Der klassische Elektroboiler ist meist der größte elektrische Energieverbraucher im Haushalt. Er bezieht seine Energie für die Warmwasserbereitung aus dem Stromnetz. Je nach Warmwasserbedarf kann sich die Energiemenge je nach Nutzer unterscheiden. In der Regel werden etwa 3,5 kWh Strom pro Tag benötigt. Das entspricht etwa 55 Liter heißes Wasser pro Tag bzw. 1.277 kWh Strom pro Jahr. Bei durchschnittlichen Strompreisen von 0,31 €/kWh betragen die jährlichen Warmwassererzeugungskosten 396,02 €.

Der photovoltaische Boiler bezieht seine Energie für die Warmwassererzeugung primär aus der Kraft der Sonne. Die direkt an den Boiler angesteckten Photovoltaikmodule erzeugen Strom, welcher im Boiler über einen Heizstab in Warmwasser umgewandelt wird.

Sind beispielsweise drei Standartphotovoltaikmodule mit je 430 Wp maximaler Leistung (1,29 kWp Photovoltaikgesamtleistung) an einen Boiler angesteckt, so erzeugen diese an einem durchschnittlichen Tag mit wechselndem Wetter etwa 0,7 kWh Energie pro Stunde. Nach 5 Stunden haben die Photovoltaikmodule 3,5 kWh Strom produzieren (5x 0,7 kWh). Der gesamte Strombedarf des Boilers ist damit für diesen Tag gedeckt. Sie müssen keinen Strom aus dem Stromnetz beziehen und Sie haben Ihre Stromkosten für die Warmwasserbereitung an diesem Tag zu 100% gesenkt.
Da die Sonne nicht an an jedem Tag im Jahr scheint, muss an z.B. stark bewölkten Tag das Wasser nachgeheizt werden. Dies kann über das Stromnetz oder beispielsweise über eine bestehende Gas- Öl-, oder Pelletheizung erfolgen.

Die Erfahrung und Simulationen zeigen, dass je nach Nutzerverhalten die Energiekosten für die Warmwasserbereitung mit dem photovoltaischen Boiler um etwa 75% gesenkt werden. Mit anderen Worten: über das Jahr hinweg wird etwa 75% der benötigten Energie kostenlos von den Photovoltaikmodulen bereitgestellt. Entsprechend dem zuvor kalkulierten Beispiel liegen die finanziellen Ersparnisse eines photovoltaischen Boilers gegenüber dem klassischen Elektroboilers etwa 301 € pro Jahr.

Kostenrechnung
Nachfolgend wird eine Wirtschaftlichkeitsrechnung durchgeführt, um die Amortisationszeit in Jahren und die jährliche Rendite zu ermitteln.

Kosten photovoltaischer Hybridboiler: 699 €
Kosten 3x Photovoltaikmodule a 430 Wp: 330 €
Kosten Kabel: 50 €
Kosten Unterkonstruktion: 120 €
Gesamtkosten: 1.199 €
Ersparnisse pro Jahr: 301 €
Amortisationszeit: 3,99 Jahre

Amortisationszeit = Investition / Ersparnisse = 1.199 € / 301 € = 3,99 Jahre

Rendite = Ersparnisse * 100 / Investition = 301 € * 100 / 1.199 € = 25,1 %

Die Amortisationszeit beträgt in diesem Beispiel 3,99 Jahre. Nach dieser Zeit haben Sie Ihr anfängliches Investment eingespart und können ab sofort kostenloses heißes Wasser nutzen. Die Rendite auf Ihr eingesetztes Kapital beträgt 25,1 %!

In der nebenstehenden Grafik wird dargestellt, wie häufig der photovoltaische Hybridboiler über das Stromnetz automatisch nachheizen muss, um das Wasser bei hohem Warmwasserbedarf und gleichzeitig relativ schlechtem Wetter zusätzlich aufzuheizen.

An besonders sonnigen Tagen, wenn der Boiler beispielsweise bereits mittags vollständig aufgeheizt ist, können Sie überschüssigen Strom mit dem fothermo Umschaltgerät in Kombination mit einem Mirkro PV Wechselrichter direkt in Ihr Stromnetz Zuhause einspeisen.

In dem zuvor aufgezeigten Beispiel war der Boiler nach wenigen Stunden Sonnenschein vollständig aufgeheizt. Auch konnte in der Grafik erkannt werden, dass relativ viel Photovoltaikstrom im Sommerhalbjahr nicht genutzt werden konnte. Mit der elektrischen Überschusseinspeisung über das fothermo Umschaltgerät können Sie den erzeugten Photovoltaikstrom des restlichen Tages mit bis zu 800 W in Ihr Hausnetz einspeisen. Pro Jahr würden Sie in diesem Beispiel Ihre Stromkosten nochmals um etwa 104 € Stromkosten senken.

Wenn Sie noch mehr Stromkosten senken möchten, können Sie anstatt drei Photovoltaikmodule vier Photovoltaikmodule verwenden. Damit haben Sie den Vorteil, dass auch an stark bewölkten Tagen das Warmwasser zuverlässig aufgeheizt wird und dass Sie insgesamt mehr überschüssigen Strom in Ihr Hausnetz einspeisen können. Die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung sieht dann wie folgt aus:

Kosten photovoltaischer Hybrdiboiler: 699 €
Kosten 4x Photovoltaikmodule a 430 Wp: 440 €
Kosten Kabel: 70 €
Kosten Unterkonstruktion: 160 €
Kosten Umschaltgerät 169€
Kosten Mirkro PV Wechselrichter 149 €
Gesamtkosten: 1.687 €

Ersparnisse pro Jahr - Boiler: 323 €
Ersparnisse pro Jahr - Überschusseinspeisung: 104 €
Gesamtersparnisse: 427 €
Amortisationszeit: 3,95 Jahre

Amortisationszeit = Investition / Ersparnisse = 1.687 € / 426 € = 3,95 Jahre

In diesem Beispiel mit Überschusseinspeisung in einen Mikro PV Wechselrichter sparen Sie jedes Jahr 427 € Stromkosten. Das sind pro Jahr 126 € mehr als im ersten Beispiel bei der ausschließlichen Nutzung des photovoltaischen Boilers. Nach etwa 4 Jahren sind Ihre ursprüngliche Investition zurückgezahlt und Sie können Ihr selbst erzeugtes kostenloses Warmwasser und Strom nutzen. Die Rendite auf Ihr eingesetztes Kapital beträgt 25,3%. Ganz nebenbei sparen Sie auch etwa 590 kg CO2, verglichen mit Strom aus dem deutschen Strommix (2022).

Rendite = Ersparnisse * 100 / Investition = 426 € * 100 / 1.687 € = 25,3 %

In der nebenstehenden Grafik wird die ins eigene Stromnetzeingespeiste und verbrauchte Energie (grün) im Jahresverlauf dargestellt. Dabei ist zu beachten, dass immer zuerst der photovoltaische Boiler mit Energie versorgt wird und nur die Überschüsse über einen 800 W Mikro PV Wechselrichter ins Stromnetz eingespeist werden.

Vor allem im Sommerhalbjahr gibt es photovoltaische Überschüsse, welche direkt im eigenen Hausnetz verbraucht werden können. Da in den Wintermonaten der Photovoltaikertrag deutlich geringer ist, kommt es während dieser Zeit kaum zu einer Überschusseinspeisung.

In der nebenstehenden Grafik ist schön zu erkennen, dass aufgrund der Überdimensionierung der Photovoltaikmodule im Sommerhalbjahr kaum Energie für die Nachheizung (blau) des Wassers aufgewendet werden muss. Die Photovoltaikmodule decken den Warmwasserbedarf fast vollständig ab. In diesem konkreten Beispiel wird 81 % des jährlichen Warmwasserbedarfs photovoltaisch abgedeckt. Das entricht etwa 16.200 Liter 65 grädiges Wasser.