Heizen mit Strom: Energieverschwendung oder besser als sein Ruf?

Wenn die Rede auf das Heizen im Umfeld der Energiewende kommt, gibt es viele gute Möglichkeiten, von denen etwa die beliebte Bioenergie nur eine darstellt. Doch beim Thema Strombeheizung werden die Meinungen schnell zweigeteilt: Sinnvoll in einem regenerativ erzeugten System sagen die einen, absolute Energieverschwendung die anderen. Die Antwort ist, wie so häufig, ein Mittelweg. Das zeigt der folgende Artikel.

Der Vorteil der Einfachheit

Man muss nicht lange suchen, um einen der vielleicht massivsten Vorteile der Strom-Wärme zu finden, es ist seine Einfachheit. Pelletheizungen brauchen Vorratsbehälter und Abgasrohre, Biogasheizungen Tanks oder Leitungen. Sofern man von Zentralheizungen redet, brauchen sie auch alle noch einen Wasserkreislauf.

Strombetriebene Heizungen benötigen jedoch nur eines: Eine Stromleitung. Ob das nun eine reguläre 220V Leitung ist oder Kraftstrom mit 380 Volt, beides gehört in jedem Haus zur Grundausstattung. Im allereinfachsten Fall reicht es, einen Stecker in die Steckdose einzuführen. Selbst bei komplexeren Varianten, etwa der Gebäudesanierung, müssen nur dünne Kabel in Wänden verlegt werden und nicht gleich dicke Wasserrohre.

Natürlich geht es auch beim Strom durchaus komplizierter und aufwendiger, etwa beim Thema Wärmepumpe, die zwar auch durch Strom funktioniert, aber je nach Technik mindestens einen Rohr-basierenden Heizkreis bis hin zu aufwendig niederzubringenden Erdbohrungen benötigt. Doch gerade solche Ausnahmen beweisen, dass Elektroheizungen, was ihre Installation angeht, tatsächlich durch Einfachheit überzeugen können.

Problem Wirkungsgrad?

Diese Einfachheit zieht sich auch bis hinein in die Funktionsweise. Denn praktisch alle Elektroheizungen basieren auf dem simplen Prinzip der elektrischen Widerstandsheizung. Stark vereinfacht ausgedrückt wird eine solche Heizung umso wärmer, je mehr Strom einen Heizwiderstand durchfließt. Auf diese Weise funktioniert ein Badezimmer-Heizlüfter ebenso wie eine zentnerschwere Nachtspeicherheizung.

Doch genau dieses einfache Prinzip kann ein schwerer Nachteil sein. Denn der Wirkungsgrad ist, besonders im Vergleich mit anderen Heizungsformen, recht gering. Dabei ist nicht vom direkten Wirkungsgrad die Rede, der liegt bei 100%, weil sämtlicher Strom in Wärme umgewandelt wird. Es ist der Wirkungsgrad des gesamten Systems, von der Stromerzeugung bis zu seiner Umwandlung in Wärme.

Hier kommt es immens darauf an, auf welche Weise erzeugt wird:

• Würde ein Elektroofen vollständig durch auf dem Dach erzeugten Strom versorgt werden, läge sein Wirkungsgrad bei 100%
• Würde der gleiche Ofen durch Kraftwerke (auch regenerativer Art) versorgt werden, sänke der Wirkungsgrad schon deshalb, weil Transmissionsverluste in den Leitungen auftreten, die umso stärker werden, je größer die Distanz ist

 Am unteren Ende läge Strom, der in einem Braunkohlekraftwerk erzeugt und dann zum Heizen verwendet wird. Dabei betrüge der Systemwirkungsgrad nur noch 30 bis 40%.

Dreh- und Angelpunkt Energieeffizienz

Nun könnte anhand des letzten Kapitels der Eindruck entstehen, dass elektrische Heizungen so lange umweltfreundlich und energieeffizient sind, wie sie durch regenerative Vor-Ort-Maßnahmen mit Strom versorgt werden. Ja, umweltfreundlich sind sie dann in der Tat, wenn eine E-Heizung per PV oder Wind vom eigenen Dach versorgt wird, entsteht dabei nun mal nichts Umweltschädliches.

Doch das Problem an der Sache ist die Energieeffizienz. Um sie zu betrachten, ist zwingend das Verstehen des Joule’schen Wärmeenergiegesetzes vonnöten. Einfach ausgedrückt: Um einen bestimmten Wärmewert zu bekommen, wird mehr Strom benötigt, als bei vergleichbaren Energieträgern. Hier kommt die Energiedichte ins Spiel, sie wird in MJ/kg angegeben. In Steinkohle stecken beispielsweise 30MJ/kg, in einem Li-Ionen-Akku nur 0,36.

 Unter Umgehung sämtlicher Physik lässt sich die Sache laiengerecht folgendermaßen ausdrücken: Um ein Zimmer mit Strom auf eine bestimmte Temperatur zu bekommen, ist immer mehr Energie notwendig, als mit jeder anderen Heizungsform.

Also Energieverschwendung?

Betrachtet man also diese nackte Tatsache, ist das reine Heizen durch Strom (also nicht über Umwege wie etwa bei der Wärmepumpe) ein ineffizientes Verfahren. Allerdings wäre es vermessen, dies als Pauschalaussage anzusehen, die für jede elektrische Heizungsform allgemeingültig ist. An dieser Stelle kommt nämlich ein weiterer Vorteil der Elektroheizung zum Tragen, die Reaktionsschnelligkeit. Drückt man an einem Heizlüfter oder einer elektrischen Fußbodenheizung den Schalter, liegt direkt Wärme an.

Damit unterscheidet sich das elektrische Prinzip von nahezu allen anderen Heizungen, die viel länger benötigen, um einen Raum „auf Temperatur“ zu bringen. Dadurch wiederum wird elektrisches Heizen überall dort interessant, wo es nicht um 24/7-Wärme geht (wodurch sich die geringe Effizienz tatsächlich negativ auswirken würde) sondern wo sie schnell und nur für kurze Zeit benötigt wird. Beispielsweise im Badezimmer, über Baby-Wickelkommoden, in Keller-Partyräumen und allen weiteren Zimmern, die keine Dauer-Beheizung benötigen, aber wenn, dann schnell.

Der indirekte Trick

Bei der E-Heizung liegt die Würze also in der Kürze. Allerdings gibt es natürlich auch hier noch feine Abstufungen. Könnte man eine Wickelkommode über eine darüber hängende Heizschlange erwärmen? Mit Sicherheit und solche Modelle waren früher in jedem Kinderzimmer Gang und Gebe. Für maximale Effizienz muss man jedoch wegkommen von solchen Geräten, die alle auf dem Prinzip der Konvektionsheizung arbeiten, also die Umgebungsluft erwärmen.

Unter diesem Aspekt wird hingegen das prinzipielle technische Gegenteil zur Konvektion interessant, die Infrarotheizung. Denn deren Wirkweise fördert die Schnelligkeit und verkürzt somit die Dauer nochmals, in der Strom fließen muss. Dafür ist einmal mehr ein kurzer Physik-Exkurs vonnöten:

• Konvektionsheizungen erzeugen durch Strom Wärmestrahlung. Diese wird an die Umgebungsluft abgegeben und dadurch nach einer gewissen Zeit auch die Wände und Einrichtungsgegenstände eines Raumes erhitzt
• Infrarotheizungen erzeugen hingegen keine direkte Wärmestrahlung, sondern elektromagnetische Wellen. Diese sorgen in jeglicher Materie dafür, dass die Moleküle in Schwingung gebracht werden, was wiederum Wärme erzeugt.

Einfach erklärt erhitzt eine Infrarotheizung den Boden direkt, statt über den Umweg durch die Luft. Dadurch steigt die Energieeffizienz, weil der gesamte Raum direkt warm wird. Die Zeit, die dafür benötigt wird, wird gesenkt, die Wärme bleibt länger erhalten und die Luft wird nicht so trocken wie bei Konvektionsheizungen. 

Nullsumme dank PV

Das bedeutet also, man bekommt sehr schnell eine angenehme Wärme, ohne die energieverschwendenden Nachteile klassischer Elektroheizungen. Für die Energiewende interessant wird dann vor allem Privat-Photovoltaik: Denn diese ist der perfekte Baustein, um durch den so erzeugten Strom kurzfristig Wärme zu erzeugen. In Kombination mit Stromspeichern, da sind sich auch Experten absolut einig, kann daraus vor allem eine sehr günstige Lösung entstehen.

Die Profis verglichen mehrere Kombinationen von Heizungen und kamen dabei zu dem Schluss, dass die Variante PV plus Stromspeicher plus Infrarotheizung die zweit-Kostengünstigste sei, gleich hinter der Variante, bei der die Infrarotheizung durch eine Wärmepumpe ersetzt wurde. Allerdings, das sei betont, ging es dabei um die Beheizung eines gesamten Hauses.

Doch was bedeutet das für den Verbraucher? Ganz einfach: die günstigste umweltfreundliche Elektroheizung ist die Wärmepumpe. Legt man jedoch ihren Aufwand bei der Installation zugrunde, kann es sich finanziell vor allem bei Bestandsbauten lohnen, in selten benutzten Räumen stattdessen auf (ebenfalls per PV versorgte) Infrarotheizungen zu setzen.

Fazit

Damit steht also gleich mehreres fest. Zum einen, dass Heizen mit Strom generell nicht umweltschädlich ist, sofern der Strom aus regenerativen Quellen stammt. Des Weiteren, dass die E-Heizung in ihrer herkömmlichen Form als Konvektionsheizung sich zwar recht schnell aufheizt, aber bauartbedingt wenig energieeffizient ist. In Form der Infrarotheizung, aber auch nur in dieser Variante, ist es hingegen nicht nur von einem umwelttechnischen Standpunkt recht sinnvoll, auf elektrische Weise zu heizen, sondern auch vom Standpunkt der Einfachheit aus gesehen. Die Elektroheizung hat Vorteile, allerdings muss man lernen, ihre Stärken voll auszunutzen und die Schwächen weit nach hinten zu verbannen. Es ist nicht alles Gold, was elektrisch glänzt, ganz der böse Umweltschädling, den manche aus ihr machen, ist die E-Heizung aber dann doch nicht.

Dieser Text wurde in Zusammenarbeit mit einem Unterstützer der Agentur für Erneuerbare Energien erstellt. Der externe Autor, der auch als Ansprechpartner für Rückfragen dient, ist unten genannt.

Autor/Kontakt:

Externer Redakteur Fabian Gentgen
f.gentgen@gmx.de

Fabian Gentgen wurde am 16. Januar 1983 in Karlsruhe Durlach geboren. Er studierte Energiesystemtechnik an der Hochschule Ulm und betreut als Verantwortlicher verschiedene Projekte aus dem Segment Erneuerbare Energien in diversen Firmen.

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