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20. Juni 2022

Wann macht eine Kombination aus Wärmepumpe und Photovoltaik Sinn?

Symbolbild: Wärmepumpe mit Photovoltaik

Heutzutage steigen die Preise für Gas, Öl und andere Energieträger stetig und gefühlt unendlich an. Dabei stellen solarbetriebene Wärmepumpen eine kostengünstigere und umweltfreundlichere Alternative dar. Die Frage ist nun, ab wann sich die Kombination aus Wärmepumpe und Photovoltaikanlage lohnt. Wärmepumpen werden neben Biomassekesseln für Hausbesitzer immer beliebter. Vergangenes Jahr wurden davon 154.000 Stück neuinstalliert und daraus bestand der Großteil aus sogenannten Luft-Wasser-Wärmepumpen. Wärmepumpen sind neben Stromspeichern eine sehr populäre Ergänzung zur klassischen Solaranlage.

Vorteile durch die Kombination aus Wärmepumpe und PV-Anlage

Neben der Tatsache, dass sie eine umweltfreundlichere Wärmequelle darstellt, erreicht man durch die Kombination aus Wärmepumpe und PV-Anlage einen gesteigerten Autarkiegrad. Dadurch werden Nutzerinnen und Nutzer unabhängiger von den steigenden Energiepreisen. Außerdem wird durch den erhöhten Eigenverbrauchsanteil eine verbesserte Wirtschaftlichkeit der Photovoltaikanlage erzielt, ohne für die Wartung der Anlage selbst sonderliche Zusatzaufwände zu schaffen.

Ab wann passt eine Wärmepumpe?

Das Heizungssystem äquivalent durch die Wärmepumpe zu ersetzen, ist nicht sehr sinnvoll. Im Vorfeld müssen nämlich zuerst allgemeine Gegebenheiten geklärt werden, um das richtige System zu finden. Dazu zählen bauliche und geografische Voraussetzungen. Folgende Fragen um das Haus müssen Sie daher mit „Ja!“ beantworten können, um die Installation einer Wärmepumpe möglich zu machen.

  • Geht es entweder um eine energetische Sanierung oder um einen Neubau mit mindestens aktuellem Effizienzstandard?
  • Steht sonst kein nachhaltig betriebenes Wärmenetz aus Abwärme zur Verfügung?
  • Ist eine Vorlaufreduzierung durch Flächenheizungen auf idealerweise 35°C möglich? (Ist die Vorlauftemperatur über 50°C, dann ist eine Wärmepumpe nicht die richtige Wahl.)
  • Gibt es eine ausreichend große Fläche zur Installation der Wärmepumpe auf dem Grundstück oder auf dem Haus?

Die Kombination aus Wärmepumpe und Photovoltaik-Anlage

Wenn Sie alle Fragen mit „Ja!“ beantworten konnten, geht es weiter. Die künftige Wirtschaftlichkeit der Wärmeproduktion wird nun beeinflusst durch den Dämmstandard des Hauses, die Größe der PV-Anlage und die Ausrichtung des Daches. Logischerweise bietet eine Ost-West-Ausrichtung eine zeitlich gleichmäßigere Stromproduktion als eine nach Süden ausgerichtete Photovoltaikanlage. Trotzdem eignen sich alle Möglichkeiten für diese Form der Wärmeversorgung. Zudem sollte die Solaranlage mindestens so groß sein, wie die elektrische Leistungsaufnahme der Wärmepumpe, wenn nicht sogar deutlich größer.

Einbindung in die PV-Anlage

Die Integration der Wärmepumpe in das System kann grundsätzlich durch die Nutzung eines potenzialfreien Kontaktes am Wechselrichter erfolgen. Ein Relais gibt dabei die Leistung am Wechselrichter für die Wärmepumpe frei. Hierfür muss am Wechselrichter eine Mindestleistung eingestellt werden. Dieser Lösungsansatz ist zwar der einfachste, aber nicht der eleganteste, da der Überschuss an Energie nicht vollständig genutzt wird. Daneben existieren auch kombinierte Komponenten, die über SG-Ready hinausgehen und die Wärmepumpe je nach Leistung der PV-Anlage modulierend steuern können. Hierfür sind keine zusätzlichen Komponenten nötig. Weitere Wärmequellen, die mit Solarstrom versorgt werden können sind folgende.

  • Heizungswärmepumpen
  • Heizstäbe
  • Brauchwasserwärmepumpen
  • Infrarotheizungen

Was bringt ein Energiemanagementsystem?

Um die Wärmepumpe modulierend regeln zu können, ist ein Energiemanagementsystem (EMS) nötig. Dies bedeutet, dass die Wärmepumpe  mit der Energieerzeugung der Photovoltaikanlage verbunden und gesteuert wird. Dabei wird hauptsächlich der überschüssige Strom der PV-Anlage genutzt. Für die Wärmepumpe bedeutet das, dass sie je nach Anlagengröße und ohne bedeutsame Zusatzmaßnahmen zu 45 – 60% durch den Strom vom eigenen Dach betrieben werden kann. Dadurch steigert sich der gesamte Eigenverbrauch in der Regel um 10 – 15%. Das hat zur Folge, dass auch weniger Strom zu niedrigen Preisen in das öffentliche Stromnetz eingespeist werden muss. In jedem Fall ist allerdings empfehlenswert, dass man seine individuelle Ausbeute selbst durchkalkuliert.

Warum ist die Effizienz entscheidend für die Wirtschaftlichkeit?

Die sogenannte Jahresarbeitszahl (JAZ) gibt den Schnitt aller COP-Werte des Jahres an. Je größer der Temperaturhub der Wärmepumpe ist, desto mehr Strom benötigt der Kompressor selbst. Deshalb erhofft man sich immer niedrige Temperaturen im Vorlauf. Außerdem läuft die Wärmepumpe insgesamt ineffizienter, je kälter die Außentemperatur ist. Aus diesen Gründen sollte man vor dem Kauf der Wärmepumpe besonders auf die COP-Werte bei niedrigen Außentemperaturen achten. Je effizienter die Wärmepumpe also arbeitet, desto weniger zusätzliche Energie wird benötigt und desto mehr Strom aus der eigenen PV-Anlage bleibt übrig für den Eigenverbrauch.

Beispielrechnung:

Wir nehmen hier an, dass ein Haus insgesamt 9.000 kWh Wärmeenergie braucht und gehen von den unten aufgeführten Jahresarbeitszahlen aus. Diese hat Einfluss auf den Jahresstromverbrauch. Außerdem liegen unterschiedliche Jahreskosten bei zugekauftem Strom und bei eigenproduziertem Strom vor.

Beispielrechnung für eine Wärmepumpe mit Photovoltaik
*Bei 22 ct/kWh Wärmepumpenstrom
**Bei 50% Eigenversorgung (ca. 6-10 ct/kWh) und 32 ct/kWh Haushaltsstrompreis

Wie gesagt ist es essenziell, jeden Fall individuell zu betrachten und selbst auszukalkulieren. Sie können ebenfalls die PV-Anlage und den Wärmepumpentarif für die Errechnung verwenden. Dafür wäre allerdings ein Stromzähler in Kaskadenschaltung nötig, der zusätzliche Aufwände für den Messstellenbetrieb verursachen würde. Zu beachten ist außerdem, dass für beide Tarife der gleiche Versorger gewählt werden muss. Allgemein kann also behauptet werden, dass die Kombination aus Wärmepumpe und Photovoltaikanlage rentabel ist, wenn sie wirtschaftlich betrieben wird.

Fördermöglichkeiten für Wärmepumpen mit Photovoltaik

Nachhaltige Energielieferanten, die fossile Heizungen ersetzen, werden grundsätzlich fast immer gefördert. Bei der ‚Förderung Heizungstausch‘ erstattet das BAFA bis zu 50% der förderfähigen Kosten zurück. Daneben gibt es noch andere Förderprogramme. Eine Recherche kann darüber Aufschluss geben.

Fazit

Mittlerweile gibt es keine Argumente mehr, um an fossilen Brennstoffen festzuhalten. Die Kosten dafür steigen kontinuierlich und die Umwelt leidet unter ihnen. Auf der einen Seite wird also CO2 besteuert und auf der anderen Seite wird der Ausbau von nachhaltigen Wärmepumpen gefördert. Trotzdem werden von 929.000 neuinstallierten Heizungen im Jahr 2021 knapp ¾ mit fossilen Brennstoffen betrieben. Wer sich aber unabhängiger, nachhaltiger und langfristig wirtschaftlicher versorgen will, sollte definitiv auf eine Wärmepumpe mit Photovoltaik umsteigen.

Wenn Sie nun weitere Fragen zu diesem Thema haben oder Ihren ganz persönlichen PV-Traum in Erfüllung bringen möchten, können Sie uns jetzt ganz einfach kontaktieren.

Über Donau Energietechnik

Wir sind Spezialisten für Photovoltaikanlagen und Energiespeichersysteme mit 15 Jahren Erfahrung. Voller Enthusiasmus setzen wir uns für den Erfolg der erneuerbaren Energien ein.

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