Es ist allgemein bekannt, dass du mit Solarenergie viel Geld bei deinen Energierechnungen sparen kannst.
Was viele aber nicht wissen, ist, dass du Solarenergie mit einer Wärmepumpe kombinieren kannst, um noch mehr zu sparen.
Eine Wärmepumpe ist ein Gerät, das der Luft Wärmeenergie entzieht und diese zum Heizen deines Hauses oder Büros nutzt. Wenn du eine Photovoltaik-Anlage mit einer Wärmepumpe kombinierst, kannst du deine Energiekosten sehr stark senken.
Wie das funktioniert, und ob es sich für dich lohnt, erfährst Du in diesem Beitrag!
Das Wichtigste in Kürze:
- Wärmepumpe und Photovoltaik bieten eine energieeffeziente Methode das eigene Haus zu heizen oder zu kühlen
- Stromverbrauch liegt bei 30 bis 45 kWh pro Quadratmeter
- Überschüssiger Strom der PV-Anlage kann für die Wärmepumpe verwendet werden
- Autarkiegrad liegt bei 35 – 70 % (Abhängig von der Energieeffizienz des Hauses)
- Kosten: ca. 5.000 – 7.000 Euro für eine Luft-Wärmepumpe, Gesamtkosten inkl. PV-Anlage 20.000 – 35.000 Euro, Zusätzlicher Stromspeicher liegt bei ca. 8.000 Euro
- Vorteile: Niedrige Betriebskosten, Kombination wirtschaftlich sinnvoller, gute Planungssicherheit, bessere Ökobilanz, Schnellere Rendite der PV-Anlage
- Nachteile: Hohe Investitionskosten, Vollständige Autarkie aktuell wirtschaftlich noch nicht sinnvoll
Vor- und Nachteile der Kombination von Wärmepumpe mit Photovoltaik
Die Kombination von Wärmepumpen- und Photovoltaikanlagen ist in den letzten Jahren immer beliebter geworden, denn sie bietet eine Reihe von Vorteilen in Bezug auf die wirtschaftliche Effizienz.
Vorteile
- Langfristig niedrigere Betriebskosten (Heiz- und Stromkosten)
- Ökologischer und preiswerter Solarstrom kann besser genutzt werden (bessere Ökobilanz)
- Hohe Planungssicherheit
- Eigenverbrauch an Solarstrom wird erhöht
- Bessere und schnellere Rendite der Photovoltaik-Anlage
Nachteile
- Hohe Investitionskosten
- Vollständige Autarkie ist wirtschaftlich meist nicht sinnvoll
Einer der Hauptvorteile ist die Senkung der Betriebskosten, da die Wärmepumpe deinen selbst erzeugten Strom zur Wärmeerzeugung nutzen kann.
Das senkt nicht nur die Energierechnungen, sondern trägt auch dazu bei, deinen ökologischen Fußabdruck zu verringern. Außerdem bietet das System eine größere Preisstabilität, da du bei der Energieversorgung nicht von Energieversorgern abhängig bist.
Und schließlich bietet das System eine größere Unabhängigkeit von Energieversorgern, da du deinen eigenen Strom erzeugst und ihn auch zum heizen nutzen kannst. Hier kann ein hoher Autarkiegrad erreicht werden.
Wenn man bedenkt, dass ein durchschnittliches Haus etwa 20 Prozent seines Gesamtenergieverbrauchs für Heizung und Warmwasser verbraucht, lohnt es sich meistens Heizung + Warmwasser mit einer Photovoltaik-Anlage zu kombinieren.
Wenn PV-Anlagen mehr Strom produzieren, als der Haushalt verbraucht, kann dieser überschüssige Strom ins Netz eingespeist werden. Allerdings liegt die aktuelle Einspeisevergütung bei etwa 8 Ct. pro kWh.
Im Gegensatz dazu kostet der Bezug von Haushaltsstrom aus dem Netz normalerweise etwa 35 Cent/kWh. Das ist ein Grund, warum sich Wärmepumpen und Photovoltaik so gut ergänzen: Während die Sonnenkollektoren kostenlose Energie für die Heizungsanlage liefern, erhöht die Heizungsanlage die Eigenverbrauchsquote des selbst erzeugten Stroms, was zu doppelten Einsparungen führt
Die Wirtschaftlichkeit von Wärmepumpensystemen hängt stark von der Energieeffizienz des Gebäudes ab, in dem sie installiert werden. Im Allgemeinen amortisieren sich die Investitionskosten bei einem hohen Wärmebedarf am schnellsten, weil dann der Einspareffekt am besten zur Geltung kommt.
Eine PV-Anlage deckt etwa 25% – 40% des Stromverbrauchs der Wärmepumpe ab. Dieser Wert kann aber bei einem klugen Energiemanagementsystem auf bis zu 50% angehoben werden. In Kombination mit einem geeigneten Stromspeichersystem ist es sogar möglich, bis zu 70 Prozent des Bedarfs zu decken.
Allerdings hat das System auch einige Nachteile, wie zum Beispiel höhere Investitionskosten. Trotzdem wird die Kombination aus Wärmepumpe und Photovoltaikanlage immer beliebter für alle, die langfristig Geld sparen, unabhängig werden und ihren ökologischen Fußabdruck verringern wollen.
Worauf du achten solltest und wie du das Zusammenspiel aus PV & WP optimierst
Falls dich die Kombination jetzt schon überzeugt hat, beachte bitte noch die folgenden Punkte für einen optimalen Betrieb.
- Schnittstelle zwischen PV und Wärmepumpe „SG (Smart Grid) – Ready“ ist vorhanden.
- Die Dimensionierung beider Systeme muss passen. Je höher dein Eigenverbrauch an Solarstrom, desto rentabler ist die Gesamtkombination. Da du die Wärmepumpe naturgemäß im Winter stärker nutzen wirst, ist hier übrigens ein Solarzaun interessant. Die Sonne steht im Winter tief und kann damit gut eingefangen werden.
- Ein EMS (Energie-Management-System) sollte vorhanden sein, damit die Wärmepumpe nur überschüssigen Strom nutzt.
- Dein Gebäude sollte gut gedämmt sein und eine weiträumige Wärmeverteilung aufweisen, eine Fußbodenheizung ist hier ideal.
- Idealerweise planst du die Dimensionierung der Komponenten mit einem Fachmann unter Berücksichtigung einer Heizlastberechnung und deinem Verbrauchsprofil.
Im Grunde ist es wie beim Kochen: Du willst alle Zutaten so gut wie möglich aufeinander abstimmen, damit dein Gericht am Ende perfekt wird. Bei deiner Wärmepumpe und Photovoltaikanlage ist es ganz ähnlich. Sie sollten gut aufeinander abgestimmt sein, damit du am Ende Energie und Geld sparst.
Wenn du dir eine Wärmepumpe aussuchst, denk daran, dass Größe nicht immer alles ist. Es ist besser, eine kleinere zu wählen, wenn du zwischen zwei Modellen schwankst. Die größte Leistung, die du brauchst, wird eher selten gebraucht und meistens nachts. Eine kleinere Wärmepumpe nutzt mehr von deinem selbst produzierten Solarstrom.
Macht ein Speicher mit einer Wärmepumpe Sinn?
Die Frage ist sehr schwierig zu beantworten. Lass uns zunächst erstmal die beiden hier in Frage kommenden Speichersysteme trennen:
Pufferspeicher für Warmwasser
Ein Speicher für Brauchwasser ist bei Wärmepumpen mit Photovoltaik auf jeden Fall sinnvoll. Bei einer Überproduktion (in der Regel am Mittag) kann die Wärmepumpe den Pufferspeicher schon erhitzen und für den Abend vorbereiten, wo du das Warmwasser vermutlich eher benötigen wirst.
Stromspeicher
Ein Stromspeicher wird bei der Kombination aus Wärmepumpe & Photovoltaik wesentlich weniger genutzt bzw. geladen werden. Noch extremer zeigt sich der Effekt im Winter.
Ob die Anschaffung sinnvoll ist hängt von deinen Präferenzen ab. Ökologisch kannst du mit dem zusätzlichen Stromspeicher natürlich deinen Autarkiegrad maximieren.
Aus wirtschaftlicher Sicht macht der Speicher in der Regel wenig Sinn, da du ihn kaum nutzen können wirst. Dein Haushalt & die Wärmepumpe wird (fast) alles an Strom verbrauchen, im Speicher wird kaum etwas landen.
Es kommt hier aber sehr auf den Einzelfall an. Vielleicht ist deine PV Anlage auch sehr groß dimensioniert, sodass trotz Wärmepumpe eine Überproduktion entsteht. Dann kann natürlich auch der Speicher genutzt werden.
Welche Art von Wärmepumpen ist für PV geeignet?
Im Grunde kannst du jede Art von Wärmepumpe nutzen, es gibt allerdings ein paar Unterschiede.
Brauchwasser-Wärmepumpe
Diese Art von Wärmepumpe ist vor allem dafür gedacht, dein Wasser zu erhitzen. Stell es dir ein bisschen wie einen super-effizienten Wasserkocher vor!
Vorteile:
- Sie ist einfach in der Handhabung und günstiger in der Anschaffung.
- Sie speichert Wärme direkt in deinem Wassertank.
Nachteile:
- Sie liefert nur Warmwasser und kann nicht zum Heizen deines Hauses verwendet werden.
Diese Art von Wärmepumpe ist eine gute Wahl, wenn du hauptsächlich Warmwasser benötigst und eine kostengünstige Lösung suchst.
Reguläre Wärmepumpe (Luft-, Erd-, Grundwasserwärmepumpe)
Diese Wärmepumpen können aus verschiedenen Energiequellen, wie Luft, Erde oder Grundwasser, Wärme beziehen. Sie sind vielseitiger als Brauchwasser-Wärmepumpen und können nicht nur Wasser erhitzen, sondern auch dein Haus beheizen und sogar kühlen. Das ist besonders im Sommer interessant.
Vorteile:
- Sie können Heizwärme, Raumkühlung und Warmwasser bereitstellen.
- Sie haben einen höheren Eigenstrombedarf und können daher durch eine Kombination mit einer PV-Anlage eine höhere Ersparnis erzielen.
Nachteile:
- Um sie effizient zu betreiben, kann eine ausgefeilte Steuerung deiner PV-Anlage notwendig sein.
Tipp: Hier erfährst du mehr zu den verschiedenen Arten von Wärmepumpen.
Wie hoch sind die Kosten von einer Wärmepumpe in Verbindung mit Solarstom?
Die Kosten für eine Wärmepumpe mit Photovoltaik hängen von mehreren Faktoren ab. Der wichtigste davon ist die Wärmepumpe selbst. Es gibt zwei Haupttypen von Wärmepumpen: Luft-Wasser-Wärmepumpen und Erd- oder Grundwasser-Wärmepumpen.
Luft-Wasser-Wärmepumpen sind weniger effizient, aber günstiger, während Erd- oder Grundwasser-Wärmepumpen teurer sind, aber eine höhere Effizienz bieten.
In der Regel musst du mit Kosten zwischen 8.000 und 12.000 Euro für eine Luft-Wasser-Wärmepumpe und 20.000 Euro oder mehr für eine Erd- oder Grundwasserwärmepumpe rechnen.
Die Anfangsinvestition für eine PV-Anlage ist hoch, aber es gibt einige staatliche Zuschüsse, die helfen können, die Kosten auszugleichen. In Altbauten können 35 Prozent der förderfähigen Kosten für die Wärmepumpe bezuschusst werden, und sogar 45 Prozent, wenn die Heizungsanlage eine alte Ölheizung ersetzt.
In Neubauten erhältst du einen Zuschuss, wenn du einen Effizienzhausstandard erreichst. Der Preis der PV-Anlage hängt auch von der gewünschten Leistung ab – für eine grobe Schätzung solltest du mit Ausgaben zwischen 8.000 und 11.000 Euro rechnen.
Wenn du außerdem ein Stromspeichersystem möchtest, solltest du weitere 5.000 – 8.000 EUR einplanen. Die Kosten einer Gesamtanlage inkl. PV-Anlage + Wärmepumpe und Stromspeicher liegen bei 30.000 bis 45.000 Euro.
Obwohl die Anfangskosten hoch sind, kannst du mit einer PV-Anlage langfristig Geld sparen, weil du weniger abhängig von fossilen Brennstoffen bist.
Welche Förderungen gibt es für PV-Anlagen mit Wärmepumpen?
Wärmepumpen und Photovoltaik sind zwei Formen von erneuerbaren Energien, die von der Bundesregierung gefördert werden können. Das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) und die Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) sind die beiden wichtigsten Förderprogramme, aber seit Januar 2021 ist das BEG (Bundesförderung für effiziente Gebäude) das wichtigste Programm.
Das BEG bietet einen Zuschuss von bis zu 35 Prozent für die Installation von Wärmepumpen in bestehenden Gebäuden, und bis zu 45 Prozent, wenn die Wärmepumpe eine alte Ölheizung ersetzt. Bei Neubauten sind einzelne Maßnahmen nur dann förderfähig, wenn das Gebäude einen Effizienzhausstandard erfüllt.
Mögliche Einsparung (Beispielrechnung)
Nehmen wir an, du lebst in einem durchschnittlichen deutschen Einfamilienhaus, das etwa 20.000 kWh an Wärmeenergie pro Jahr benötigt. Eine effiziente Wärmepumpe kann diese Wärmeenergie mit etwa 5.000 kWh an elektrischer Energie liefern. Das entspricht einer durchschnittlichen Jahresarbeitszahl (JAZ) von 4, was bedeutet, dass die Wärmepumpe pro verbrauchter kWh Strom 4 kWh Wärme erzeugt.
Der Durchschnittspreis für Strom in Deutschland liegt derzeit bei etwa 0,35 €/kWh. Ohne eine PV-Anlage würden die Kosten für den Betrieb der Wärmepumpe also etwa 5.000 kWh * 0,35 €/kWh = 1.750 € pro Jahr betragen.
Jetzt installierst du eine PV-Anlage auf deinem Dach. Angenommen, die Anlage hat eine Leistung von 10 kWp (Kilowatt Peak), was in Deutschland im Durchschnitt etwa 9.700 kWh Strom pro Jahr erzeugt.
Der Eigenverbrauch, also der Strom, den du direkt aus der PV-Anlage nutzt, liegt in der Regel bei 30% – 50%. Nehmen wir an, du kannst 40% direkt verbrauchen, das sind 3.880 kWh. Für diese Strommenge musst du also nicht mehr an den Stromversorger zahlen. Die restlichen 1.220 kWh für die Wärmepumpe musst du noch vom Stromversorger beziehen.
Die Einsparung durch die PV-Anlage beträgt also 3.880 kWh * 0,35 €/kWh = 1.358 € pro Jahr.
Zusätzlich kannst du den überschüssigen Strom, den du nicht direkt verbrauchst, ins Netz einspeisen und dafür eine Einspeisevergütung erhalten. Der genaue Betrag hängt von den aktuellen Vergütungssätzen ab, in diesem Fall 0,082 €/kWh.
Bei einer Einspeisung von 60% (5.820 kWh) könntest du zusätzlich 477 € pro Jahr verdienen.
Die gesamten jährlichen Einsparungen durch Photovoltaik bei der Wärmepumpe würden also 1.358 € (Einsparung durch Eigenverbrauch) + 477 € (Einspeisevergütung) = 1.835 € betragen.
Wie autark kann Ich damit werden?
Mit der Kombination aus Photovoltaik & Wärmepumpe (und ggf. Stromspeicher) kannst du einen sehr hohen Autarkiegrad von 70% und mehr erreichen. Das schaffst du natürlich vorrangig im Sommer.
Auch wenn das Vorhaben lobenswert ist, solltest du dich nicht ausschließlich auf einen maximalen Autarkiegrad konzentrieren, insofern dein eine Rolle dabei spielt. Ab einer gewissen Größe müssten die Systeme einfach extrem groß sein und die Wirtschaftlichkeit ist nicht mehr gegeben.
Kann die Wärmepumpe im Sommer kühlen?
Apropos Sommer! Es gibt einen netten Nebeneffekt aus dem Zusammenspiel von Wärmepumpe mit Photovoltaik: Du kannst damit im Sommer auch kühlen.
Im Sommer wird die Photovoltaikanlage den meisten Strom erzeugen und du vielleicht in deinen 4 Wänden schwitzen. Hier kann die Wärmepumpe abhilfe schaffen und kühlen!
Bei dieser Konstellation harmonieren die beiden Systeme perfekt miteinander.
Wie sieht es im Winter aus?
Im Winter ist es leider genau umgekehrt. Hier wird die Wärmepumpe am meisten Strom verbrauchen und die Photovoltaikanlage am wenigsten produzieren. Das liegt leider in der Natur der Sache und daran lässt sich auch nichts grundlegend ändern.
Es ist allerdings zu bedenken, dass die Rentabilität einer solchen Anlage nicht nur auf der Grundlage eines einzelnen Winters beurteilt werden sollte, sondern über einen längeren Zeitraum. Im Durchschnitt über das Jahr gesehen kann die Kombination von Photovoltaik und Wärmepumpe durchaus rentabel sein, auch wenn es im Winter Phasen gibt, in denen die Anlage weniger effizient arbeitet.
Hier hilft also nur: Auf den Frühling & Sommer freuen!
Kombination von Solarthermie & Wärmepumpe
Es ist durchaus möglich und kann auch sinnvoll sein, eine Solarthermieanlage mit einer Wärmepumpe zu kombinieren. Diese Kombination bietet einige Vorteile, kann aber auch einige Herausforderungen mit sich bringen.
Vorteile
- Effizienzsteigerung: Solarthermieanlagen sind sehr effizient in der Erzeugung von Wärme für Brauchwasser und Heizung, insbesondere in den sonnenreichen Monaten. Im Winter, wenn die Sonneneinstrahlung oft nicht ausreicht, kann die Wärmepumpe die Wärmeversorgung übernehmen. Das kann die Gesamteffizienz des Systems über das Jahr gesehen steigern.
- Reduzierung der Betriebskosten: Im Sommer kann die Solarthermieanlage einen Großteil des Warmwasserbedarfs decken, was die Betriebskosten der Wärmepumpe reduziert.
- Erhöhung der Autarkie: Durch die Nutzung von Solarenergie sowohl für die Stromerzeugung (über die Wärmepumpe) als auch für die Wärmeerzeugung (über die Solarthermie) kann die Unabhängigkeit von externen Energieversorgern erhöht werden.
Herausforderungen
- Komplexität: Die Kombination von Solarthermie und Wärmepumpe kann komplexer sein als die Nutzung jeder Technologie für sich allein. Es muss ein System zur Steuerung und Abstimmung der beiden Technologien eingerichtet werden.
- Initialkosten: Die Anschaffung und Installation sowohl einer Solarthermieanlage als auch einer Wärmepumpe kann hohe Initialkosten verursachen. Allerdings können diese Kosten über die Lebensdauer des Systems durch die Einsparungen bei den Betriebskosten wieder hereingeholt werden.
- Platzbedarf: Beide Systeme benötigen Platz – sowohl auf dem Dach für die Solarthermie-Kollektoren als auch im Haus für die Wärmepumpe und eventuell notwendige Speicher.
Ob die Kombination von Solarthermie und Wärmepumpe für dich sinnvoll ist, hängt von deinen spezifischen Umständen ab, einschließlich deines Energieverbrauchs, der klimatischen Bedingungen an deinem Standort und deiner Bereitschaft, in eine umfangreichere Installation zu investieren. Auch hier lohnt es sich, einen Fachmann oder Energieberater zu konsultieren, um die beste Lösung für deine Situation zu finden.
Fazit: Wärmepumpe mit Solarstrom betreiben
Die Entwicklung der Stromkosten ist ein wichtiger Faktor für den aktuellen Vorstoß zum verstärkten Eigenverbrauch von Solarstrom. Die Verbindung einer Wärmepumpe mit einer Photovoltaikanlage ist eine Möglichkeit, den Eigenverbrauch zu erhöhen und die Abhängigkeit vom öffentlichen Stromnetz zu verringern.
Diese Kombination von Technologien ist besonders vorteilhaft in neuen Gebäuden und in bestehenden Gebäuden, die auf Energieeffizienz getrimmt werden. Mit der Wärmepumpe kann aus der Sonnenenergie Wärme erzeugt werden, die dann für das Beheizen bzw. Abkühlen des Hauses verwendet werden kann.
Dies erhöht die Gesamteffizienz des Systems und kann die Energiekosten erheblich senken. Außerdem kann die Kombination aus Wärmepumpe und Photovoltaikanlage weitere Vorteile bieten, wie z. B. die Reduzierung von Treibhausgasemissionen.
