Wärmepumpe mit Photovoltaik kombinieren

9. Juni 2021
Mit einer Wärmepumpe lässt sich der von der Photovoltaikanlage produzierte Solarstrom zur Wärmeproduktion nutzen. Aber wie genau funktioniert das? Und was sind die Voraussetzungen für eine PV Wärmepumpe? Dieser umfangreiche Ratgeber macht nicht nur einen Kosten-Check und informiert über finanzielle Fördermöglichkeiten, sondern verrät auch, ob sich die Kombination aus Wärmepumpe und Photovoltaik-Anlage wirklich rechnet.
Dieser Artikel wurde von
Thorben Frahm für www.Solaranlagen-Portal.com verfasst.
Jetzt Fachbetriebe für Ihr Projekt finden
  • Fachbetriebe vor Ort finden
  • Mit einer Anfrage bis zu 5 Angebote erhalten
  • Garantiert einfach, kostenlos und unverbindlich!
PhotovoltaikHeizen mit PhotovoltaikWärmepumpe mit Photovoltaik

Wärmepumpe mit Photovoltaik – Funktion, Kosten & Vorteile im Überblick

Warum ist eine Wärmepumpe mit Photovoltaik die ideale Lösung?

  • die PV-Anlage liefert günstigen Solarstrom für die Wärmepumpe.
  • die Eigenverbrauchsquote steigt und verbessert die Wirtschaftlichkeit der PV-Anlage.
  • der Solarstromspeicher sorgt dafür, dass der Strom auch dann genutzt wird wenn gerade kein Strom produziert wird (z.B. abends und im Winter).
  • der selber produzierte Solarstrom ist umweltfreundlich und leistet einen Beitrag zum Klimaschutz.
  • die Stromkosten und Heizkosten werden gesenkt.


Schnellnavigation:

Wärmepumpe mit Photovoltaik kombinieren und Eigenverbrauch steigern

Eigenverbrauch spielt eine große Rolle für die Wirtschaftlichkeit einer Photovoltaikanlage. Aufgrund der aktuell sehr niedrigen Einspeisevergütung lohnt es sich kaum noch, den erzeugten Solarstrom ins öffentliche Netz einzuspeisen. Deutlich rentabler ist es, möglichst viel erzeugten Strom selber zu verbrauchen. Das gelingt vor allem durch den Einsatz eines integrierten Solarstromspeichers, der einen zeitversetzten Stromverbrauch ermöglicht. Aber auch ein angepasstes Nutzerverhalten und eine optimale Stromregulierung durch einen Energiemanager können den Eigenverbrauch wesentlich steigern. Eine weitere, äußerst effiziente Möglichkeit, den Eigenverbrauch zu erhöhen: eine Wärmepumpe mit Photovoltaik kombinieren.

Sie können mit einer Photovoltaikanlage gekoppelt und dann zum Heizen, Kühlen und zur Warmwasserbereitung genutzt werden. Dieses Hybridsystem arbeitet besonders klimafreundlich und effizient. Dennoch reicht der Solarstrom in der Regel nicht aus, um eine Wärmepumpe allein durch eine PV-Anlage zu betreiben. Hilfreich ist hier die Kombination mit einem Solarstromspeicher. Bei einem gut gedämmten Haus, einer optimalen Dimensionierung von Photovoltaik-Anlage und Wärmepumpe und einem Solarstromspeicher kann die Wärmepumpe gerade im Sommer bei hoher Sonneneinstrahlung nahezu vollständig von der PV-Anlage betrieben werden.

Gut zu wissen: Während eine Elektroheizung den Strom 1:1 in Wärme umwandelt, kann eine moderne Wärmepumpe aus 1 Kilowattstunde Strom (kWh) mehr als 4 kWh Wärme gewinnen. Dieses Verhältnis zwischen nutzbarer Wärmeleistung und zugeführter elektrischer Leistung bezeichnet man als Jahresarbeitszahl (JAZ). Eine Wärmepumpe mit einer JAZ von 4 würde grob dargestellt z.B. nur 4.000 kWh Strom benötigen, um einen Wärmebedarf von 16.000 kWh zu decken.

Exkurs: Welche verschiedenen Wärmepumpen gibt es?

Die Wärmepumpe hat sich in den letzten Jahrzehnten zu einem sehr effizienten und weit verbreiteten Heizsystem entwickelt. Laut Bundesverband Wärmpumpe e.V. werden Wärmepumpen heutzutage in jedem dritten Neubau installiert. Ihre größten Vorteile sind

  • ihre Effizienz,
  • ihr hoher Wirkungsgrad und
  • ihre Umweltfreundlichkeit.

Um die natürliche Wärme aus Luft, Wasser und Erde zu nutzen, benötigt die Wärmepumpe Strom für Antrieb und Pumpe. Anders als zum Beispiel eine Elektroheizung verwendet die Wärmepumpe den Strom aber nicht, um Wärme zu erzeugen, sondern, um der Umgebung kostenlose Wärme zu entziehen. Das bedeutet nicht nur sehr niedrige Heizkosten, sondern auch eine gute CO2-Bilanz. Es gibt verschiedene Arten an Wärmepumpen – jeder dieser Wärmepumpen ist mit einer Photovoltaikanlage koppelbar.

Wärmepumpe

Umgebungswärme

Vorteile

Nachteile

Voraussetzungen

Luft-Luft-Wärmepumpe mit Photovoltaik

Abwärme der Lüftungsanlage

günstigste Wärmepumpen-Art; keine großen baulichen Maßnahmen und Genehmigungen; keine Heizkörper nötig

geringe Leistungszahl, die von der Außentemperatur abhängig ist

nur in Passiv- oder Niedrigenergiehäusern mit Lüftungsanlage einsetzbar

Luft-Wasser-Wärmepumpe mit Photovoltaik

Umgebungsluft

niedrige Anschaffungskosten; keine großen baulichen Maßnahmen und Genehmigungen

geringere Leistungszahl im Vergleich zur Sole-Wasser-Wärmepumpe

Sole-Wasser-Wärmepumpe mit Photovoltaik

Erdwärme

sehr hohe Effizienz

Bohrungen für die Erdsonden teuer und genehmigungspflichtig; bei Flächenkollektoren viel Grundfläche notwendig

Erdbohrungen in 10 bis 100 Meter Tiefe (Erdsonden) oder großes Grundstück (Flächenkollektoren)

Wasser-Wasser-Wärmpumpe mit Photovoltaik

Grundwasser

sehr hohe Effizienz

genehmigungspflichtig; sehr hohe Anschaffungs- und Erschließungskosten

Bohrung für Brunnen

Was sind die Voraussetzungen für eine PV-Wärmepumpe?

Die baulichen Voraussetzungen für die Wärmepumpen sind unterschiedlich und so lässt sich nicht jede Wärmepumpe in jedem Haus bzw. auf jedem Grundstück installieren. Darüber hinaus gilt es für das Hybridsystem aus Wärmepumpe mit Photovoltaikanlage bestimmte Gesichtspunkte zu berücksichtigen:

  • Wärmepumpen rechnen sich vor allem für Neubauten oder für gut gedämmte, sanierte Altbauten.
  • Idealerweise ist das Haus mit Flächenheizungen, wie etwa Fußbodenheizungen, ausgestattet. Diese arbeiten mit niedrigen Vorlauftemperaturen von etwa 30 bis 40° C. Um diese mit ausreichend Wärme zu versorgen, reicht eine geringe Heizleistung von 5 bis 8 Kilowatt.
  • Für ein effizientes Hybridsystem muss im ersten Schritt die Heizlast des Hauses bestimmt werden. Diese bildet die Grundlage für die benötigte Anschlussleistung der Wärmepumpe.
  • Die Dimensionierung der PV-Anlage wird dann im nächsten Schritt entsprechend der Leistung der Wärmepumpe ausgelegt. Als Faustregel gilt: Leistung der PV-Anlage = Anschlussleistung der Wärmepumpe x 3

Bei einem Hybridsystem aus Wärmepumpe mit Photovoltaik handelt es sich um ein komplexes Energiesystem aus verschiedenen Bausteinen. Um energieeffizient arbeiten zu können, müssen alle Komponenten aufeinander abgestimmt und richtig dimensioniert sein:

  • Photovoltaikanlage: Die PV-Anlage nutzt die Sonnenenergie zur Erzeugung von Strom. Der Solarstrom fließt ins öffentliche Hausnetz und wird dort für die verschiedenen Verbraucher verwendet. Ist Solarstrom übrig, wird dieser gespeichert und/oder zum Betrieb der Wärmepumpe eingesetzt.
  • Solarstromspeicher: Der Batteriespeicher speichert überschüssigen Solarstrom und stellt ihn für einen zeitversetzten Verbrauch zur Verfügung – entweder für die unterschiedlichen Verbraucher im Haus oder für die Wärmepumpe.
  • Wärmepumpe: Die Wärmepumpe besteht im Grunde aus drei Bestandteilen: der Wärmequellenanlage, der eigentlichen Wärmepumpe sowie dem Wärmeverteilsystem. Die Wärmepumpe wandelt den Solarstrom in Wärme um. Diese wird zum Heizen und zur Warmwasserbereitung genutzt und/oder im Warmwasser- und Pufferspeicher gespeichert.
  • Pufferspeicher: Der Pufferspeicher speichert überschüssige Wärme und gibt diese bei Bedarf ans Heizungssystem ab. Kann der Heizwärme- und Warmwasserbedarf aus den Speichern gedeckt werden, kann die Wärmepumpe in dieser Zeit pausieren und benötigt keinen Strom.
  • Wechselrichter: Der Wechselrichter ist die entscheidende Schnittstelle und Steuereinheit zwischen Photovoltaikanlage und Wärmepumpe. Sie wechselt nicht nur den Gleichstrom der Photovoltaikanlage in Wechselstrom um, sondern managt auch den Energieüberschuss.
  • Smart-Meter oder Energie-Management-System: Statt des Wechselrichters kann ein elektronischer Stromzähler (Smart-Meter) oder ein spezielles Energie-Management-System als zentrale Steuereinheit fungieren.

Preis-Check: Wie hoch sind die Kosten für eine Wärmepumpe mit Photovoltaik?

In puncto laufende Kosten bzw. Nebenkosten überzeugt eine PV Wärmepumpe als optimale Kostenbremse.

  • Eine Photovoltaikanlage nutzt die Sonnenenergie und wandelt sie in Solarstrom um. Ihre Stromrechnung wird also deutlich gesenkt.
  • Eine Wärmepumpe ist äußerst energieeffizient. Ihre Heizkosten sinken rapide, Brennstoffkosten entfallen komplett.
  • Ein Hybridsystem aus Wärmepumpe mit Photovoltaik senkt so sowohl Ihre Stromkosten als auch Ihre Heizkosten.

Aber was ist mit den Anschaffungskosten? Diese hängen stark vom Modell, von der Leistung, von der Größe usw. ab, deshalb lässt sich hier kein allgemeingültiger Preis nennen. Die folgende Tabelle mit den aufgelisteten Kostenpunkten dient daher zur groben Orientierung.

Kostenfaktor

Preis

Photovoltaikanlage (Preis abhängig von Dachfläche und Leistung)

  • kleines Dach (ca. 25 m² Dachfläche, 3 Kilowatt Peak (kWp) Leistung) = ca. 5.500 Euro
  • mittelgroßes Dach (ca. 50 m², 6 kWp Leistung) = ca. 9.000 Euro
  • großes Dach (ca. 70 m², 9 kWp Leistung) = ca. 13.000 Euro
  • Insgesamt: 1.300 - 1.700 Euro pro kWp Leistung
  • Was kostet eine Photovoltaikanlage?

Solarstromspeicher* (Preis abhängig von der nutzbaren Speicherkapazität)

  • bis zu 5 kWh = 1.747 Euro/Kilowattstunde Speicherkapazität
  • 5 bis 10 kWh = 1.348 Euro/Kilowattstunde
  • 10 bis 200 kWh = 1.212 Euro/Kilowattstunde
  • Was kostet ein Solarstromspeicher?

Wärmepumpe (inkl. Erschließungskosten; Preis abhängig von Anschlussleistung)

  • Luft-Luft-Wärmepumpe = ca. 7.000 bis 10.000 zzgl. Kosten für die Lüftungsanlage**
  • Luft-Wasser-Wärmepumpe = ca. 10.000 bis 18.000 Euro
  • Wasserwärmepumpe = ca. 15.000 bis 22.000 Euro
  • Erdwärmepumpe (mit Flächenkollektoren) = ca. 14.000 bis 19.000 Euro
  • Erdwärmepumpe (mit Erdsonden) = ca. 20.000 bis 25.000 Euro
  • Für Wärmepumpen vergibt das BEG Förderungen als Zuschuss in Höhe von 35 - 45% der Anschaffungskosten

Pufferspeicher (Preis abhängig von der Größe und Verwendung)

  • ca. 500 bis 2.000 Euro

Smart-Meter (Preis abhängig von Anbieter und Modell)

  • ca. 50 bis 100 Euro

Energie-Management-System (Preis abhängig von Modell und Verwendung)

  • ca. 500 bis 1.000 Euro

* Vgl. Untersuchungsbericht der RWTH Aachen („Speichermonitoring 2019“)

Gibt es staatliche Förderungen für eine PV Wärmepumpe?

Mit staatlichen Förderungen lassen sich die Anschaffungskosten deutlich reduzieren. Folgende Fördermöglichkeiten haben Sie:

Anbieter

Förderprogramm

Was wird gefördert?

Förderung

Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA)

Bundesförderung effiziente Gebäude (BEG)

Einbau von effizienten Wärmepumpen

Der Fördersatz liegt für Wärmepumpen bei 35%, geht der Einbau der Wärmepumpe mit dem Austausch einer Ölheizung einher, liegt der Fördersatz sogar bei 45%

Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW)

Erneuerbare Energien – Standard (270)

Anlagen zur Erzeugung von Strom und Wärme (Photovoltaik und Wärmepumpe)

Zinsgünstiger Förderkredit über bis zu 100% der Investitionskosten

Lohnt sich das? Wie wirtschaftlich sind die Kombi-Anlagen?

Keine Frage: Für das Klima ist die Kombination aus Photovoltaikanlage und Wärmepumpe hervorragend.

Finanziell stellt sich die Lage ein wenig komplexer dar: zum einen gibt es für Wärmepumpen spezielle Heizstromtarife. Sie sind im Schnitt 6-7 Cent günstiger als der Haushaltsstrompreis, also derzeit (2021) ungefähr bei 24 Cent.

Eine Photovoltaikanlage hat ohne Speicher Stromgestehungskosten von 7-12 Cent pro Kilowattstunde. Mit Stromspeicher liegen diese Kosten zwischen 16-40 Cent pro Kilowattstunde.

Benötigt die Wärmepumpe 4.000 Kilowattstunden im Jahr und die Photovoltaikanlage übernimmt einen Anteil von 30% der Energiebereitstellung, so stellt sich die Rechnung folgendermaßen dar:

* 4.000 Kilowattstunden Bedarf durch Wärmepumpe mit Haushaltsstrom (31 Cent): 4.000 kWh/a * 0,31 Cent/kWh = 1240 Euro im Jahr

* 4.000 Kilowattstunden Bedarf durch Wärmepumpe mit Wärmepumpentarif (24 Cent): 4.000 kWh/a * 0,24 Cent/kWh = 960 Euro im Jahr

* 4.000 Kilowattstunden Bedarf durch Wärmepumpe, davon 1.200 kWh durch PV-Anlage: 2.800 kWh/a * 0,31 Cent/kWh + 1.200 kWh/a * 0,09 Cent/kWh (Stromgestehungskosten) = 976 Euro im Jahr.

Viele Netzbetreiber bieten keine gleichzeitige Nutzung von Wärmepumpentarif & Solarstrom an bzw. entscheiden sich viele Anlagenbetreiber gegen eine solche Kombination, deshalb rechnen wir die PV-Wärmepumpenkombination mit Haushaltsstrom. Der Wärmepumpentarif ist hier ein wenig günstiger als die PV-Wärmepumpe-Kombination, allerdings entstehen bei einem Wärmepumpentarif zusätzliche Kosten für weitere Zähler und Technik (circa +100 Euro im Jahr). Außerdem darf man die Betrachtung nicht nur auf die Wärmepumpe verengen: die verbleibende Leistung der PV-Anlage betreibt zusätzlich viele weitere Geräte im Haushalt.

Vor allem, wenn Sie schon Betreiber einer eigenen PV-Anlage sind oder wenn Sie bereits eine Wärmepumpe besitzen, rechnet es sich, das System entsprechend um eine Wärmepumpe oder eine Photovoltaik-Anlage zu ergänzen und so die Symbiose clever zu nutzen. Besonders im energieeffizienten Neubau ist eine Wärmepumpe mit Photovoltaik ein perfektes Team.

Weiterlesen zum Thema "Eigenverbrauch Photovoltaik durchrechnen"

Erfahrungen & Fragen zum Thema Wärmepumpe mit Photovoltaik

Warmwasserwärmepumpe mit Photovoltaikanlage betreiben

Ich möchte eine kompakte Warmwasserwärmepumpe kaufen, die eine Leistungsaufnahme von rund 600 Watt hat. Wie viel kWp muss eine Photovoltaikanlage haben, damit der Strom zum Betrieb der Wärmepumpen auch im Winter gedeckt ist?
Antwort von BlueClean Solar

Sie werden leider nie eine 100% Deckung erreichen, da die Wärmepumpe evtl auch in der Nacht laufen wird. Sie können aber über eine intelligente Regelung die Wärmepumpe so ansteuern, dass sie nur läuft, wenn mir als 600W Überschuss zur Verfügung stehen.

Wärmepumpe mit Photovoltaik nachrüsten

Habe eine Wärmepumpe als Heizung in unserem Haus (2017) und möchte nun Photovoltaik nachrüsten. Von Senec ist mir eine Lösung mit Speicher (10kWh) mit ca. 50m² Modulen 9860 kWh) angeboten worden. Dazu noch die Cloud mit 3000 kWh für knapp 36€ pro Monat. Das ganze soll nun brutto 31000€ kosten. Das Dach ist Ost / West ausgerichte (Giebel Südseite) und hat eine Dachneigung von 38Grad. Stromverbrauch ist derzeit zwischen 9-10000 KWh. Davon ca. 5-7000 kWh reine Stromkosten. Aufgrund einer Poolplanung erhöht sich dann der Verbrauch noch etwas. Können Sie mir hier einen Tipp geben oder einen alternativen Anbieter ? Standort Villingen-Schwenningen
Antwort von TRIVERSO GmbH & Co.KG

Cloud-Lösungen sind nichts anderes als "versteckte" Stromtarife mit einer Preisbindung von 6 Monaten. Was in der Zukunft passiert dürfte klar s ein. Analog den Wärmepumpentarifen werden auch die Preise für die Cloud bald deutlich erhöht.

Der Preis für eine 10 kWp-Anlage mit 10 kWh Batterie liegt bei uns bei ca. 19500€ netto zzgl. MwSt. Von daher sind 31.000 EURO Wucher.

Wärmepumpe mit Photovoltaik kombinieren

Wir wollen unsere Heizung sanieren. Aktuell heizen wir mit Öl, wir überlegen eventuell auf Wärmepumpe in Kombination mit Fotovoltaik zu investieren. Leider konnte mir bis jetzt niemand sagen ob die bei uns in Frage kommt und auf welche Kosten wir einstellen müssen. Ich hoffe mir kann hier jemand weiterhelfen.
Antwort von Schönherr e. K.

Die Kombination von Wärmepumpe und Photovoltaik ist  ist eine effiziente Möglichkeit  die Sonnenenergie zum Heizen über die Stromerzeugung  zu nutzen .
Moderne Wärmepumpen- Regelungen können heute die Sonne nutzen und speichern - genau dann wenn sie zur Verfügung steht- völlig automatisch.  Für eine eingehende detaillierte Beratung bis zur Beantragung der Fördermittel stehe ich Ihnen gern zur Verfügung

Eigene Frage stellen

Sie haben eine Frage?

HausCo Logo
Experten und Fachbetriebe beantworten kostenlos Ihre Fragen zum Thema Solaranlagen
Jetzt Frage stellen