Wärmepumpe mit Photovoltaik kombinieren

Wärmepumpen sind ein zukunftsfähiges und klimafreundliches Heizungssystem. Allerdings benötigen sie zum Betrieb Strom. Da liegt es nahe, über die Kombination von Wärmepumpe und Photovoltaik nachzudenken: Denn der eigene Solarstrom kann eine Wärmepumpe antreiben. So senken Sie Ihre Stromkosten nachhaltig. Auch beim Kauf des Hybridsystems sparen Sie mit Fördergeldern viel Geld. Erfahren Sie, wie das geht!
Gina Doormann
Artikel von
Gina Doormann für www.solaranlagen-portal.com

Veröffentlicht am 31 Mai 2024

Photovoltaik Heizen mit Photovoltaik Wärmepumpe mit Photovoltaik
Jetzt Fachbetriebe für Ihr Projekt finden
  • Fachbetriebe vor Ort finden
  • Mit einer Anfrage bis zu 5 Angebote erhalten
  • Garantiert einfach, kostenlos und unverbindlich!

Wärmepumpe mit Photovoltaik – Funktion, Kosten & Vorteile im Überblick

Wärmepumpe mit Photovoltaik: Inhalt

Warum sind Photovoltaik & Wärmepumpe eine gute Lösung?
  • Die PV-Anlage liefert günstigen PV-Strom für die Wärmepumpe.
  • Die Eigenverbrauchsquote steigt und verbessert die Wirtschaftlichkeit der PV-Anlage
  • Wird ein Solarstromspeicher eingesetzt, sorgt dieser dafür, dass der Photovoltaik-Strom auch dann genutzt wird, wenn gerade kein PV-Strom produziert wird (z. B. abends).
  • Der selbst produzierte Solarstrom ist umweltfreundlich und leistet einen Beitrag zum Klimaschutz.
  • Die Stromkosten und Heizkosten werden dauerhaft gesenkt.
  • Schon beim Kauf mit Förderungen tausende Euro sparen.

Wärmepumpe mit Photovoltaik kombinieren und Eigenverbrauch auf bis zu 80 Prozent steigern

Eigenverbrauch spielt eine große Rolle für die Wirtschaftlichkeit einer Photovoltaikanlage. Aufgrund der relativ niedrigen Einspeisevergütung lohnt es sich kaum noch, den erzeugten Solarstrom ins öffentliche Netz einzuspeisen. Viel mehr lohnt sich eine Solaranlage, wenn Hausbesitzer möglichst viel erzeugten Strom selbst verbrauchen. Denn dann können sie diese Energie an teurem Netzstrom einsparen. Das gelingt vor allem durch den Einsatz eines Solarstromspeichers, der einen zeitversetzten Stromverbrauch ermöglicht. Aber auch ein angepasstes Nutzerverhalten und eine optimale Stromregulierung durch einen Energiemanager können den Eigenverbrauch wesentlich steigern. Wenn Sie eine Wärmepumpe mit Photovoltaik betreiben, erhöht auch dieser Abnehmer den Eigenverbrauch. 

  • Tipp: Alternativ oder zusätzlich können Sie auch Solarthermie mit Wärmepumpen kombinieren. Diese werden dann durch solare Umweltwärme unterstützt.

Wärmepumpen können mit Photovoltaik gekoppelt und dann zum Heizen, Kühlen und – indirekt mit Heizspirale – zur Warmwasserbereitung genutzt werden. Dieses Hybridsystem arbeitet besonders klimafreundlich und effizient. Dennoch reicht der eigene Solarstrom in der Regel nicht aus, um eine Wärmepumpe allein durch eine PV-Anlage zu betreiben. Denn ohne Speicher sind nur etwa 20 bis 30 Prozent der Energie selbst nutzbar.

Hilfreich ist hier die Kombination mit einem Solarstromspeicher. Ist dieser korrekt dimensioniert, so können etwa 60 bis 80 Prozent der Solarenergie selbst verbraucht werden. Dieser Prozentsatz ist dann auch an Wärmepumpenstrom einsparbar. 

Bei einem gut gedämmten Haus, einer optimalen Dimensionierung von Photovoltaik-Anlage und Wärmepumpe und einem passenden Solarstromspeicher kann demzufolge die Wärmepumpe 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.

Was mit Ihren Voraussetzungen geht – Überblick

➤ Sie heizen fossil mit Gas oder Öl. Stattdessen möchten Sie nun Photovoltaik mit einer Wärmepumpe betreiben.

➩ Sie haben im Grunde zwei Optionen: Entweder Sie werten Ihre Ölheizung oder Gasheizung mit Brennwerttechnik auf und machen daraus eine Wärmepumpe-Hybridheizung. Beim Strombedarf der Wärmepumpe unterstützt die Photovoltaikanlage.

Die zweite Option ist, dass Sie sich komplett von Ihrem fossilen Heizungssystem trennen und nur noch eine Wärmepumpe mit Photovoltaik betreiben. Dieses System ist in all seinen Bestandteilen förderfähig.

➤ Sie heizen aktuell mit einer Wärmepumpe. Ihre Überlegung ist, Photovoltaik und eventuell einen Speicher nachzurüsten.

➩ Wenn es Ihr Wunsch ist, einen größeren Anteil Ihres Strombedarfs durch Solarstrom zu decken, ist die Kombination mit einer Photovoltaikanlage sinnvoll. Mit einem Stromspeicher sind sogar bis zu 80 Prozent Eigenverbrauch möglich. Wenn das Gesamtsystem durch einen Fachbetrieb richtig dimensioniert wird, haben Sie beim Zukauf von Wärmepumpenstrom Einsparpotenzial. 

➤ Sie betreiben eine Photovoltaikanlage. Nun möchten Sie auch eine Wärmepumpe haben.

➩ Sie können diese Systeme insofern ergänzen, dass die PV-Anlage einen Teil des Strombedarfs der Wärmepumpe deckt. Allerdings sollten Sie keinesfalls eine Wärmepumpe anschaffen, wenn Sie damit vor allem den Eigenverbrauch an Strom erhöhen möchten. Das wird sich nicht rechnen.

Wie funktioniert das Prinzip Wärmepumpe mit PV-Anlage?

Funktionsweise von Photovoltaikanlagen

PV-Anlage für Wärmepumpe: Funktion einer PV-Anlage

Photovoltaik für Wärmepumpe: Funktionsweise und Aufbau. | Grafik: www.co2online.de

Solaranlagen wandeln die eintreffende Sonneneinstrahlung in elektrischen Strom um. Um den optimalen Photovoltaik-Ertrag zu erzielen, sind die Dachausrichtung und die Dachneigung relevant. Im Winter liefern PV-Anlagen weniger Strom als im Sommer.. 

PV-Anlagen erzeugen Gleichstrom. Der Wechselrichter wandelt ihn in Wechselstrom. Dieser dient dem Betrieb verschiedener Haushaltsgeräte, aber auch Wärmepumpen.

Funktionsweise von Wärmepumpen

Wärmepumpe mit PV betreiben: Funktionsprinzip Wärmepumpe

Wärmepumpe mit PV-Anlage: Vor allem der Stromverbrauch am Kompressor beeinflusst die Höhe des Wirkungsgrads einer Wärmepumpe. | Grafik: © Heizungsfinder

Die Funktion einer Wärmepumpe besteht daraus, Umweltwärme oder auch Umweltenergie aus Luft, Grundwasser oder Erdreich aufzunehmen und als Heizenergie nutzbar zu machen. Physikalische Prozesse, vor allem Verdichten und Verdampfen, bringen die Energie aus der Umwelt auf eine Temperatur, die zum Heizen geeignet ist. Für diesen Prozess benötigt die Wärmepumpe Strom – entweder von der Solaranlage oder aus dem Stromnetz.

Die Herkunft des Stroms hat direkte Auswirkungen auf die Heizkosten: Energie vom eigenen Dach reduziert die Ausgaben und schont die Umwelt. Handelt es sich hingegen um Netzstrom, bestimmen Energieversorger die Preise und die Herkunft des Stroms. 

Die Wärmepumpe hat sich in den letzten Jahren zu einem sehr effizienten und weit verbreiteten Heizsystem entwickelt. Laut Bundesverband Wärmepumpe e. V. sind in Deutschland bereits mehr als eine Million Wärmepumpen im Einsatz. Die größten Vorteile dieses regenerativen Heizungssystems sind: 

  • hohe Effizienz
  • hoher Wirkungsgrad
  • Umweltfreundlichkeit
  • erfüllt auch zukünftige gesetzliche Anforderungen
  • Unabhängigkeit von fossilen Brennstoffen

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 direkt Wärme zu erzeugen, sondern um der Umgebung Wärme zu entziehen. Das bedeutet nicht nur sehr niedrige Heizkosten, sondern auch eine gute CO₂-Bilanz. Es gibt verschiedene Arten an Wärmepumpen – jede von ihnen ist mit einer Photovoltaikanlage koppelbar.

Die folgende Tabelle gibt einen Überblick:

Wärmepumpentyp und UmgebungswärmeVorteileNachteileVoraussetzungen
Luft-Luft-Wärmepumpe mit Photovoltaik // Abwärme der Lüftungsanlagegünstigste Wärmepumpen-Art; keine großen baulichen Maßnahmen und Genehmigungen; keine Heizkörper nötiggeringe Leistungszahl, die von der Außentemperatur abhängig istnur in Passiv- oder Niedrigenergiehäusern mit Lüftungsanlage einsetzbar
Luft-Wasser-Wärmepumpe mit Photovoltaik // Umgebungsluftrelativ niedrige Anschaffungskosten; keine großen baulichen Maßnahmen und Genehmigungengeringere Leistungszahl im Vergleich zur Sole-Wasser-Wärmepumpe 
Sole-Wasser-Wärmepumpe mit Photovoltaik // Erdwärmesehr hohe EffizienzBohrungen für die Erdsonden teuer und genehmigungspflichtig; bei Flächenkollektoren viel Grundfläche notwendigErdbohrungen in 10 bis 100 Meter Tiefe (Erdsonden) oder großes Grundstück (Flächenkollektoren)
Wasser-Wasser-Wärmpumpe mit Photovoltaik// Grundwassersehr hohe Effizienzgenehmigungspflichtig; sehr hohe Anschaffungs- und ErschließungskostenBohrung für Brunnen

Sie möchten mehr über das jeweilige Wärmepumpensystem erfahren?

Dann folgen Sie den Links:

Lassen Sie sich zusätzlich von einem Fachunternehmen aus Ihrer Nähe beraten:

Jetzt Wärmepumpen-Fachunternehmen in der Nähe finden
  • Fachbetriebe vor Ort finden!
  • Mit einer Anfrage bis zu 5 Angebote erhalten!
  • Garantiert einfach, kostenlos und unverbindlich!

Wie das Hybridsystem aus Wärmepumpe und PV-Anlage funktioniert

Bei einem Hybridsystem aus Wärmepumpe mit Photovoltaik handelt es sich um ein komplexes Energiesystem aus verschiedenen Bausteinen. Um energieeffizient arbeiten zu können, muss die Leistung der PV-Anlage zur Wärmepumpe passen.

  • Photovoltaikanlage: Die PV-Anlage nutzt die Sonnenenergie zur Erzeugung von Strom. Der Solarstrom fließt direkt ins Hausnetz und wird dort für verschiedene Verbraucher verwendet. Ist Solarstrom übrig, wird dieser gespeichert und/oder zum Betrieb der Wärmepumpe eingesetzt. Jeder weitere PV-Überschuss wird gegen Einspeisevergütung ins öffentliche Stromnetz eingespeist.
  • Solarstromspeicher: Der Batteriespeicher speichert überschüssigen Solarstrom und stellt ihn für einen zeitversetzten Verbrauch zur Verfügung – für die unterschiedlichen Verbraucher im Haus und für die Wärmepumpe. Das erhöht den Eigenverbrauch.
  • Wärmepumpe: Die Wärmepumpe wandelt den Solarstrom in Wärme um. Diese dient zum Heizen und zur Warmwasserbereitung  und/oder wird 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, pausiert die Wärmepumpe in dieser Zeit und benötigt keinen Strom.
  • Wechselrichter: Der Wechselrichter ist die entscheidende Schnittstelle und Steuereinheit zwischen Photovoltaikanlage und Wärmepumpe. Sie wandelt nicht nur den Gleichstrom der Photovoltaikanlage in Wechselstrom um, sondern managt auch den Energieüberschuss.
  • Smart-Meter oder Energiemanagementsystem: Ein intelligenter Stromzähler (Smart-Meter) oder ein spezielles Energie-Management-System fungiert als zentrale Steuereinheit. Außerdem kann es die erhobenen Daten direkt an den Netzbetreiber oder den Stromversorger schicken. Smart Meter sind vor allem in Haushalten mit hohem Stromverbrauch oder eigener PV-Anlage sinnvoll.
  • Smart-Grid-Ready (sg-ready): Wärmepumpen, die dieses Label tragen, können mit einem intelligenten Stromnetz kommunizieren. Diese Schnittstellen unterstützen zum Beispiel auch beim Erreichen eines möglichst hohen Eigenverbrauchs.

Das sind die Voraussetzungen für den Wärmepumpe-PV-Hybriden

Grafik Haus mit Erdwärmepumpe und Photovoltaik

Erdwärmepumpe mit Photovoltaik. Grafik: Bundesverband Wärmepumpe e. V.

Erdwärmepumpe mit Photovoltaik. Grafik: Bundesverband Wärmepumpe e. V.

Die baulichen Voraussetzungen für die verschiedenen Wärmepumpentypen sind unterschiedlich. Daher lässt sich nicht jede Wärmepumpe in jedem Haus bzw. auf jedem Grundstück installieren. Darüber hinaus gilt es für das Hybridsystem aus Wärmepumpe und Photovoltaik, bestimmte Gesichtspunkte zu berücksichtigen:

  • Flächenheizungen sind zur Steigerung der Effizienz gut, aber aufgrund der mittlerweile wesentlich leistungsfähigeren Wärmepumpen nicht mehr unbedingt notwendig.
  • 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

Vorteile und Nachteile der Kombination Wärmepumpe mit Photovoltaik

VorteileNachteile
senkt CO₂-Emissionenhöhere Anschaffungskosten
reduziert HeizkostenPV-Anlage deckt nicht kompletten Strombedarf der Wärmepumpe
mehr Unabhängigkeit von Energieversorgernwitterungsabhängig
förderfähige Systeme 

Bei diesen Herstellern gibt es ein Wärmepumpe-Photovoltaik-Komplettpaket

Photovoltaik und Wärmepumpe aus einer Hand: Einige Hersteller bieten das komplette Paket fürs Eigenheim an.

Zum Beispiel:

  • Viessmann bietet die Wärmepumpe mit PV-Anlage aus einer Hand.
  • Vaillant bietet ebenfalls die Kombination aus Wärmepumpe und Photovoltaikanlage für das Einfamilienhaus an.

Kombination von Wärmepumpe und Photovoltaik im Altbau

Bevor man Photovoltaik und Wärmepumpe im Altbau installiert, sollten zwei Aspekte geprüft werden: Wie hoch ist die benötigte Vorlauftemperatur und wie ist der Zustand des Daches? Ersteres ist wichtig zu wissen, um festzustellen, ob eine Wärmepumpenheizung das Haus warm bekommt, ohne übermäßig viel Strom zu verbrauchen. Letzteres ist relevant, um zu prüfen, ob die Tragfähigkeit des Daches für eine PV-Anlage ausreicht. Ergibt die ausführliche Überprüfung, dass zunächst umfangreiche Sanierungsarbeiten notwendig sind, so müssen Budget und mögliche Förderungen berechnet werden.

Kosten der Kombination von Wärmepumpe und PV

In puncto laufende Kosten beziehungsweise Nebenkosten überzeugt eine PV-Wärmepumpe als optimale Kostenbremse. 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 zum Heizen mit Photovoltaik und Wärmepumpe dient daher zur groben Orientierung.

KostenfaktorPreis
Photovoltaikanlage (Preis abhängig von Dachfläche und Leistung)

- kleines Dach (ca. 25 m² Dachfläche, 3 Kilowatt Peak (kWp) Leistung) = ca. 5.100 Euro 

- mittelgroßes Dach (ca. 50 m², 6 kWp Leistung) = ca. 9.600 Euro 

- großes Dach (ca. 70 m², 9 kWp Leistung) = ca. 11.700 Euro 

- Insgesamt: 1.300 - 1.700 Euro pro kWp Leistung 

Photovoltaik-Kosten

Solarstromspeicher (Preis abhängig von der nutzbaren Speicherkapazität)

- bis zu 5 kWh = 1.300 Euro/Kilowattstunde Speicherkapazität 

- 5 bis 10 kWh = 1.040 Euro/Kilowattstunde 

- 10 bis 200 kWh = 850 Euro/Kilowattstunde 

Stromspeicher-Kosten

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. 11.000 bis 21.000 Euro 

- Wasser-Wasser-Wärmepumpe = ca. 24.000 bis 34.000 Euro 

- Erdwärmepumpe = ca. 12.000 bis 22.000 Euro 

- Für Wärmepumpen vergibt die KfW Förderungen als Zuschuss in Höhe von 30 bis 70 % 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. 20 bis 50 Euro pro Jahr
Energie-Management-System (Preis abhängig von Modell und Verwendung)- ca. ab 1.000 Euro
Gesamtkosten- ca. 8.500 bis 35.500 Euro

Förderung nutzen, Wirtschaftlichkeit erhöhen

Mit staatlichen Förderungen lassen sich die Anschaffungskosten deutlich reduzierenFolgende Fördermöglichkeiten haben Sie:

AnbieterFörderprogrammWas wird gefördert?Förderung
Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW)Bundesförderung effiziente Gebäude (BEG); KfW 458Einbau von effizienten Wärmepumpen

Der Fördersatz liegt für Wärmepumpen bei 30 bis 70 Prozent

 

Wärmepumpe Förderung

Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW)Erneuerbare Energien – Standard (270)Anlagen zur Erzeugung und Speicherung von Strom und Wärme (u. a. Photovoltaik und Stromspeicher)

Zinsgünstiger Förderkredit über bis zu 100 % der Investitionskosten

 

Photovoltaik Förderung

Lohnt sich eine Wärmepumpe mit Photovoltaik?

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

Finanziell stellt sich die Lage ein wenig komplexer dar. Für Wärmepumpen gibt es spezielle Heizstromtarife. Im Frühjahr 2023 wurde der Preis für Wärmepumpenstrom auf maximal 28 Cent pro Kilowattstunde gedeckelt. Diese Förderung ist zwar ausgelaufen, aber auch 2024 liegt der Arbeitspreis verschiedener Anbieter bei etwa 28 Cent pro kWh. Der Vergleich lohnt sich!

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

Rechenbeispiel
  • 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 (35 Cent): 4.000 kWh/a × 0,42 Cent/kWh = 1.400 Euro im Jahr

* 4.000 Kilowattstunden Bedarf durch Wärmepumpe mit Wärmepumpentarif (28 Cent): 4.000 kWh/a × 0,28 Cent/kWh = 1.120 Euro im Jahr

* 4.000 Kilowattstunden Bedarf durch Wärmepumpe, davon 1.200 kWh durch PV-Anlage: 2.800 kWh/a × 0,28 Cent/kWh + 1.200 kWh/a × 0,09 Cent/kWh (Stromgestehungskosten) = 892 Euro im Jahr.

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.

Fazit

Vor allem, wenn Sie schon Betreiber einer eigenen PV-Anlage sind oder wenn Sie bereits eine Wärmepumpe besitzen, rechnet es sich in vielen Fällen, 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 von Beginn an ein perfektes Team.

FAQ

Wann lohnt sich eine Wärmepumpe mit Photovoltaik?
Die Kombination lohnt sich, wenn sich für die Wärmepumpe eine Stromersparnis durch selbst generierten Solarstrom ergibt.
Wie groß muss eine Photovoltaikanlage für eine Wärmepumpe sein?
Ob eine Wärmepumpe mithilfe der eigenen Solaranlage mit PV-Strom versorgt werden kann, hängt von der Anlagengröße ab. Im Durchschnitt sind etwa 10–12 kWp notwendig. Allerdings muss jede Kombination individuell geplant werden.
Was kostet eine Wärmepumpe in Verbindung mit Photovoltaik?
Je nach Wärmepumpe und Größe der PV-Anlage können Sie grob von 25.000 bis 40.000 Euro ausgehen. Eine Förderung senkt die Kosten. Eine Berechnung durch einen Fachbetrieb ist bei dieser individuellen Frage aber unerlässlich.
Fachbetriebe aus den größten Städten in Deutschland (Alle Städte)
Fachbetriebe aus den größten Städten in Österreich (Alle Städte)
Fachbetriebe aus den größten Städten in der Schweiz (Alle Städte)