photovoltaikstrom vom eigenen Dach setzt die Studie jedoch 2,4 Prozent Jahreszinsen an.

Das IWO hat eine erste Auswertung der Betriebserfahrungen mit der Anlage in Berlin-Spandau für Ende 2015 angekündigt. Zwischenergebnisse soll es aber schon Ende April bei den Berliner Energietagen geben. Alexander Morhart

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Kommentare (1)

  1. Michael Bräuninger am 03.03.2015
    In dem obigen Artikel wird kritisiert, dass wir in der HWWI-Studie zu den ökonomischen Potenzialen der Vernetzung von Strom- und Wärmemarkt bestimmte Kosten nicht berücksichtigt haben. Dazu möchte ich feststellen, dass in der Studie auf alle Kostenbestandteile hingewiesen wurde und dass es gute Gründe gab, die jeweiligen Kosten nicht zu berücksichtigen:
    Bezüglich der Kosten der Präqualifikation auf dem Regelenergiemarkt stellen wir in der Studie fest, dass hier Änderungen des derzeitigen Verfahrens notwendig sind. Denkbar wäre zum Beispiel eine standardisierte Typ-Präqualifikation für bestimmte Speicher-Elektroheizer-Kombinationen vom Hersteller dieser Komponenten.
    Tatsächlich sind für Power-to-Heat-Hybridheizungen intelligente Zähler notwendig, deren Kosten nicht berücksichtigt wurden. Allerdings erscheint es uns im Zusammenhang mit der Energiewende unabdingbar, dass der Stromverbrauch im Haushalt intelligenter gestaltet wird. Dazu sind variable Strompreise und intelligente Zähler notwendig. Die Power-to-Heat Hybridheizungen sind somit ein Bestandteil eines ohnehin stattfindenden Technologiewechsels.
    In dem Artikel wird auch angemerkt, dass wir keine Passivhäuser berücksichtigt hätten. Das ist so nicht richtig. Wir sind nur davon ausgegangen, dass diejenigen, die ein Passivhaus bauen keinen Anreiz haben, eine Power-to-Heat-Hybridheizung einzubauen. Wir haben unterstellt, dass in 20 % der Bestandsgebäude, die eine neue Öl- oder Gasheizung installieren (und im Regelfall keine Passivhäuser sind), zusätzlich ein elektrischer Heizstab und ein größerer Pufferspeicher eingebaut werden.
    Tatsächlich haben wir die Kosteneinsparungen nicht diskontiert. Die vielen verschiedenen Szenarien zeigen eine erhebliche Variation in den Amortisationszeiten. Die zusätzliche Diskontierung hätte die Amortisationszeiten um wenige Monate verändert. Angesicht der insgesamt großen Variation über die Parameter erschien uns dies vernachlässigbar. In jedem Fall gilt aber: Die Amortisationszeiten von Power-to-Heat-Hybridheizungen liegen deutlich unter denen, die sich für manch andere energetische Maßnahmen im Gebäudebereich ergeben.
    Zu den genannten möglichen Brennstoffeinsparungen ist zu ergänzen, dass sich die im Artikel genannten verbleibenden 40% Wärme aus Heizöl oder Erdgas auf das Jahr 2032 in einem Szenario mit reduzierten Umlagen und Entgelten für Power-to-Heat-Strom und gleichzeitig steigenden Brennstoffpreisen beziehen. 2020 wären hier Einsparungen von auch schon beachtlichen 18 % möglich.

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