Elektroheizung | <<< | >>> | Feedback |
Definition: die Heizung eines Gebäudes mit elektrischer Energie
Zusammenfassung:
- Elektro-Direktheizungen gibt es in diversen Varianten.
- Elektrospeicherheizungen können verbilligten Nachtstrom nutzen.
- In jedem Fall ist die Energieeffizienz (inkl. Stromerzeugung) sehr schlecht, mit großen Nachteilen bzgl. Primärenergieverbrauch und Umweltbelastung.
- Trotzdem fördern viele Stromversorger Elektroheizungen mit finanziellen Anreizen und irreführender Werbung, während staatliche Stellen sie zunehmend zurückzudrängen versuchen.
- Es gibt allerdings einige akzeptable Anwendungsfälle für Elektroheizungen.
Der Begriff Elektroheizung (auch Stromheizung oder Widerstandsheizung) steht im allgemeinen für die Heizung von Gebäuden mit elektrischer Energie, wobei diese direkt für die Wärmeerzeugung verwendet wird: Wärme entsteht dadurch, dass widerstandsbehaftete Leiter von elektrischem Strom durchflossen werden. Nicht eingeschlossen ist also z. B. die Wärmepumpenheizung mit einer Elektrowärmepumpe, weil dort lediglich elektrische Energie zum Antrieb eines Kompressors verwendet wird und die Wärme dann in einer Wärmepumpe entsteht.
Elektroheizungen werden in recht unterschiedlichen Varianten verwendet, wie in den folgenden Abschnitten beschrieben.
Elektro-Direktheizung
Bei der Elektro-Direktheizung (Stromdirektheizung) wird die Heizwärme direkt an den beheizten Raum abgegeben. Hierfür gibt es verschiedene Formen:
- Elektrisch beheizte Heizkörper (Radiatoren oder Konvektoren) sind fest eingebaut (wie die Heizkörper einer Zentralheizung) oder auf Rollen beweglich.
- Elektro-Heizstrahler (→ Infrarotheizung) enthalten meist einen stabförmigen Einsatz, der im Betrieb sehr heiß wird und vor allem Wärmestrahlung abgibt. Die Heizwärme wird nach dem Einschalten sehr schnell spürbar, allerdings nur im direkt beschienenen Bereich. Dasselbe gilt für Infrarot-Lampen, die nach dem gleichen Prinzip arbeiten.
- Die meist mobilen Heizlüfter sind kompakte Geräte, die die Raumluft erwärmen und umwälzen (und dabei Staub verschwelen und aufwirbeln).
- Elektro-Fußbodenheizungen enthalten Heizschlangen, die im Fußboden verlegt sind.
Elektrospeicherheizung
Hätten Sie vielleicht eine schöne Fotografie von einem Elektrospeicherofen, die Sie für das RP-Energie-Lexikon zur Verfügung stellen könnten?
In einer Elektrospeicherheizung (oder Nachtspeicherheizung) wird nachts oder zu anderen Schwachlast-Zeiten ein Wärmespeicher aufgeheizt, dessen Wärme dann auch zu anderen Zeiten genutzt werden kann. Hierfür gibt es unterschiedliche Arten der Realisierung:
- Ein zentraler elektrisch beheizter Wärmespeicher kann wie ein Heizkessel in einem Kellerraum aufgestellt werden. Er kann z. B. ein Keramikelement enthalten, welches auf sehr hohe Temperaturen geheizt werden kann. Die Wärme wird dann nach Bedarf auf den Wasserkreislauf einer Zentralheizung übertragen werden; in den beheizten Räumen hat man dann gewöhnliche Heizkörper.
- Kleinere Elektrospeicheröfen können direkt in den beheizten Räumen aufgestellt werden. Sie haben allerdings ein geringeres Speichervermögen, so dass oft die alleinige Aufheizung in der Nacht nicht genügt. Es kann auch sein, dass die Raumtemperatur entsprechend etwas schwankt.
Der Vorteil der Elektrospeicherheizung gegenüber der Elektro-Direktheizung ist, dass der Speicher zu geeigneten Zeiten mit Nachtstrom (Niedertarif-Strom) aufgeheizt werden kann, der oft wesentlich kostengünstiger geliefert wird. Allerdings sind die Installationskosten vor allem bei der zentralen Variante deutlich höher, und die Energieeffizienz (siehe unten) ist wegen der Bereitschafts- und Verteilungsverluste noch schlechter.
Mangelnde Energieeffizienz der Elektroheizung
Die Umwandlung elektrischer Energie in Wärme in einer Elektroheizung erfolgt zwar mit 100 % Wirkungsgrad, d. h. hierbei geht keine Energie verloren. Jedoch ist die Herstellung elektrischer Energie (Stromerzeugung) meist mit großen Energieverlusten verbunden, so dass der Gesamtwirkungsgrad (Systemwirkungsgrad) sehr niedrig ist. Wird z. B. Strom aus Braunkohlekraftwerken verwendet, liegt der Wirkungsgrad der Stromerzeugung meist nur zwischen 30 und 40 %, und zusätzlich gehen einige Prozente bei der Stromverteilung verloren. Im allerbesten Fall von Wärmekraftwerk – ein modernes GuD-Kraftwerk nahe dem Verbraucher – liegt der Systemwirkungsgrad bei ca. 50 %. Solche Werte können z. B. von guten Heizkesseln ohne weiteres übertroffen werden, auch unter Berücksichtigung des Energieaufwands für den Transport des Brennstoffs.
Die Ineffizienz der Elektroheizung kann ebenfalls mit dem Begriff der Exergie erklärt werden: Die Umwandlung elektrischer Energie in Niedertemperaturwärme verursacht einen großen Exergie-Verlust. Dies bedeutet qualitativ, dass hochwertige elektrische Energie in einem irreversiblen Prozess in nur noch für Heizzwecke nutzbare Niedertemperaturwärme umgewandelt wird.
Es sei angemerkt, dass auch in einem Heizkessel ein großer Exergieverlust auftritt. Allerdings ist dieser immerhin deutlich geringer, als wenn der Brennstoff zunächst für die Stromerzeugung (ohne Kraft-Wärme-Kopplung) eingesetzt wird und dieser Strom dann für Elektroheizungen verwendet wird.
In Deutschland verursachen Elektroheizungen immer noch ca. 13 % des gesamten Stromverbrauchs aller privaten Haushalte, obwohl nur ca. 4 % der Häuser elektrisch beheizt werden. EU-weit liegt dieser Anteil sogar bei fast 30 %, wenn elektrische Kamineinsätze und mobile Heizgeräte mit berücksichtigt werden. Dies zeigt, dass hier ein enormes Einsparpotenzial besteht, entsprechend der Produktion einer Vielzahl von Großkraftwerken.
Energieeffizientere Alternativen zur Elektroheizung
Wesentlich effizienter als die Elektroheizung ist die Wärmepumpenheizung. Eine Elektrowärmepumpe kann pro Kilowattstunde elektrischer Energie eine mehrfache Menge von Wärme erzeugen, indem kostenlose Umweltwärme (oder Abwärme) zusätzlich genutzt wird. Das Verhältnis von erzeugter Heizwärme und eingesetzter elektrischer Energie ist die Leistungszahl, bzw. im Jahresmittel die Jahresarbeitszahl. Typische Jahresarbeitszahlen von Elektrowärmepumpen liegen je nach Ausführung und Anwendungsfall zwischen 2,5 und 4, während die Elektroheizung den Wert 1 hat. Somit ist der Primärenergieverbrauch einer Elektroheizung typischerweise zweieinhalb- bis viermal höher als bei einer Wärmepumpenheizung.
Der Einsatz eines Heizkessels ist ebenfalls praktisch immer energieeffizienter als eine Elektroheizung, gleich ob der Kessel mit Heizöl, Erdgas, Kohle oder Holzpellets befeuert wird. Ebenfalls gilt dies für die Umstellung auf einen Fernwärmeanschluss.
Wenn die Stromerzeugung mit Kraft-Wärme-Kopplung erfolgt, sieht der Gesamtwirkungsgrad auch für die Elektroheizung günstiger aus. Jedoch ändert dies nichts daran, dass eine Elektrowärmepumpe zweieinhalb- bis viermal weniger elektrische Energie benötigen würde.
Grundsätzlich ist zu beachten, dass auch der Heizwärmebedarf eine große Rolle für die Energieeffizienz spielt. Er kann insbesondere durch Wärmedämmung massiv reduziert werden.
Förderung der Elektroheizung; Subventionierung und irreführende Werbung
Die Verbreitung von Elektroheizungen, insbesondere in der Form von Elektrospeicherheizungen, wird vielerorts von den Energieversorgern mit den verschiedensten Mitteln gefördert. Vor allem wurden finanzielle Anreize für den Bau von Elektroheizungen geschaffen, insbesondere durch entsprechende Stromtarife: Elektrospeicherheizungen können mit stark vergünstigtem Nachtstrom betrieben werden, selbst wenn das “Nachtstromtal” im Winter vielerorts schon völlig ausgefüllt ist. Elektroheizungen werden also immer noch gefördert, obwohl das ursprüngliche Argument, der dafür nötige Strom würde mit sonst nicht verwendbaren Erzeugungskapazitäten hergestellt, oft längst nicht mehr zutreffend ist. Im Gegenteil erfordern gerade die hohe Leistungen, die Elektroheizungen an kalten Wintertagen beziehen, am ehesten zu Engpässen, die Vergrößerungen der Kapazitäten von Erzeugung und Stromverteilung notwendig machen. Wenn trotzdem vergünstigte Tarife angeboten werden, entspricht dies einer volkswirtschaftlich unsinnigen Subventionierung energieverschwendender Heizungen auf Kosten von Kleinverbrauchern, die die Energie oft effizienter nutzen.
In früheren Jahren wurden von Energieversorgern sogar Prämien für die Errichtung von Elektrospeicherheizungen gezahlt.
Es sei angemerkt, dass Energieversorger von den genannten wirtschaftlichen Nachteilen durch erhöhten Investitionsbedarf nicht unbedingt abgeschreckt werden. Wenn es sich z. B. um halbstaatliche Monopolisten handelt, können diese erhöhte Erzeugungs- und Leitungskosten auch unter einer Strompreisaufsicht an die Verbraucher weiterreichen. Ihnen geht es in erster Linie um Absatzförderung. Der Primat der Absatzförderung, verfolgt insbesondere durch eine absatzfördernde Tarifgestaltung, ist häufig offensichtlich, wie im Artikel über Nachtstrom erläutert.
Elektroheizungen werden von Energieversorgern und Installateuren häufig auch mit irreführender Werbung gefördert. Die verwendeten Argumente sind vielfältig und mehr oder weniger einfach als unredlich erkennbar:
- Der hohe Wirkungsgrad einer Elektroheizung wird angepriesen, und es wird verschwiegen, dass der Gesamtwirkungsgrad sehr niedrig ist, vor allem wegen der Energieverluste bei der Stromerzeugung.
- Die Behauptung, neue Elektroheizungen seien effizienter als alte, ist ebenfalls unsinnig. Neue Begriffe wie Infrarotheizung, Wärmewellenheizung oder Natursteinheizung täuschen technische Fortschritte vor, die in der Praxis meist nicht vorhanden oder unbedeutend sind. Auch die Behauptung, man könne durch moderne Regelungen den Energieverbrauch massiv reduzieren, ist weder belegt noch plausibel.
- Durch die Behauptung, Elektrospeicherheizungen nutzten nur “überschüssigen” Nachtstrom, ist irreführend, wie im Artikel über Nachtstrom erläutert.
- Die Elektroheizung wird als klimafreundlich bezeichnet, entweder da im elektrisch beheizten Haus keine Abgase entstehen oder weil für Elektroheizungen angeblich “sauberer” Strom aus emissionsfreien Kernkraftwerken oder Wasserkraftwerken verwendet werde. Das erste Argument unterschlägt mögliche Emissionen im Kraftwerk, und das zweite ist ebenfalls meistens unzutreffend. Elektroheizungen benötigen vor allem im kalten Winter elektrische Energie, und diese Mittellast wird z. B. in Deutschland meist weder mit Kernkraftwerken noch mit Wasserkraftwerken erzeugt (die eher Grundlast erzeugen), sondern eher mit Kohlekraftwerken und Gaskraftwerken. Wenn viele Elektroheizungen beseitigt würden, würden nicht Kernkraftwerke oder Wasserkraftwerke stillgelegt, sondern vor allem Kohle- und Gaskraftwerke. Somit sind die durch Elektroheizungen entstehenden Kohlendioxid-Emissionen in Wirklichkeit weitaus höher als z. B. die von Heizkesseln.
- Elektroheizungen werden zumindest bei Verwendung von Ökostrom als umweltfreundlich bezeichnet. Richtig ist zwar, dass die Umweltbelastung z. B. bei Verwendung von Windstrom stark reduziert ist. Dann liegen jedoch die Kosten noch höher, weswegen dies in der Praxis selten geschieht. Außerdem sollte elektrische Energie gleich welcher Herkunft effizient eingesetzt werden; auch mit Windstrom lässt sich mit einer Wärmepumpe ein mehrfaches an Heizwärme erzeugen.
- Neuerdings wird versucht, das positive Image von Niedrigenergiehäusern mit der Elektroheizung zu verbinden. Zutreffend ist zwar, dass die Ineffizienz der Elektroheizung in einem Niedrigenergiehaus weit weniger schadet als in einem ungedämmten Altbau, da es um wesentlich geringere Wärmemengen geht. Jedoch ist es unsinnig, erst ein Niedrigenergiehaus zu bauen und dann den energetischen Vorteil zu einem guten Teil wieder zu vergeben, indem man es ineffizient beheizt. (“Niedrigenergie” gilt dann nur noch für den Heizwärmebedarf, aber nicht mehr für den Primärenergiebedarf.)
Maßnahmen zum Zurückdrängen der Elektroheizung
Weil inzwischen auch die Politik vielerorts erkannt hat, dass ein Großteil der Elektroheizungen energiewirtschaftlich, volkswirtschaftlich und ökologisch schädlich sind, gibt es staatliche Bemühungen, Elektroheizungen wieder zurückzudrängen. Es geht einerseits um das Verhindern des Baus neuer Elektroheizungen, andererseits um den Ersatz alter Elektroheizungen durch energetisch und ökologisch günstigere Systeme.
Neue Elektroheizungen können einfach durch entsprechende Verbote verhindert werden, und dies wird vielerorts schon praktiziert. Lobbyisten kämpfen engagiert gegen solche Verbote, z. B. mit dem Hinweis auf akzeptable Anwendungsfälle. Solche existieren zwar tatsächlich (siehe unten), können aber mit angemessenen Ausnahmeregelungen leicht berücksichtigt werden, soweit sie überhaupt in einer nennenswerten Zahl von Fällen auftreten.
Für den Ersatz alter Elektroheizungen werden mancherorts vom Staat Prämien (“Verschrottungsprämien”) ausgezahlt oder Zinsvergünstigungen gewährt. Manche Energieversorger oder auch Stadtwerke zahlen ebenfalls solche Prämien, aber häufig nur bei Ersatz durch eine Elektrowärmepumpe. Allerdings ist die Umrüstung in manchen Fällen sehr teuer und deswegen schwer anzuregen, insbesondere wenn Direktheizkörper verwendet werden, also keine Zentralheizung besteht, die leicht auf eine andere Wärmequelle umgestellt werden könnte.
Besonders sinnvoll wäre es, verbrauchsfördernde Stromtarife (Billigtarife für Elektroheizungen) abzuschaffen. Da dies häufig nicht im Interesse der Energieversorger liegt, wären entsprechende staatliche Vorschriften notwendig. Wegen der volkswirtschaftlichen Aspekte sind solche Vorschriften auch gut zu rechtfertigen.
Akzeptable Anwendungsfälle
Obwohl die Elektroheizung prinzipiell ineffizient und deswegen auch ökologisch problematisch ist, gibt es Fälle, in denen ihr Einsatz gerechtfertigt werden kann:
- Wenn in einem Badezimmer ein Elektro-Heizstrahler (oder eine Infrarot-Lampe) für einige Minuten pro Tag eingesetzt wird, damit man nach dem Duschen nicht friert, kann dies energetisch durchaus günstiger sein, als das Bad den ganzen Tag über auf mit der Zentralheizung auf einer erhöhten Temperatur zu halten. Der Vorteil eines Heizstrahlers ist, dass er nach dem Einschalten fast augenblicklich Wärme abstrahlt, da er sehr wenig Wärme speichert, und zudem gezielt in eine Richtung strahlt (etwa von der Decke auf eine Person darunter). Dies erlaubt den sehr gezielten kurzzeitigen Einsatz.
- Für die Beheizung eines sehr kleinen Raums – beispielsweise einer kleinen Bürokabine in einer Industriehalle – wird eine recht kleine Heizleistung benötigt, die zu klein ist für den sinnvollen Betrieb eines Heizkessels oder einer Wärmepumpe. Hier kann eine Elektroheizung die einzig praktikable Lösung sein.
- Eine nur selten zum Einsatz kommende elektrische Notheizung ist akzeptabel. Allerdings gibt es Fälle, in denen die Notheizung – häufig vom Benutzer unbemerkt – öfters als erhofft arbeitet. Beispielsweise kann ein Elektroheizstab in Verbindung mit einer zu knapp bemessenen Elektrowärmepumpe an kalten Tagen regelmäßig aktiviert werden und dann erheblich zum Energieverbrauch beitragen. Dies ist zusätzlich auch wegen der hohen Spitzenlast gerade an den kältesten Tagen energiewirtschaftlich nicht wünschenswert.
Siehe auch: Elektroheizstab, Infrarotheizung, Wärmewellenheizung, elektrische Energie, Nachtstrom, Energieeffizienz, Elektrowärmepumpe