PV-Heizstab: Wasser mit Überschussstrom erwärmen

Wie funktioniert ein PV-Heizstab?

Ein Heizstab arbeitet wie ein großer Tauchsieder. Er sitzt im Warmwasserspeicher oder in einem Pufferspeicher und erwärmt das Wasser mit Strom. Beim PV-Heizstab kommt dieser Strom aus dem Überschuss Ihrer Anlage: Ein Regler gibt dem Stab, was die Anlage mehr liefert als das Haus gerade braucht.

Nach co2online wird nahezu der gesamte Strom zu Wärme, das Handbuch von EnergieSchweiz spricht von einer Umwandlung 1:1. Aus einer Kilowattstunde Strom wird also höchstens eine Kilowattstunde Wärme. Die Leistung der Stäbe liegt nach demselben Handbuch meistens zwischen 1 und 10 Kilowatt.

Den Überschuss erfasst ein Energiezähler am Netzanschlusspunkt oder ein Energiemanager. Ein Hersteller beschreibt dazu ein Messgerät im Verteilerschrank direkt nach dem Netzzähler. Der Regler gibt dem Stab dann so viel Leistung, dass möglichst nichts eingespeist wird. Ohne gute Regelung kann der Stab auch Netzstrom ziehen, warnt co2online.

Die Sonne liefert nicht das ganze Jahr gleich viel. Für Berghaupten ergibt die Modellrechnung von PVGIS bei 10 Kilowatt peak, 35 Grad Neigung und Südausrichtung rund 1.272 Kilowattstunden im Juli und rund 385 im Dezember. Im Winter bleibt die bisherige Warmwasserbereitung wichtig.

Wie wird ein Heizstab geregelt: Ein/Aus, gestuft oder stufenlos?

Im Ein/Aus-Betrieb läuft der Stab mit voller Leistung oder gar nicht. Gestufte Stäbe schalten feste Leistungsstufen. Was zwischen zwei Stufen liegt, wird eingespeist oder mit Netzstrom aufgefüllt. Stufenlose Regler passen die Leistung laufend an, bei Pulsweitenmodulation (PWM) oder Sinus-Steuerung nach dem Handbuch von EnergieSchweiz normalerweise zwischen 5 und 100 Prozent der Nennleistung.

Als Alternative zur PWM nennt das Handbuch Phasenanschnitt- und Phasenabschnittsschaltungen. Weil sie Netzstörungen verursachen können, sind nach dem Handbuch in der Schweiz nicht alle Geräte zugelassen. In Deutschland verlangt die Niederspannungsanschlussverordnung, dass unzulässige Rückwirkungen der Anlage ausgeschlossen sind (§ 13 Absatz 2 NAV).

AC-Heizstab oder DC-Heizstab: Wo liegt der Unterschied?

Beim AC-Heizstab hängt der Stab am Hausnetz. Der Strom der Module läuft durch den Wechselrichter und ein Regler gibt dem Stab, was übrig ist. Liest der Regler die Werte aus dem Wechselrichter aus, ist laut Betriebsanleitung eines Herstellers ein Einspeisezähler im System nötig. Bei Batteriespeichern ist nach dieser Anleitung nicht jede Signalquelle freigegeben.

Beim DC-Heizstab hängen die Module direkt am Regler. Ein DC-Regler mit MPP-Tracker holt aus den Modulen die jeweils höchste mögliche Leistung und gibt sie ohne Wechselrichter an den Stab weiter. Ein Hersteller nennt für sein Gerät 30 bis 230 Volt Eingangsspannung und bis zu 3,6 Kilowatt bei einem bis zehn Modulen.

Der DC-Weg hat nach dem Handbuch von EnergieSchweiz eine Einschränkung: Der Strom dieser Module kann weder für andere Verbraucher noch zur Einspeisung genutzt werden. Dafür spart er Kosten bei der Installation der Anlage.

Für DC gelten eigene Sicherheitsregeln. Die Betriebsanleitung eines DC-Reglers verbietet, das AC- oder DC-Kabel im Betrieb zu trennen, die Eingangsspannung von 230 Volt zu überschreiten oder die Photovoltaikseite zu erden. Für Warmwasser dürfen nur Wärmeerzeuger mit integriertem Sicherheitstemperaturbegrenzer angeschlossen werden.

Lohnt sich ein Heizstab gegenüber der Einspeisung?

Jede Kilowattstunde im Heizstab bringt keine Einspeisevergütung mehr und ersetzt dafür Wärme, die Sie sonst kaufen müssten. Autoren der HTW Berlin halten in einem Fachbeitrag von 2014 zu PV-Wärmepumpensystemen fest, dass ein Heizstab aus ökonomischer Sicht erst eingesetzt werden sollte, wenn die Einspeisevergütung kleiner ist als die Wärmegestehungskosten des Heizungssystems.

Die Bundesnetzagentur nennt bei Überschusseinspeisung für den Leistungsanteil bis 10 Kilowatt 7,70 Cent je Kilowattstunde, wenn die Anlage vom 1. August bis 31. Dezember 2026 in Betrieb geht (Einspeisevergütung 2026). Bei älteren Anlagen gilt der Satz, der bei ihrer Inbetriebnahme galt. Gas kostet im Einfamilienhaus 2026 bisher durchschnittlich 11,93 Cent je Kilowattstunde, Haushaltsstrom durchschnittlich 37,0 Cent (BDEW, August 2026). Das sind Durchschnitte der abschließbaren Tarife mit anteiligem Grundpreis. Gespart wird nur der Arbeitspreis, den Sie auf Ihrer Abrechnung finden.

Der Vorteil gilt nur für Kilowattstunden, die Ihr Warmwasser wirklich braucht. Den Bedarf rechnen Sie im Abschnitt zur Leistung aus. Bei Volleinspeisung (12,22 Cent je Kilowattstunde bis 10 Kilowatt) muss der gesamte Strom eines Kalenderjahres ins Netz gehen (§ 48 Absatz 2a EEG). Ausgenommen ist nur der Strom, den die Anlage selbst zum Erzeugen braucht. Ein Heizstab mit Solarstrom kommt dort nicht in Frage.

Ist der Spotmarktpreis an der Börse negativ, sinkt der anzulegende Wert, auf dem Ihre Vergütung beruht, auf null (§ 51 Absatz 1 EEG). Das gilt für Anlagen, die ab dem 25. Februar 2025 in Betrieb gingen (ältere behalten das Recht ihrer Inbetriebnahme, § 100 EEG), bei Anlagen unter 100 Kilowatt aber erst nach Ablauf des Kalenderjahres, in dem sie ein intelligentes Messsystem bekommen (§ 51 Absatz 2 Nummer 1 EEG). Gezählt wird in Viertelstunden. Der Vergütungszeitraum verlängert sich dafür (§ 51a EEG). Einzelheiten stehen im Ratgeber zum Solarspitzengesetz.

Was kostet ein PV-Heizstab und wann hat er sich bezahlt?

co2online nennt auf einer Seite vom 8. April 2025 diese Spannen: Heizstab 150 bis 400 Euro, Regelung 250 bis 700 Euro, Messsystem 100 bis 300 Euro, Zubehör 50 bis 150 Euro und Installation 300 bis 800 Euro. Die Seite nennt dafür weder eine Quelle noch eine Datengrundlage. Die Angaben dienen dort nach eigener Aussage in erster Linie der Orientierung.

Teilen Sie den Angebotspreis durch den Vorteil im Jahr. Den Vorteil erhalten Sie aus der Tabelle im vorigen Abschnitt: Unterschied je Kilowattstunde mal die Kilowattstunden, die der Stab im Jahr aufnimmt. Die hängen von Warmwasserbedarf, Speicher und Überschuss ab.

Wohin zuerst mit dem PV-Überschuss?

Zuerst deckt der Strom, was im Haus ohnehin läuft. Danach entscheidet der Wert der ersetzten Energie. Er sinkt von Haushaltsstrom über Gas bis zur Einspeisung (Zahlen weiter oben). Ein Batteriespeicher und das Laden eines E-Autos ersetzen später Netzstrom und stehen daher in der Regel vor dem Heizstab. Das Handbuch von EnergieSchweiz zeigt für ein System mit Wärmepumpe die Reihenfolge Direktverbrauch, Batterie, Warmwasserspeicher.

Misst der Regler am Netzanschlusspunkt, sieht er nur, was im Haus weder verbraucht noch gespeichert wird. Für das E-Auto gilt dasselbe Prinzip: Überschussladen mit der Wallbox.

Heizstab oder Warmwasser-Wärmepumpe?

Der Heizstab macht aus einer Kilowattstunde Strom eine Kilowattstunde Wärme. Eine Warmwasser-Wärmepumpe holt zusätzlich Wärme aus der Raumluft und kommt nach der Verbraucherzentrale auf eine typische Jahresarbeitszahl von 2,5 bis 4. Bezogen auf die entgangene Vergütung von 7,70 Cent kostet die Kilowattstunde Wärme dann 1,9 bis 3,1 Cent statt 7,70 Cent (eigene Rechnung, ohne Gerätekosten).

Bei hohen Temperaturen sinkt die Effizienz einer Wärmepumpe. Das Umweltbundesamt gibt aus einem Projektbericht (Guidehouse 2023) ein Beispiel wieder: Bei einem Typ-Einfamilienhaus mit Wärmepumpenheizung fällt die Jahresarbeitszahl der Trinkwassererwärmung von 3,22 auf 2,19, wenn die Temperatur von 48 auf 60 Grad steigt und eine Zirkulation läuft. Mit 2,19 wären es 3,5 Cent je Kilowattstunde Wärme (eigene Rechnung: 7,70 geteilt durch 2,19). Eine Mittagsspitze nimmt eher der Stab auf, weil er mehr Leistung aufnimmt. Wie eine Wärmepumpe für die Heizung mit PV zusammenspielt, steht im Artikel Photovoltaik und Wärmepumpe.

Wie viel Leistung braucht ein Heizstab für meinen Speicher?

Der Speicherinhalt bestimmt, wie viel Wärme hineinpasst. Die Heizleistung bestimmt, wie viel Überschuss der Stab pro Stunde aufnimmt. Die Energie rechnen Sie so: Liter mal 1,161 Wattstunden mal Temperaturunterschied in Grad. Die 1,161 sind die 4,18 Megajoule je Kubikmeter und Kelvin, die das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) für Wasser nennt, umgerechnet auf einen Liter (4.180 Joule) und geteilt durch 3.600 Joule je Wattstunde (eigene Rechnung). Teilen Sie das Ergebnis in Wattstunden durch die Leistung in Watt, erhalten Sie die Aufheizzeit in Stunden ohne Verluste. Mit derselben Formel rechnen Sie den Warmwasserbedarf aus: 100 Liter um 50 Grad zu erwärmen braucht rund 5,8 Kilowattstunden.

Ein Speicher mit 1.000 Litern braucht selbst mit 3 Kilowatt rund 17 Stunden volle Leistung, um von 15 auf 60 Grad zu kommen. Die Leistung sollte zum üblichen Überschuss passen, den Zähler oder Wechselrichter zeigen. Im Ein/Aus-Betrieb sollte der Stab darunter liegen, sonst zieht er Netzstrom. Bei stufenloser Regelung ist die Nennleistung weniger kritisch.

Wie heiß muss das Wasser im Speicher sein?

Ein Heizstab, der nur bei Überschuss läuft, hält den Speicher nicht dauerhaft heiß. Das Umweltbundesamt schreibt, dass das Warmwasser überall im Leitungssystem mindestens 55 Grad haben und am Austritt des Trinkwassererwärmers mindestens 60 Grad einhalten sollte, damit keine Legionellen wachsen. Temperaturen unter 55 Grad begünstigen das Wachstum.

Nach dem Umweltbundesamt fordert das DVGW-Arbeitsblatt W 551 die 60 Grad am Abgang des Trinkwassererwärmers für Großanlagen, also bei mehr als 400 Litern Speicherinhalt oder mehr als 3 Litern Leitungsinhalt zwischen Abgang und Zapfstelle. Für Ein- und Zweifamilienhäuser gibt es keine festen Vorschriften, empfohlen werden mindestens 55 bis 60 Grad. Die Untersuchungspflicht auf Legionellen nach § 31 der Trinkwasserverordnung gilt nicht im Ein- oder Zweifamilienhaus.

Daraus folgt für die Planung: Der Regler braucht eine einstellbare Mindesttemperatur und eine Nachheizung durch Kessel oder Netz. Manche Regler bieten ein Legionellenprogramm, das den Speicher in festen Abständen aufheizt. Das Umweltbundesamt hält solche Legionellenschaltungen nicht für eine sichere Variante und nennt als Stand der Technik ein dauerhaft hohes Temperaturniveau.

Kann ich einen Heizstab nachrüsten und wer darf ihn anschließen?

In vielen Fällen ja. co2online schreibt, dass sich bestehende Speicher oft nachrüsten lassen, wenn sie einen passenden Anschluss haben. Bei einem Hersteller ist das ein Gewinde von 1½ Zoll. Dessen Einschraubheizkörper lässt sich in Frischwasser- und Pufferspeicher einbauen und hat in der Standardausführung einen Sicherheitstemperaturbegrenzer, der bei 98 Grad auslöst.

Eine Erweiterung der elektrischen Anlage hinter der Hausanschlusssicherung darf nach § 13 Absatz 2 NAV außer dem Netzbetreiber nur ein Installationsunternehmen ausführen, das in ein Installateurverzeichnis eines Netzbetreibers eingetragen ist. Das betrifft die Zuleitung zum Stab. Zusätzliche Verbrauchsgeräte sind dem Netzbetreiber mitzuteilen, soweit sich dadurch die vorzuhaltende Leistung erhöht oder mit Netzrückwirkungen zu rechnen ist (§ 19 Absatz 2 NAV). Ob das für Ihren Stab zutrifft, beurteilt der Elektrofachbetrieb.

Ein Heizstab ist nicht automatisch eine steuerbare Verbrauchseinrichtung. Die Festlegung der Bundesnetzagentur vom 27. November 2023 nennt vier Gruppen abschließend: nicht öffentliche Ladepunkte, Wärmepumpenheizungen, Anlagen zur Raumkühlung und Stromspeicher. Einen Heizstab erwähnt der Beschluss nur als Zusatz- oder Notheizvorrichtung einer Wärmepumpenheizung. Daraus folgt: Ein Stab, der allein den Warmwasserspeicher erwärmt und zu keiner Wärmepumpe gehört, steht in keiner der Gruppen. Mehr dazu im Artikel Steuerbare Verbraucher nach § 14a EnWG.