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Elektrowärme

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Definition: Wärme, die aus elektrischer Energie erzeugt wird

Englisch: electric heat

Kategorien: elektrische Energie, Wärme und Kälte

Autor: Dr. Rüdiger Paschotta

Wie man zitiert; zusätzliche Literatur vorschlagen

Ursprüngliche Erstellung: 15.12.2013; letzte Änderung: 16.02.2015

Wenn Wärme direkt aus elektrischer Energie erzeugt wird, spricht man von Elektrowärme.

Technischer Hintergrund

Vielfach wird Elektrowärme erzeugt, indem man einen elektrischen Strom durch einen Leiter mit elektrischem Widerstand fließen lässt. Dieses Prinzip der Widerstandsheizung kommt z. B. in Elektroheizstäben zum Einsatz, auch bei elektrischen Durchlauferhitzern, Heizelementen von Kaffeemaschinen, elektrischen Heizstrahlern und Elektrodenheizkesseln. Auch Anlagen für eine induktive Beheizung (z. B. industrielle Induktionsöfen und Induktionskochfelder) arbeiten nach diesem Prinzip, nur dass die Energieübertragung kontaktlos durch ein oszillierendes Magnetfeld erfolgt. Beim elektrischen Schweißen und in Lichtbogenöfen liegt ebenfalls eine Widerstandsheizung vor, wobei der widerstandsbehaftete Leiter ein Plasma (ionisiertes Gas) ist. Eine weitere Variante ist der Elektrodenkessel, bei dem elektrischer Strom direkt durch Wasser fließt.

In anderen Fällen wird die elektrische Energie zunächst in eine andere Energieform umgewandelt, aus der dann Wärme entsteht. Dies gilt beispielsweise für Mikrowellenöfen, wo zunächst Mikrowellenstrahlung erzeugt wird, die dann z. B. von Nahrungsmitteln absorbiert und so in Wärme umgewandelt wird. Ein weiteres Beispiel sind Infrarotstrahler, bei denen die Energie als Infrarotlicht (Wärmestrahlung) übertragen wird.

Wärme kann auch mit einer Elektrowärmepumpe erzeugt werden. Hier stammt dann allerdings meist der größte Teil der erzeugten Wärme aus einer anderen Wärmequelle, weswegen man meist nicht mehr von Elektrowärme spricht.

Vorteile von Elektrowärme

Die Erzeugung von Elektrowärme hat diverse Vorteile, die je nach Einsatzzweck mehr oder weniger zur Geltung kommen:

Energieeffizienz

Bei der Bewertung der Energieeffizienz von Elektrowärme sind diverse Aspekte zu berücksichtigen:

Ist Elektrowärme eine effiziente Lösung? Es kommt auf die Umstände an!

Für manche Anwendungen eignet sich Elektrowärme hervorragend, ohne dass ihre Nachteile wichtig sind:

Manchmal kommen die Vorteile der Elektrowärme stark zu Tragen, während die Nachteile weniger relevant sind.

In anderen Fällen werden die Vorteile der Elektrowärme kaum ausgenutzt, während die Nachteile stark zum Tragen kommen. Insbesondere gilt dies für die meisten Elektroheizungen, die als Grundbeheizung eines Gebäudes oder einer Wohnung eingesetzt werden. Hier wird nämlich die Möglichkeit der räumlich und zeitlich gezielten Wärmezufuhr gar nicht genutzt, während sich der schlechte Wirkungsgrad der Stromerzeugung sehr nachteilig auswirkt, nämlich zu einem hohen Aufwand an Primärenergie führt.

Weniger schwerwiegend ist der geringe Wirkungsgrad der Stromerzeugung, wenn es sich um eine nur selten benötigte Notheizung handelt. Eine solche wird oft Frostschutzzwecke verwendet; so kann ein kleiner Elektroheizkörper mit Thermostat das Einfrieren von Leitungen in einem sonst nicht beheizen WC-Raum verhindern. Allerdings ist zu beachten, dass solche Heizkörper immer an den kältesten Tagen Strom beziehen, wo die Belastung der Kraftwerke und Stromnetze ohnehin schon am größten ist; sie machen also entsprechend größere Leistungsreserven notwendig.

Elektrowärme aus Stromüberschüssen zu erzeugen (Power to Heat), kann vernünftig sein, v. a. wenn Alternativen unverhältnismäßig teuer oder gar noch weniger effizient wären (z. B. Power to Gas).

Wenn Elektrowärme gezielt nur aus Stromüberschüssen erzeugt wird, z. B. an Tagen mit hoher Windenergieerzeugung und niedrigem Bedarf, spricht man von Power to Heat. Da es für die Verwertung solcher Überschüsse kaum andere Möglichkeiten gibt, ist eine niedrige Energieeffizienz eher zu tolerieren.

Kaum Alternativen zur Elektrowärme gibt es oft auch, wenn Prozesswärme bei sehr hohen Temperaturen benötigt wird, etwa für Schmelzöfen.

Sicherheitsaspekte

Elektrowärme gilt oft als sicherer im Vergleich mit der Wärmeerzeugung durch Verbrennungsanlagen. Da keine Flammen entstehen und keine Öffnungen für Luftzufuhr und Abgasabfuhr benötigt werden, wird die Gefahr eines Übergreifens von Flammen vermieden. Allerdings gibt es auch spezifische Gefahren der Elektrowärme:

Siehe auch: Wärme, Prozesswärme, elektrische Energie, Elektroheizung, Infrarotheizung, Elektroheizstab, Elektrodenkessel, Rohrbegleitheizung, Elektrowärmepumpe, Power to Heat
sowie andere Artikel in den Kategorien elektrische Energie, Wärme und Kälte

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