Solarheizung
Solarheizung bedeutet hier die Umleitung von überschüssigem Photovoltaik-Strom in einen Warmwasserspeicher anstelle des Exports ins Netz, nicht Solarthermie-Kollektoren mit Glykolkreislauf und Pumpstation. Ein Power-Diverter misst den Nettofluss am Anschlusspunkt über einen Smart Meter oder eine Stromklemme und speist diesen Überschuss in einen ohmschen Tauchheizstab ein, wodurch der Export nahe Null gehalten wird. Wählen Sie nach Phasenanzahl, Heizstableistung, Tankvolumen und danach, ob Ihr Wechselrichter bereits über einen steuerbaren Relaisausgang verfügt. Teil unseres Zubehörsortiments, zusammen mit Wärmepumpen. Leitfaden
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Verwandte Heiz- und Steuerungskategorien
- Intelligente Zähler
- Einphasige intelligente Zähler
- 3-Phasen-Energiemessgeräte
- Solarwechselrichter
- Batterien für die Photovoltaik
- Wärmepumpen
Solarheizung durch Photovoltaik-Überschuss, nicht durch Solarthermie-Kollektoren
Zwei verschiedene Technologien tragen den Namen Solarheizung. Ein Solarthermie-Kollektor ist ein verglastes Paneel oder ein Vakuumröhrenfeld mit einem Glykolgemisch, das von einer Pumpstation und einem Differenztemperaturregler in eine Spirale im Speicher geleitet wird. Die Geräte in dieser Kategorie machen etwas anderes: Sie nutzen den Photovoltaik-Überschuss, der sonst ins Netz eingespeist würde, und leiten ihn in einen ohmschen Tauchheizer in einem gewöhnlichen Warmwasserspeicher. Es gibt keinen Kollektor, kein Glykol und keinen zweiten Hydraulikkreislauf.
Das Steuergerät wird normalerweise als Stromumlenker (Power Diverter)<\/strong>, Überschussumlenker oder PV-Heizungsregler bezeichnet. Es befindet sich neben dem Sicherungskasten, überwacht den Nettofluss am Netzanschlusspunkt und variiert kontinuierlich die an das Heizelement abgegebene Leistung, typischerweise in Schritten von einigen zehn Watt, sodass die sofortige Einspeisung nahe null bleibt. Da das Element ein einfacher Widerstand ist, liegt der Wirkungsgrad an der Nutzstelle bei nahezu 100 %, und der Speicher wird zum günstigsten thermischen Speicher auf dem Grundstück.
AUS DER PRAXIS
"Der Fehler, den ich am häufigsten sehe, ist ein Umlenker, der so verdrahtet ist, dass er den Ausgang des Wechselrichters und nicht den Zuleiter misst. Die Produktion sagt nichts über den Überschuss aus. Der Stromwandler (CT) muss an den Hauptleitungen sitzen, auf der Netzseite jeder Last im Haus, sonst heizt das Gerät Wasser, während der Wasserkocher Strom aus dem Netz bezieht und der Kunde doppelt für die gleiche Kilowattstunde bezahlt."
Ladislav Proc · Photovoltaik-Spezialist, ONSA Plus
So wählen Sie einen Photovoltaik-Überschussumlenker aus
Vier Dinge entscheiden über die Spezifikation: wie viel Überschuss die Anlage an einem durchschnittlichen Tag tatsächlich produziert, wie viele Phasen die Versorgung und das Heizelement haben, wie groß der Speicher ist und was sonst noch um diesen Überschuss konkurriert, normalerweise eine Batterie oder eine EV-Ladestation.
Gehen Sie in dieser Reihenfolge vor: Bestätigen Sie den Messpunkt, prüfen Sie dann den vorhandenen Tauchheizer und dessen Verkabelung, passen Sie dann die Nennleistung des Umlenkers an das Element an und legen Sie erst dann die Prioritätslogik und die Legionellen-Routine fest.
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Wie ein Umlenker die Leistung moduliert, anstatt sie nur zu schalten
Ein Relais kann ein 3-kW-Element nur vollständig ein- oder ausschalten. Beträgt der Überschuss 900 W, bedeutet das Einschalten einen Import von 2100 W aus dem Netz und das Ausschalten einen Export von 900 W. Ein Umlenker vermeidet dies, indem er die abgegebene Leistung kontinuierlich variiert.
- Burst-fire-Steuerung lässt ganze Netzzyklen passieren und überspringt andere, wobei die Schaltung nur beim Nulldurchgang erfolgt. Geringe elektrische Störungen, sehr gut geeignet für rein ohmsche Lasten.
- Phasenanschnittsteuerung schaltet den Triac mitten in jeder Halbperiode. Feinere Auflösung, erzeugt jedoch mehr Oberschwingungen und erfordert eine entsprechende Filterung.
- Regelgeschwindigkeit ist wichtiger als die nominelle Genauigkeit. Ein Gerät, das innerhalb von ein bis zwei Sekunden reagiert, folgt einer vorbeiziehenden Wolke oder dem Einschalten eines Wasserkochers, ohne dass eine Einspeisespitze entsteht.
- Leistungsreserve: Der Überschussumlenker muss für die volle Leistung des Heizelements ausgelegt sein, nicht nur für den durchschnittlichen Überschuss. Ein 3-kW-Element benötigt einen Nennausgang von 3 kW, auch wenn es selten unter Volllast läuft.
Warum der Zähler am Hausanschlusspunkt sitzen muss
Der Umlenker regelt auf das Ziel von null Einspeisung, daher benötigt er eine vorzeichenbehaftete Messung von Bezug und Einspeisung, nicht der Produktion. Diese Messung erfolgt über eine Stromwandlerzange (CT) an den Hauptzuleitungen oder über einen Modbus-Energiezähler, der an derselben Stelle installiert ist, oberhalb aller Lasten und des Wechselrichteranschlusses. Eine Messung am Wechselrichter oder hinter einem Unterkreis liefert einen Wert, der in keiner Beziehung zu dem steht, was der Netzzähler sieht.
- CT-Ausrichtung bestimmt das Vorzeichen. Eine falsch herum montierte Zange führt dazu, dass das Gerät bei Netzbezug heizt und bei Überschuss im Leerlauf bleibt.
- Drehstromanschlüsse benötigen drei CTs oder einen Drehstromzähler. Ob ein Überschuss auf einer Phase den Verbrauch auf einer anderen ausgleicht, hängt davon ab, wie der Netzzähler in Ihrem Land die Phasen verrechnet.
- Gemeinsame Messung: Wenn ein Batterie-Wechselrichter, eine Wallbox und ein Umlenker alle separat messen, können sie gegeneinander arbeiten. Bevorzugen Sie einen einzigen Zähler, der das System über eine Datenverbindung speist.
Praxis-Tipp
Bevor Sie etwas bestellen, schrauben Sie die Abdeckung des Eintauchheizers ab und fotografieren Sie das Typenschild. Sie benötigen die Nennleistung des Elements, die Gewindegröße und die Bestätigung, dass der Thermostat ein mechanischer Kapillartyp mit manuellem thermischem Überlastschutz ist. Ein Element mit einer elektronischen Thermostatplatine darf nicht über einen modulierenden Ausgang gespeist werden.
Elementkompatibilität und Wiederverwendung des vorhandenen Eintauchheizers
Ein Umlenker-Ausgang ist nur für rein ohmsche Lasten geeignet. Die meisten Standard-Eintauchheizer von 2 bis 3 kW mit einem mechanischen Thermostat erfüllen die Anforderungen und können unverändert wiederverwendet werden, was die Nachrüstung kostengünstig macht.
- Geeignet: Einfache Widerstandselemente mit Kapillarthermostat und thermischem Überlastschutz in einem eigenen Stromkreis mit eigenem FI-Schutzschalter (RCD).
- Nicht geeignet: Elemente mit elektronischen Thermostaten oder PTC-Steuerplatinen, Wärmepumpen-Warmwasserbereiter sowie jede induktive Last oder Schaltnetzteile. Modulierte Wellenformen beschädigen die Steuerelektronik.
- Zustandsprüfung: Starke Verkalkung am Element erhöht dessen Oberflächentemperatur und verkürzt die Lebensdauer. In Gebieten mit hartem Wasser vor der Inbetriebnahme prüfen oder austauschen.
- Verkabelung: Behalten Sie den originalen Thermostat und den Überlastschutz im Stromkreis als Sicherheitsbegrenzung bei. Der Diverter moduliert die Leistung; er ersetzt keinen Temperaturschutz.
Einphasige und dreiphasige Heizelemente
Zylinderelemente gibt es als einphasigen Widerstand, typischerweise 2 oder 3 kW, oder als Drei-Elementen-Baugruppe in Sternschaltung, typischerweise 3 x 2 kW für insgesamt 6 kW. Beide Varianten benötigen unterschiedliche Diverter.
- Ein einphasiger Diverter mit einem einphasigen Element ist die einfachste und häufigste Nachrüstung und deckt die meisten Haushaltsüberschüsse bis ca. 3 kW ab.
- Ein dreiphasiger Diverter moduliert jede Phase separat und kann 6 kW oder mehr absorbieren. Er eignet sich für größere Anlagen und gewerbliche Speicher und belastet die Stromversorgung symmetrisch.
- Mischkonfiguration: Eine Drei-Elementen-Baugruppe kann so neu verdrahtet werden, dass nur ein Element von einem einphasigen Diverter gespeist wird, während die anderen für die Boost-Funktion am konventionellen Schütz bleiben.
- Phasenunsymmetrie: Das Einspeisen von 3 kW in eine Phase einer dreiphasigen Versorgung ist elektrisch unbedenklich; prüfen Sie jedoch, ob dadurch die Anschlussgrenze dieser Phase überschritten wird.
Dimensionierung des Speichers im Verhältnis zum täglichen Überschuss
Das Erwärmen von Wasser benötigt etwa 1,16 Wh pro Liter und Kelvin. Das Erwärmen von 200 Litern von 15 °C auf 60 °C benötigt daher etwa 10,4 kWh, und ein 300-Liter-Speicher absorbiert bei derselben Temperaturdifferenz etwa 15,7 kWh. Vergleichen Sie dies mit dem Überschuss, den Ihre Anlage an einem klaren Tag tatsächlich einspeist, nicht mit ihrer Spitzenleistung.
- Speicher zu klein: Er erreicht den Sollwert des Thermostats bereits bis Mittag, und der restliche Überschuss fließt zurück ins Netz.
- Speicher zu groß: Der Überschuss erreicht nie eine nutzbare Temperatur, die Stillstandsverluste steigen und die Boost-Heizung muss die Arbeit dennoch beenden.
- Faustregel: Ein Haushalt, der an einem Sommertag 8 bis 12 kWh einspeist, ist gut mit einem 200- bis 300-Liter-Speicher mit guter Isolierung ausgestattet.
- Schichtung: Ein Element im unteren Drittel erwärmt das gesamte Volumen langsam; ein höher platziertes Element liefert bereits bei geringem Überschuss schneller nutzbares Warmwasser.
Priorisierung gegenüber einer Batterie und Legionellenprävention
Überschussstrom ist in einer Batterie wertvoller als in einem Warmwasserspeicher, da gespeicherter Strom später jede beliebige Last betreiben kann, während Wärme immer nur Warmwasser sein kann. Die übliche Reihenfolge ist: zuerst Hauslasten, dann Batterieladung, dann Wassererwärmung und zuletzt die Einspeisung. Viele Systeme leiten den Strom erst ab einem bestimmten Ladezustand (SOC) um, z. B. 80 %, sodass der Speicher das übernimmt, was die Batterie nicht mehr benötigt.
Man kann sich nicht darauf verlassen, dass ein Diverter eine Pasteurisierungstemperatur erreicht, da er in einer trüben Woche den Speicher möglicherweise nie über 45 °C erwärmt – genau der Bereich, in dem sich Legionellen vermehren. Planen Sie einen regelmäßigen Hochtemperatur-Durchlauf von mindestens 60 °C über die konventionelle Wärmequelle, einen Kessel, eine Wärmepumpe oder den zeitgesteuerten Tauchsieder-Stromkreis ein (typischerweise einmal wöchentlich) und lassen Sie den Speicherthermostat sowie das Mischventil installiert.
Überschuss-Steuergerät oder der eigene Relaisausgang des Wechselrichters
Viele Hybrid- und Netzwechselrichter verfügen über einen Multifunktions-Trockenkontakt oder einen steuerbaren Ausgang, der schließt, wenn der Überschuss einen Schwellenwert für eine festgelegte Zeit überschreitet. Dies ist ein kostengünstigerer Weg, da kein separates Steuergerät benötigt wird, allerdings schaltet es nur ein und aus, anstatt zu modulieren.
- Intelligenter Relaisausgang: Ein- und Ausschalten mittels Schwellenwert und Hysterese zur Ansteuerung eines Schützes. Einfach und ausreichend, wenn die Überschüsse groß und konstant sind.
- Hersteller-Heizungssteuerung: ein modulierendes Gerät, das an ein Wechselrichter-Ökosystem gebunden ist, über denselben Datenbus gesteuert wird und eine vollständige Überwachung im Portal des Wechselrichters ermöglicht.
- Unabhängiges Steuergerät: markenunabhängig, funktioniert mit jeder bestehenden Anlage und bleibt auch bei einem Austausch des Wechselrichters einsatzbereit.
Vergleich der Optionen zur Steuerung der Überschussheizung
| Option | Art der Elementsteuerung | Bestens geeignet für |
|---|---|---|
| Einphasiges Steuergerät | Kontinuierliche Modulation bis zum Null-Export, typischerweise bis zu 3 kW | Nachrüstung in Haushalten mit einem vorhandenen 2 bis 3 kW Tauchheizstab |
| Dreiphasiges Steuergerät | Moduliert jede Phase separat, 6 kW und mehr | Große Anlagen, gewerbliche Boiler, symmetrische Belastung |
| Intelligentes Relais des Wechselrichters | Ein- oder Ausschalten oberhalb eines Überschuss-Schwellenwerts mit Hysterese | Budget-Installationen bei großen und konstanten Überschüssen |
| Heizungssteuerung des Herstellers | Modulation über den Datenbus des Wechselrichters gesteuert | Neubauten innerhalb eines einzigen Wechselrichter-Ökosystems |
| Solarthermie-Kollektor | Glykolkreislauf und Pumpstation in eine Boilerspirale | Eine andere Technologie, kein Gerät zur Nutzung von Photovoltaik-Überschüssen |
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Häufig gestellte Fragen zur Solarheizung
Ist dies dasselbe wie bei Solarthermie-Kollektoren?
Nein. Solarthermie-Kollektoren lassen ein Glykolgemisch von einem verglasten Kollektor oder einem Vakuumröhrenkollektor in eine Bündelregister-Spirale des Speichers zirkulieren. Die hier beschriebenen Geräte nutzen den überschüssigen Strom einer bestehenden Photovoltaikanlage und speisen ihn moduliert in einen ohmschen Tauchheizstab ein. Es ist kein Kollektor und kein hydraulischer Kreislauf involviert.
Kann ich meinen vorhandenen Tauchheizstab verwenden?
Im Normalfall ja, sofern es sich um ein rein ohmsches Heizelement von zwei bis drei kW mit einem mechanischen Kapillarthermostat und einem thermischen Überlastschutz handelt. Heizelemente mit elektronischen Thermostatplatinen, PTC-Steuerungen oder Wärmepumpen-Boiler dürfen nicht über einen modulierten Ausgang gespeist werden.
Warum benötigt ein Überschusssteuergerät einen Zähler am Anschlusspunkt?
Weil es auf einen Null-Export regelt, wofür eine vorzeichenbehaftete Messung von Bezug und Einspeisung am Hauseingang erforderlich ist. Eine Stromwandler-Klemme (CT) an den Hauptleitungen oder ein Smart Meter an derselben Position erfasst genau das, was der Netzbetreiberzähler sieht. Die Messung der Wechselrichterleistung allein liefert kein verwertbares Signal.
Benötige ich ein dreiphasiges Überschusssteuergerät?
Nur wenn der Speicher über eine Drei-Element-Baugruppe verfügt (üblicherweise 3 x 2 kW) oder der Überschuss regelmäßig etwa 3 kW überschreitet. Ein einphasiges Steuergerät mit einem Heizelement ist für die meisten Privathaushalte ausreichend. Dreiphasige Geräte modulieren jede Phase separat und belasten die Versorgung symmetrisch.
Wie groß sollte der Warmwasserspeicher sein?
Passen Sie die Größe an den täglichen Überschuss an. Wasser benötigt etwa 1,16 Wh pro Liter und Kelvin; die Erwärmung von 200 Litern von 15 °C auf 60 °C benötigt daher etwa 10,4 kWh. Ein Haushalt, der an einem Sommertag 8 bis 12 kWh einspeist, passt gut zu einem 200- bis 300-Liter-Speicher.
Sollte der Überschuss zuerst die Batterie laden oder Wasser erwärmen?
In den meisten Fällen zuerst die Batterie, da gespeicherter Strom später jede beliebige Last betreiben kann, während Wärme nur für Warmwasser nutzbar ist. Die übliche Logik leitet den Strom in den Speicher, sobald die Batterie einen festgelegten Ladezustand (z. B. 80 %) überschritten hat oder mit reduzierter Leistung lädt.
Schützt die Überschusshitze vor Legionellen?
Nein, und man sollte sich nicht darauf verlassen. Ein Überschuss allein kann den Speicher über Tage hinweg im Wachstumsbereich von 20 °C bis 45 °C belassen. Planen Sie einen regelmäßigen Lauf auf mindestens 60 °C über den Kessel, die Wärmepumpe oder den zeitgesteuerten Tauchheizkreis ein, typischerweise wöchentlich, und behalten Sie den Thermostat sowie das Mischventil bei.
Kann ich den Relaisausgang des Wechselrichters anstelle eines Diverters verwenden?
Ja, sofern der Überschuss groß und konstant ist. Ein Smart-Relais schließt oberhalb eines Schwellenwerts und steuert einen Schütz an, sodass das Heizelement vollständig ein- oder ausgeschaltet wird. Dies führt zu Importen oder Exporten, wann immer der Überschuss nicht mit der Nennleistung des Elements übereinstimmt, was ein modulierender Diverter vermeidet.
Funktioniert dies mit einem Wärmepumpen-Boiler?
Nicht über einen modulierten Ausgang. Ein Wärmepumpen-Boiler ist eine Kompressorlast mit eigener Elektronik und darf niemals einer zerhackten Wellenform ausgesetzt werden. Steuern Sie ihn stattdessen über ein sauberes Schaltsignal, einen Relaiskontakt oder seine eigene Smart-Schnittstelle, sofern der Hersteller dies unterstützt.
Benötigt ein Diverter einen eigenen Stromkreis und Schutz?
Ja. Der Tauchheizkreis sollte ein dedizierter Radialkreis sein, der auf das Element abgestimmt ist, mit eigenem Überstromschutz, FI-Schutzschalter (RCD) und einem Trennschalter am Speicher. Behalten Sie den ursprünglichen Thermostat und den thermischen Überlastschutz als Temperaturgrenze im Kreis.
Die Dimensionierung des Diverters, die Kompatibilität der Heizelemente und die Sicherheitsregeln für Warmwasser hängen vom jeweiligen Speicher, der bestehenden Verkabelung und den nationalen Vorschriften ab.
Über ONSA Plus
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