Solaranlage in Verbindung mit Wärmepumpe – Kann sich diese Kombination lohnen?

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

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Funktionsweise einer Wärmepumpe

Wärmepumpen sind eine Art mechanische Kompressionswärmepumpe, die ein Kältemittel als Zwischenmedium verwendet, um Wärmeenergie von einem Ort zum anderen zu transportieren.

Das Kältemittel zirkuliert in einem geschlossenen Kreislauf zwischen einem Verdampfer und einem Verflüssiger, und der Prozess der Wärmeübertragung vom Verdampfer zum Verflüssiger kann umgekehrt werden, um ein Gebäude im Sommer zu kühlen.

Im Winter entzieht die Wärmepumpe der Umgebungsluft, dem Boden oder dem Grundwasser Wärme und gibt sie über einen Wärmetauscher an das Heizsystem ab, während sie im Sommer umgekehrt dem Gebäude Wärme entzieht und sie an die Umgebung abgibt.

Die thermische Effizienz einer Wärmepumpe hängt stark von der Temperaturdifferenz zwischen der Umgebungsluft und der gewünschten Raumtemperatur ab.

Je größer dieser Unterschied ist, desto mehr Arbeit muss die Wärmepumpe leisten, um den Raum zu heizen, und desto weniger effizient ist sie. Deshalb ist es generell ratsam, die gewünschte Raumtemperatur so nah wie möglich an der Umgebungstemperatur zu halten.

Eine Möglichkeit, dies zu erreichen, ist der Einbau einer Fußbodenheizung, die nur geringe Vorlauftemperaturen benötigt, um einen Raum effektiv zu heizen. Eine weitere Möglichkeit, die Wärmeeffizienz zu verbessern, besteht darin, dein Haus gut zu isolieren.

Dadurch wird verhindert, dass Wärme durch die Wände und das Dach entweicht, so dass die Wärmepumpe nicht so hart arbeiten muss, um eine angenehme Temperatur im Haus zu halten.

Generell gilt: Jedes Grad, das durch die Vermeidung von unnötigem Heizen eingespart werden kann, erhöht die Effizienz der Wärmepumpe um etwa 6 %.

Wärmepumpen sind eine hocheffiziente Methode, um ein Gebäude zu heizen und zu kühlen, und sie können mit Strom, Sonnenkollektoren oder anderen erneuerbaren Energiequellen betrieben werden.

Wieviel Strom benötigt eine Wärmepumpe?

Es gibt viele Faktoren, die dazu beitragen, wie viel Strom eine Wärmepumpe verbraucht. Die Art der Wärmepumpe ist ein solcher Faktor.

So verbrauchen Luft-Wärmepumpen in der Regel mehr Energie als andere Arten von Wärmepumpen, weil die Temperatur der Umgebungsluft während der Heizperiode meist niedriger ist als die des Bodens oder des Grundwassers.

Ein weiterer wichtiger Faktor ist die Größe und Heizleistung der Wärmepumpe. Je größer und leistungsfähiger die Wärmepumpe ist, desto mehr Strom wird sie verbrauchen.

Die Jahresarbeitszahl (JAZ) ist ein weiterer wichtiger Parameter zur Beurteilung der Effizienz einer Wärmepumpenanlage. Sie gibt das Verhältnis zwischen der zugeführten elektrischen Energie und der erzeugten Wärme an (über das Jahr gerechnet).

Beispiel: Eine JAZ von 2 kann aus einem kWh eingesetztem Strom 2 kWh Nutzwärme erzeugen. Mit einem höherem Wert steigt auch die Effizienz. Ein Wert von min. 4 ist ratsam.

Auch die Temperaturschwankungen der jeweiligen Wärmequelle im Laufe des Jahres werden berücksichtigt. All diese Faktoren spielen eine Rolle bei der Bestimmung, wie viel Strom eine Wärmepumpe verbraucht.

Die Leistungszahl (COP) einer Wärmepumpe ist ein Maß dafür, wie effizient sie Strom in Nutzwärme umwandelt. Je höher der COP, desto effizienter ist die Wärmepumpe. Eine Leistungszahl von mindestens 4 gilt als wirtschaftlich, das heißt, dass die Wärmepumpe pro 1 kWh Strom mindestens 4 kWh Nutzwärme erzeugt.

In der Praxis hängt die tatsächliche Leistungszahl einer Wärmepumpe jedoch von den jeweiligen Bedingungen ab. Die Hersteller geben den COP in der Regel unter konstanten Laborbedingungen an, aber unter realen Bedingungen schwankt der COP.

Formel Stromverbrauch Wärmepumpe:

[Stromverbrauch = (JAZ / Heizleistung) x Heizstunden]

Trotzdem kann eine Wärmepumpe eine wirtschaftliche Wahl für die Beheizung deines Hauses sein, besonders wenn du in einem Gebiet mit speziellen Stromtarifen für Wärmepumpen wohnst.

Diese Tarife sind in der Regel günstiger als der Preis für normalen Haushaltsstrom und werden über einen separaten Stromzähler gemessen. Der Tarif kann jedoch an bestimmte Bedingungen geknüpft sein, also erkundige dich bei deinem Anbieter, bevor du ihn abschließt.

Kombination Wärmepumpe mit Solarstrom

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

• Niedrige Betriebskosten (Heiz- und Stromkosten)
• Kombination wirtschaftlich sinnvoller
• Ökologische und preiswerte Solarenergie (bessere Ökobilanz)
• Hohe Planungssicherheit
• Eigenverbrauch an Solarstrom wird erhöht
• Bessere und schnellere Rendite der Photovoltaik-Anlage

Nachteile

• Hohe Investitionskosten
• Vollständige Autarkie aktuell noch wirtschaftlich nicht sinnvoll

Einer der Hauptvorteile ist die Senkung der Betriebskosten, da die Wärmepumpe erneuerbare Energiequellen wie die Sonnenenergie 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 erzeugen kannst.

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 6 – 9 Ct. pro kWh.

Im Gegensatz dazu kostet der Bezug von Haushaltsstrom aus dem Netz normalerweise etwa 30 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 Geld sparen und ihren ökologischen Fußabdruck verringern wollen.

Wie hoch betragen 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.

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.

FAQ´s

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.

Kombination von Solarthermie und Wärmepumpe sinnvoll?

Solarthermische Energie wird oft in Verbindung mit Photovoltaik genutzt, kann aber auch zum Betrieb einer Wärmepumpe verwendet werden.

In diesem Fall nehmen Sonnenkollektoren die Sonnenwärme auf und liefern thermische Energie für Heizung und Warmwasser.

Sowohl die Pumpe als auch der Kollektor arbeiten mit Wärme, so dass sie gut zusammenarbeiten können.

Durch die Nutzung der Solarthermie entfällt jedoch die Flexibilität, die die Photovoltaik bietet, da Strom mehr Einsatzmöglichkeiten hat. Auch die Einspeisevergütung entfällt.

Autark heizen mit Wärmepumpe und PV-Anlage möglich?

Eine Wärmepumpe in Kombination mit Photovoltaik kann theoretisch den gesamten Wärme- und Warmwasserbedarf eines Hauses ohne fremde Hilfe decken.

Allerdings müsste eine solche Anlage sehr groß sein, und es wäre auch ein Energiespeichersystem erforderlich. Die hohen Investitionskosten, die mit dieser Anlage verbunden sind, machen sie in der Regel unrentabel.

Deshalb ist es oft praktischer, einen Teil des Strombedarfs einer Wärmepumpe mit Netzstrom zu decken. Dieser Ansatz kann immer noch zu erheblichen Einsparungen bei den Energiekosten führen, ohne dass eine übermäßig teure Anfangsinvestition erforderlich ist.