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Wärmepumpe mit Photovoltaik: lohnt es sich?

  • von Alexander Rosenkranz
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Wärmepumpen nutzen elektrische Energie, um Umweltwärme zum Heizen nutzbar zu machen. Photovoltaikanlagen wandeln Sonnenenergie in elektrische um. Kombiniert man beide Systeme, arbeitet die Heizung nahezu kostenfrei – zumindest in der Theorie. Denn der Betrieb einer Wärmepumpe mit Photovoltaik setzt einige Punkte voraus. Wir geben einen Überblick, Tipps zur Auslegung und eine Antwort auf die Frage, ob sich das Heizen mit Photovoltaik und Wärmepumpe lohnt. 

Ganzheitliches Energiekonzept für hohe Autarkiequoten 

Das Haus der Zukunft versorgt sich autark mit Energie. Es benötigt weder Erdgas noch Strom aus dem Netz, sorgt für minimale Betriebskosten und maximalen Umweltschutz. Die Kombination von Wärmepumpe und Photovoltaik ist eine Möglichkeit, diese Zukunft bereits heute zu erleben. Zumindest in der Theorie ist es damit möglich, Strom, Heizwärme und Warmwasser komplett unabhängig vom öffentlichen Netz zu gewinnen. Die Kombination von Wärmepumpe und Photovoltaik arbeitet darüber hinaus CO2-frei. Sie schont das Klima und das Portemonnaie ihrer Besitzer.

Photovoltaikanlage wandelt Sonnenenergie in grünen Strom um

Die Module der Photovoltaik sitzen dabei perfekt ausgerichtet auf dem Dach. Sie fangen möglichst viel Sonnenlicht ein, um dieses an Ort und Stelle in Strom umzuwandeln. Die elektrische Energie lässt sich daraufhin im Haus verbrauchen oder in das öffentliche Netz einspeisen. Während Letzteres früher die Vorzugsvariante war, lohnt sich heute eher eine hohe Eigenverbrauchsquote. Denn auf diese Weise sparen Sie mehr, als Sie über die Einspeisevergütung einnehmen würden.

Wärmepumpe macht gratis Umweltwärme zum Heizen nutzbar

Die Wärmepumpe zapft verschiedene Umweltwärmequellen an, um darin gespeicherte Energie in Heizwärme umzuwandeln. Möglich ist das mit dem sogenannten Kältekreislauf, bei dem Wärme aus der Luft, dem Erdreich oder dem Grundwasser auf ein Kältemittel übergeht. Das Medium verdampft und strömt durch einen Verdichter. Dieser nutzt elektrische Energie, um den Druck und damit auch die Temperatur des Kältemittels zu erhöhen. Liegt die Temperatur über der Vorlauftemperatur der Heizung, gibt die Wärmepumpe thermische Energie an das Heizungswasser ab. Das Kältemittel kühlt sich ab. Sein Druck sinkt durch ein spezielles Expansionsventil und es nimmt den Ausgangszustand wieder ein. Erfahren Sie mehr über Funktion und Vorteile im folgenden Video. 

Speicher verringern Differenzen zwischen Angebot und Nachfrage

Während die Sonne am Tage scheint, benötigen wir Haushaltsstrom sowie Wärme meist abends und in der Nacht. Speicher gleichen diese Differenz aus, indem sie Strom oder Wärme aufnehmen und bis zum Bedarf im Haus bevorraten. Sie erhöhen die Eigenverbrauchsquote der Photovoltaik und sorgen für eine höhere Wirtschaftlichkeit der Anlage.

Voraussetzungen für eine Wärmepumpe mit Photovoltaik-Anlage

Möchten Sie eine Wärmepumpe an die Photovoltaik anschließen, sind einige Punkte zu beachten. Entscheidend ist unter anderem die korrekte Auslegung. Aber auch die Steuerung und das Gebäude selbst sind ausschlaggebend.

PV-Anlage fachgerecht planen und installieren

Geht es um den gemeinsamen Betrieb von Photovoltaik und Wärmepumpe, ist die Auslegung der Solarstromanlage besonders wichtig. Denn sie entscheidet über den Ertrag und beeinflusst damit auch, wie gut die Photovoltaik eine Wärmepumpe im Winter versorgen kann. Folgende Werte sind optimal:

  • Süd-Ausrichtung der Photovoltaik
  • Solarzellen mit hohem Wirkungsgrad
  • 30 bis 40 Grad Neigungswinkel
  • Module ganzjährig schattenfrei

Die Auslegung der Photovoltaikanlage hängt von zahlreichen Faktoren ab. So kommt es neben der Heizlast auch auf den jährlichen Wärme-, Warmwasser- und Haushaltsstrombedarf an. Da sich die Dimensionierung maßgebend auf die Wirtschaftlichkeit der Wärmepumpe mit Photovoltaik auswirkt, empfehlen wir die Bemessung durch einen Fachbetrieb. Die Experten behalten die Eigenverbrauchs- sowie die Autarkiequote im Blick und planen die Anlage so, dass Einsparungen und Ausgaben in einem wirtschaftlich sinnvollen Verhältnis zueinanderstehen.

© electriceye / Fotolia

Die richtige Wärmepumpe zur PV-Anlage wählen 

Einen großen Einfluss auf Effizienz und Wirtschaftlichkeit hat auch die Wahl der Wärmepumpenart. Kombinieren Sie eine Brauchwasserwärmepumpe mit einer Photovoltaikanlage, sind die Anschaffungskosten niedrig. Der Solarstrom deckt einen großen Teil des Strombedarfs und die Wärmepumpe erzeugt das ganze Jahr über nahezu kostenfrei Warmwasser. Ganzheitlich betrachtet sind die Einsparungen jedoch kleiner als bei einer Wärmepumpe mit Photovoltaik zur Raumheizung, die in der Anschaffung wiederum mehr kostet.

Entscheidend ist ebenfalls die Umweltwärmequelle. Sole- und Wasser-Wasser-Wärmepumpen beziehen Umweltwärme ganzjährig mit hohen Temperaturen. Bei sonst gleichen Verhältnissen muss der Verdichter weniger leisten, der Strombedarf ist geringer und die Deckungsrate des PV-Stroms höher. Günstigere Luftwärmepumpen benötigen im Winter hingegen viel Strom. Das erfordert eine größere Photovoltaikanlage oder geht mit einer geringeren Deckungsrate einher.

Wärmepumpe und Photovoltaik: Steuerung über SG oder EMS  

Damit die Photovoltaik Wärmepumpe und Hausstrom optimal versorgen kann, kommen SG-Ready-Geräte oder Energiemanagementsysteme (EMS) zum Einsatz. Eine SG-Ready-Wärmepumpe erkennt, wann die Photovoltaikanlage Strom im Überfluss liefert. Sie schaltet sich ein, wandelt die Energie in Wärme um und lagert diese im Trinkwasser- oder Heizungsspeicher ein.

Energiemanagementsysteme lernen eine Anlage kennen und verteilen den verfügbaren Solarstrom daraufhin optimal. Sie erhöhen die Eigenverbrauchsquote und sorgen effizient für eine hohe Autarkie. Da die Anschaffungskosten im Vergleich zu SG-Ready-Geräten höher sind, entscheiden die örtlichen Gegebenheiten darüber, welche Variante günstiger ist.

Geht es beispielsweise um die Kombination von PV-Anlage mit Stromspeicher, Wärmepumpe und Elektroauto, stellt das Energiemanagementsystem aufgrund der höheren Leistungsfähigkeit häufig die Vorzugsvariante dar.

Heizungsanlage und Haus für die Zukunft rüsten 

Neben der Anlagentechnik muss auch das Haus einige Voraussetzungen erfüllen. Wichtig sind niedrige Vorlauftemperaturen, da diese den Energiebedarf der Wärmepumpe reduzieren. Erreichen lassen sie sich unter anderem mit:

  • Wärmedämmung sowie Wärmeschutzverglasung
  • großen Heizkörpern oder Niedertemperaturheizkörpern
  • Flächenheizsystemen wie einer Fußbodenheizung
  • einem hydraulischen Abgleich der Heizung

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Wärmepumpentarif oder Eigenverbrauch: Was ist besser?

Betreiben Hausbesitzer die Wärmepumpe mit Photovoltaik, müssen Sie sich gleich zu Beginn dafür entscheiden, ob Sie die elektrische Energie für die Heizung im Wärmepumpentarif beziehen oder lieber auf einen hohen Eigenverbrauch setzen. Im letztgenannten Fall nutzen sie viel Solarstrom selbst und füllen offene Bedarfswerte mit Haushaltsstrom aus der Steckdose auf. Eine Alternative ist der Bezug von günstigem Wärmepumpenstrom, der den Eigenverbrauch von Strom aus der Photovoltaik häufig ausschließt. Welche Lösung mit den höchsten Einsparungen verbunden ist, zeigt eine individuelle Berechnung.

Hohe Deckungsgrade und weitere Vorteile der Kombination 

Eine Photovoltaikanlage deckt den jährlichen Strombedarf einer Wärmepumpe zu etwa 30 Prozent. Kommen auch ein Energiemanagementsystem und Strom- sowie Wärmespeicher hinzu, lässt sich der Wert auf etwa 50 Prozent steigern. Ihre Heizkosten sinken damit um 30 bis 50 Prozent im Jahr. Sie verursachen geringere CO2-Emissionen und erlangen eine größere Unabhängigkeit von öffentlichen Energieversorgern. Steigende Energiepreise wirken sich weniger auf Ihre Haushaltskasse aus und Sie erhalten sich langfristig eine größere Kaufkraft.

Was kostet eine Wärmepumpe mit Photovoltaik?

Die Kosten einer Wärmepumpe mit Photovoltaik hängen von der gewählten Wärmepumpenart, der Heizleistung und der Größe der PV-Anlage ab. Sie liegen zwischen 15.000 und 45.000 Euro.

Die geringsten Kosten verursacht dabei die Kombination von Brauchwasserwärmepumpe und Photovoltaikanlage. Möchten Sie hingegen eine Sole- oder Wasser-Wasser-Wärmepumpe mit der Solarstromtechnik kombinieren, sorgen vor allem die hohen Erschließungskosten (Erdkollektoren oder Brunnenbohrungen) für höhere Preise. Die Kombination von Luftwärmepumpe und PV ist durch die geringen Anschaffungs- und Erschließungskosten günstiger.

Tipp: Ohne das Haus, seine Nutzer und die örtlichen Gegebenheiten zu kennen, sind Aussagen zu den Kosten einer Wärmepumpe mit Photovoltaik nicht möglich. Aus diesem Grund empfehlen wir Ihnen die Beratung durch einen Experten vor Ort.

Nicht vergessen: BAFA-Förderung für Wärmepumpe und Photovoltaik

Wer Wärmepumpe und Photovoltaik nachrüsten lässt, bekommt attraktive Zuschüsse oder Darlehen mit Tilgungszuschüssen vom Staat. Wichtig ist, dass Sanierer die BEG-EM-Förderung vor der Vergabe von Liefer- und Leistungsverträgen beantragen. Geht es um einen Neubau, bekommen Sie Fördermittel im Rahmen der Effizienzhaus-Förderung (BEG WG). Verfügbar sind ebenfalls Zuschüsse sowie Tilgungszuschüsse. Auch hier ist die Beantragung rechtzeitig vor der Vergabe von Liefer- und Leistungsverträgen erforderlich.

Lohnt sich also die Wärmepumpe mit Photovoltaik? 

In puncto Umwelt- und Klimaschutz lohnt sich die Kombination, da sie fossile Energieträger schont und den CO2-Ausstoß reduziert. Ob sich die Lösung auch wirtschaftlich lohnt, lässt sich pauschal nicht beurteilen. Denn dabei kommt es auf zahlreiche Einflussfaktoren an. Sinnvoll ist die Lösung in der Regel in energiesparend gebauten oder sanierten Häusern mit geringem Wärme- und Stromverbrauch. Eine fundierte Aussage zur Wirtschaftlichkeit erhalten Sie jedoch nur mit einer individuellen Beratung.

Fazit von Alexander Rosenkranz

Wärmepumpe mit Photovoltaik – zumindest in der Theorie sorgt das Traumpaar für niedrige Energiekosten und hohen Umweltschutz. Ob sich die Technik auch in der Praxis lohnt, zeigt eine individuelle Beratung, bei der Fachhandwerker oder unabhängige Experten die Anlage planen, simulieren und Kosten sowie Einsparungen herausstellen.

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