Prinzip der Widerstandsheizung
Dass man mit Strom überhaupt heizen kann, beruht auf dem Gesetz des elektrischen Widerstands. Es wird nach seinem Entdecker auch das Ohmsche Gesetz genannt. Auch die physikalische Einheit, die für den Widerstand eines elektrischen Leiters verwendet wird, ist das Ohm. 1 ? entspricht dabei 1 V/A (Volt pro Ampere).
Wirkprinzip des elektrischen Widerstands
Stromfluß beruht auf der Bewegung von Elektronen. Jeder Leiter setzt der Bewegung der Elektronen aber einen bestimmten Widerstand entgegen. Das führt dazu, dass ein Teil der Energie nicht mehr weitertransportiert wird, sondern in Wärmeenergie umgewandelt wird.
Die Widerstandswerte einzelner Stoffe sind unterschiedlich. Auch der Querschnitt des Leiters spielt dabei eine wichtige Rolle. Darüber hinaus hat auch die Temperatur einen Einfluss auf die Höhe des Widerstands eines Leiters.
Durch entsprechende Konstruktion werden Leiter erzeugt, die einen besonders hohen Widerstand aufweisen. Das können folgende Bauteile sein:
- Heizleiter (ein einfacher, hochohmiger Draht)
- Heizwendel (ein gewendelter Draht, der dadurch einen höheren Widerstand hat)
- Heizband
- Heizmanschette
- Heizband
- Heizregister
- oder spezielle Widerstandselemente
Effizienz
Die Umwandlung des angelegten Stroms in Wärme erfolgt beinahe verlustfrei. Stromheizungen sind also durchaus effizient. Dass Stromheizungen ineffizient arbeiten würden stimmt also physikalisch gesehen keinesfalls. Man muss bei Stromheizungen allerdings immer den Gesamtwirkungsgrad beachten.
Andere Möglichkeiten
Speicherheizungen
Nicht jede Elektroheizung ist eine Widerstandsheizung. Neben den Direktheizungen gibt es auch Speicherheizungen (etwa die Nachtspeicherheizung). Hier können auch Speicherverluste auftreten, die physikalisch und technisch berücksichtigt werden müssen.
Wärmepumpe
Auch die Wärmepumpe setzt Strom ein, um Wärme zu gewinnen. Das Wirkprinzip ähnelt hier aber eher einem Kühlschrank: Einem Medium (Luft, Grundwasser oder dem Erdboden) wird Wärme entzogen, so wie der Kühlschrank das mit den in ihm enthaltenen Lebensmitteln tut.
Die Wärme wird dann an die Luft oder an eine Flüssigkeit abgegeben. Im Idealfall, etwa bei sorgfältig konstruierten Geothermieanlagen, kann die Wärmeausbeute durchaus ein Vielfaches der eingesetzten elektrischen Energie betragen.
Strahlungsheizungen
Bei Strahlungsheizungen, wie der Infrarotheizung wird ebenfalls Strom in Wärmeenergie umgewandelt. Hier wird aber nicht Konvektionswärme erzeugt, sondern Wärmestrahlung, ähnlich der wärmenden Strahlung der Sonne, wenn sie auf die Erde trifft.
Die Effizienz von Strahlungsheizungen ist enorm hoch – sie beträgt etwa das 2,5fache einer modernen Gas-Brennwertheizung. Technisch gesehen ist die Strahlungsheizung also eine der fortschrittlichsten und zukunftsweisenden Technologien, um einen Raum zu erwärmen.
Problematisch ist hier nur die Ökobilanz beim Heizen mit Strom. Für die Beurteilung der gesamten Effizienz muss auch die Effizienz bei der Stromgewinnung mit eingerechnet werden, daneben hat die Stromgewinnung durchaus einige nachteilige ökologische Effekte.
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