Wärmepumpen liegen im Trend, denn sie heizen Ihr Haus besonders klimafreundlich. Sie nutzen die Umweltwärme als Energiequelle und brauchen Strom für ihren Antrieb. Wenn Strom aus der PV-Anlage vom Dach des Eigenheims einen Teil ihrer Antriebsenergie deckt, arbeitet sie besonders umweltfreundlich und reduziert Ihre CO2 Emissionen. Und diese Kombination verbessert auch die Wirtschaftlichkeit von Heizung und PV-Anlage.
Funktion der Wärmepumpe
Wärmepumpen sind keine neue Technologie, auch wenn sie hierzulande erst seit kurzem im Mittelpunkt des öffentlichen und politischen Interesses stehen. Bis vor wenigen Jahren spielten sie auf dem deutschen Heizungsmarkt nur eine Nebenrolle. In zahlreichen anderen europäischen Ländern sind sie hingegen deutlich weiter verbreitet.
Die Funktion der Wärmepumpe kehrt das Prinzip des Kühlschranks um. Der Kühlschrank entzieht seinem Inneren die Wärme und gibt sie an die Umgebung ab. Eine Wärmepumpe entzieht ihrer Umgebung (Luft, Erdreich, Grundwasser) die Wärme und gibt sie über einen Wärmetauscher an das Heizsystem im Gebäude ab. In einem geschlossenen Kreislauf wiederholt sich dieser Vorgang immer wieder.
Je nach Medium, dem die Wärme entzogen wird, unterscheidet man:
- Luft/Wasser-Wärmepumpe: Diese nutzt die in der Außenluft enthaltene Wärme und erzeugt daraus Wärme für das Heizungssystem.
- Sole/Wasser-Wärmepumpe: Bei dieser Art wird die im Erdreich enthaltene Wärme für das Heizungssystem genutzt.
- Wasser/Wasser-Wärmepumpe: Diese Bauart nutzt die im Grundwasser enthaltene Wärmequelle für die Heizung.
Für ihren Betrieb benötigt die Wärmepumpe neben der Wärmequelle noch Strom als Antriebsenergie, um den Kreislaufprozess in Gang zu setzen. Aus einer Einheit Antriebsenergie kann sie, je nach Wirkungsgrad des Systems, die drei- bis fünffache Menge an Heizenergie erzeugen. Damit ist sie besonders effizient im Vergleich zu anderen Heizsystemen.
Wärmepumpe mit Strom der PV-Anlage betreiben
Da Wärmepumpen Strom benötigen, liegt es nahe, sie mit Strom aus der Photovoltaikanlage vom Dach des Hauses zu betreiben. Die Heizung ist in dem Fall ein weiterer Stromverbraucher im Haushalt. Sie wird mit Strom beliefert, wenn alle anderen elektrischen Geräte versorgt sind.
Die Wärmepumpe wird in diesem Fall, wie die anderen Stromverbraucher auch, an das Stromnetz des Hauses angeschlossen. Allerdings kann ein spezieller Wärmepumpenstromtarif, der einen eigenen Stromzähler für die Heizung erfordert und häufig etwas günstiger als der Haushaltsstromtarif ist, dann nicht mehr genutzt werden.
Da der Strom vom eigenen Dach in der Regel günstiger ist als die Stromtarife, hat die Kombination der Wärmepumpe mit der PV-Anlage Vorteile für Sie als Betreiber. Dabei ist es egal, ob Sie Ihre PV-Anlage gekauft oder gemietet haben. Mit der Kombination PV-Anlage/Wärmepumpe senken Sie Ihre Energiekosten. Der Solarstrom hat für die Nutzungsdauer der Solaranlage einen konstanten Preis, Strom aus dem Netz kann hingegen über die Zeit teurer werden.
Hinzu kommt, Sie verwenden einen größeren Anteil des erzeugten Solarstroms in Ihrem Haus. Der Eigenverbrauch steigt und die Wirtschaftlichkeit bzw. die Rendite Ihrer PV-Anlage verbessert sich. Nach Angaben des Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden Württemberg (ZSW-BW) ist bei kleineren PV-Anlagen durch die Kombination mit einer Wärmepumpe eine Erhöhung des Eigenverbrauchs von 30 auf 45 Prozent möglich. Durch einen zusätzlichen Stromspeicher können Sie den Eigenverbrauch sogar auf 70 Prozent erhöhen.
Ein weiteres Argument: Mit Solarstrom für die Heizung verringern Sie Ihre CO2-Emissionen für die eigene Energieversorgung. Der Strom aus Ihrer PV-Anlage muss nicht in einem Kraftwerk erzeugt werden und es ist kein Kauf von Zertifikaten notwendig.
Je besser die Effizienz des Gebäudes, ideal sind Neubauten und sanierte Altbauten, oder die Effizienz der Heizungsanlage, desto eher lohnt sich der Anschluss der Wärmepumpe an den Haushaltsstrom mit der Nutzung von Strom aus der PV-Anlage. Strom aus der PV-Anlage kann nur einen Teil des Bedarfs der Wärmepumpe decken. Den Rest muss Strom aus dem Netz übernehmen. Das ist nicht anders als bei den weiteren elektrischen Verbrauchern im Haus. Die ideale Ergänzung für den restlichen Strom ist ein Ökostromtarif mit erneuerbaren Energien.
Welchen Anteil kann die PV-Anlage abdecken?
Mit der PV-Anlage können Sie nur einen Teil des Strombedarfs Ihrer Wärmepumpe decken. Während Sie im Sommer und teilweise auch in der Übergangszeit den Warmwasserbedarf mit der Wärmepumpe und Solarstrom fast vollständig decken können, erzeugt die PV-Anlage im Winter nur wenig Strom für die Heizung.
Der Anteil, den die PV-Anlage am Strombedarf der Wärmepumpe decken kann, hängt von verschiedenen Faktoren ab:
- Größe der PV-Anlage
- Ausrichtung der PV-Anlage
- Eigenverbrauch bzw. Verbrauchsprofil
- Heizlast des Gebäudes
- Effizienz der Wärmepumpe
Im Neubau kann die Kombination von PV-Anlage mit Batteriespeicher und Wärmepumpe einen Autarkiegrad von 70 Prozent erreichen, im modernisierten Altbau sind es immerhin noch rund 50 Prozent (Quelle: solar.htw-berlin.de).
Tipps für die Planung
Für eine optimale Zusammenarbeit von Wärmepumpe und PV-Anlagen sollten Sie einige Punkte möglichst bereits in der Planung beachten:
Die Photovoltaikanlage sollten Sie möglichst groß planen und die Dachfläche vollständig nutzen. Dadurch können Sie mehr Strom erzeugen, sodass Sie den überschüssigen Strom für die Wärmepumpe nutzen können.
Planen Sie den Einbau einer Wärmepumpe mit variabler Leistung, die ihre Wärmeerzeugung an Ihren Wärmebedarf anpassen kann.
Energiespeicher, sowohl thermisch als auch elektrisch, ermöglichen eine größere Nutzung von Solarstrom und demzufolge eine höhere Unabhängigkeit.
Ein System für das Energiemanagement im Haus ermöglicht eine intelligente Ansteuerung der Wärmepumpe bei einem Stromüberschuss aus der Solaranlage oder dem Batteriespeicher.
Fazit
Die Wärmepumpe ist die ideale Ergänzung für Ihr klimafreundliches Eigenheim. Sie sorgt für eine besonders effiziente und nachhaltige Wärmeversorgung. Mit Solarstrom erhöht sie den Eigenverbrauch des Stroms aus der PV-Anlage und verbessert die Klimabilanz. Die geringeren Kosten für den Bezug des Stroms vom Versorger wirken sich positiv auf ihre Wirtschaftlichkeit aus.
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