Wärmepumpe mit Photovoltaik kombinieren

Schnellnavigation:

• Wärmepumpe mit Photovoltaik kombinieren und Eigenverbrauch steigern
• Exkurs: Welche verschiedenen Wärmepumpen gibt es?
• Was sind die Voraussetzungen für eine PV Wärmepumpe?
• Preis-Check: Wie hoch sind die Kosten für eine Wärmepumpe mit Photovoltaik?
• Gibt es staatliche Förderungen für eine PV Wärmepumpe?
• Lohnt sich das? Wie wirtschaftlich sind die Kombi-Anlagen?

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.

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.

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.

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.

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

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.