Wärmepumpe mit Photovoltaik kombinieren | Klimaworld

Wärmepumpe mit Photovoltaik: Die perfekte Kombination? 

Eine Wärmepumpe ist eine sinnvolle Anschaffung mit wenig Nachteilen. Die Art der Energiegewinnung kann wohl als die nachhaltigste überhaupt bezeichnet werden. Je nach Pumpenart wird dabei Luft, Erdwärme oder das Grundwasser genutzt.  Als Hauptargument gegen die Wärmepumpe wird oft ihr angeblich hoher Stromverbrauch angeführt.  Hier lohnt sich die Kombination von Wärmepumpe und Photovoltaikanlage, die den benötigen Strom einfach selbst produziert. Wie das in der Praxis funktionieren kann, stellt Ihnen dieser Artikel vor. 

> Wie funktioniert eine Wärmepumpe? 
> Wie funktioniert eine Photovoltaikanlage? 
> Photovoltaik mit Wärmepumpe kombinieren: So funktioniert es 
> Wärmepumpe mit Photovoltaikanlage: Vorteile und Nachteile 
> Energiespeicher: Wie die Kombination von Wärmepumpe und Photovoltaik noch effizienter gestaltet werden kann 
> Wärmepumpe und Photovoltaik: Kosten und Fördermöglichkeiten 

Wie funktioniert eine Wärmepumpe? 

Vereinfacht gesagt entzieht die Wärmepumpe ihrer Umgebung Energie und wandelt diese in Wärmeenergie um. Es gibt mehrere Varianten: 

  • Luft-Wasser-Wärmepumpe 
  • Luft-Luft-Wärmepumpe 
  • Sole-Wasser-Wärmepumpe (Erdwärmepumpe) 
  • Wasser-Wasser-Wärmepumpe 

Die „Ausgangsenergie“ ist je nach Modell unterschiedlich, das Endergebnis immer gleich. Die Wärmepumpe funktioniert dabei im Prinzip wie ein umgekehrter Kühlschrank. Sie entzieht ihrer Umgebung Wärme, die nach innen geleitet wird und dort zum Heizen genutzt werden kann. Ihr großer Vorteil: Die zur Wärmeerzeugung notwendige Energie ist in nahezu unbegrenzter Menge vorhanden und muss lediglich umgewandelt werden. Das geschieht in den meisten Fällen durch ein Kältemittel und einen Verdampfer. Das Kältemittel hat einen besonders niedrigen Siedepunkt und verdampft schon bei entsprechend niedrigen Temperaturen. Die dabei frei werdende Energie wird in der Heizungsanlage genutzt. (Luft-Luft-Geräte bilden eine Ausnahme. Sie benutzt die warme Abluft eines Gebäudes, vermengt diese mit Frischluft und bläst das Gemisch zurück ins Innere.) 

Gibt es speziellen Wärmepumpenstrom? 

Falls Sie denken sollten, Strom sei immer gleich, haben Sie prinzipiell natürlich recht. Allerdings mit kleinen Einschränkungen. Es gibt nämlich tatsächlich speziellen „Wärmepumpenstrom“. Auch wenn die Bezeichnung ein wenig irreführend ist. 

Denn eigentlich handelt es sich um einen speziellen „Wärmepumpenstrompreis“. Der Strom selbst wird auf einem der üblichen Wege hergestellt.  Besitzer einer Wärmepumpe können den für den Betrieb notwendigen Strom günstiger beziehen. In der Regel liegt die Ersparnis bei ca. 20 %. 

Wie funktioniert eine Photovoltaikanlage? 

Die Sonne versorgt uns tagtäglich – völlig kostenlos – mit sauberer, umweltfreundlicher Energie. Eine Photovoltaikanlage (kurz: PV-Anlage) macht sich genau diesen Umstand zunutze. Sie verwandelt das Sonnenlicht dank spezieller Module in Strom. Von der Anlage aus wird der erzeugte Solarstrom entweder dazu verwendet, einen gewissen Teil des Eigenbedarfs im Haus zu decken, oder in das öffentliche Stromnetz eingespeist. Für Zweiteres erhält der PV-Anlagenbetreiber eine sogenannte Einspeisevergütung von staatlicher Seite. Momentan nicht genutzter Strom kann auch in Stromspeichern zwischengelagert werden.  

Photovoltaik mit Wärmepumpe kombinieren: So funktioniert es 

Damit die beiden Geräte überhaupt im Zusammenspiel glänzen können, bedarf es einer funktionierenden Kommunikation. Die gelingt entweder über: 

  • Eine an der Wärmepumpe angebrachte Schnittstelle. 
  • Eine Verbindung von Wechselrichter und Wärmepumpe. 
  • Eine Verbindung der Wärmepumpe mit einem elektronischen Stromzähler. 
  • Ein Energiemanagementsystem. 

Die Photovoltaikanlage produziert tagsüber immer Strom, auch wenn dieser in dem Moment nicht benötigt wird. Ist das der Fall, wird dieser Strom bei bestehender PV-Wärmepumpen-Kombination als Energieüberschuss an die Wärmepumpe weitergeleitet, anstatt ins öffentliche Netz zu gelangen. Das Kommando zum Wechsel der Pumpe von Netz- auf PV-Strom kommt entweder von der Pumpe selbst oder von den zuvor erwähnten Gerätschaften (Schnittstelle, Wechselrichter, Energie-Managementsystem). 

Wie hoch ist die Eigenverbrauchsquote einer Wärmepumpe mit Photovoltaik? 

Die Eigenverbrauchsquote hängt von vielen individuellen Faktoren ab, z.B. wie groß die Photovoltaikanlage ist, wie es um den Wärmebedarf des Hauses bestellt ist und wie viel Strom im Alltag benötigt wird.  

Laut Zahlen des Zentrums für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) können jedoch folgende Werte angenommen werden:  

  • wer seine Wärmepumpe mit einer kleinen Photovoltaikanlage kombiniert, kann den Eigenverbrauch an Solarstrom von 30 auf 45 Prozent steigern 
  • wird noch ein Stromspeicher hinzugefügt, steigt der Eigenverbrauch sogar auf bis zu 70 Prozent 

Wärmepumpe mit Photovoltaikanlage: Vorteile und Nachteile 

Nun haben umweltfreundliche Energien in vielen Fällen einen Haken. Meist liegt dieser in den vergleichsweise hohen Kosten. Auch die Wärmepumpe ist auf Strom angewiesen, um arbeiten zu können. Was läge also näher, als den Strombedarf der Wärmepumpe mit selbst erzeugtem Solarstrom zu decken? So sehen die konkreten Vorteile und Nachteile im Überblick aus: 

Vorteile 

Nachteile 

  • Senkung der Betriebskosten: Durch den Bezug von selbsterzeugtem Strom sinken die Betriebskosten der Wärmepumpe. Durchschnittlich deckt der Photovoltaikstrom rund 30 % des Bedarfs einer Wärmepumpe. Dieser Wert ist abhängig von der Energieeffizienz des zu beheizenden Gebäudes. 
  • Steigerung der Wirtschaftlichkeit: Obwohl dieselbe Menge an Energie für die Beheizung des Hauses aufgebracht werden muss, sinken die Ausgaben in ihrer Gesamtheit. Zudem werden durch den Betrieb der Wärmepumpe mit Photovoltaikstrom die Eigenverbrauchsquote und der Autarkiegrad deutlich erhöht, die Energieverbrauchskosten sinken ebenfalls. 
  • Höhere Nachhaltigkeit: Während die Wärmeerzeugung durch die Wärmepumpe bereits eine umweltschonende Angelegenheit ist, benötigte die Anlage Strom aus (mitunter) weniger nachhaltigen Quellen. Sobald die Pumpe mittels selbst erzeugtem Ökostrom gespeist wird, ist der Betrieb noch einmal nachhaltiger. 
  • Stabilere Strompreise: Als Kunde der großen Stromanbieter sind Sie den Preisschwankungen auf dem Markt ausgeliefert. Als einziges Instrument steht ihnen der Anbieterwechsel zur Verfügung, der bedeutet aber oftmals einen gewissen Aufwand. Wer mit einer Photovoltaikanlage seinen eigenen Strom erzeugt, der kann mit einer gesetzlich festgelegten, stabilen Einspeisevergütung rechnen.
  • Höhere Investitionskosten durch die Installation zweier Anlagen  
  • hundertprozentige Selbstversorgung mit Solarstrom ist aufgrund teurer Akkus weiterhin finanziell nicht lohnenswert 
  • Der Bezug von Wärmepumpenstrom zu vergünstigten Tarifen fällt weg, die Unterscheidung zwischen zugekauftem und selbsterzeugtem Strom ist technisch zu aufwändig und nicht umsetzbar. 

 

Energiespeicher: Wie die Kombination von Wärmepumpe und Photovoltaik noch effizienter gestaltet werden kann 

Photovoltaikanlagen wandeln Sonnenenergie in Strom um – ganz unabhängig davon, ob dieser gerade benötigt wird, oder nicht. Neben der Einspeisung ins öffentliche Netz besteht die Möglichkeit, den erzeugten Solarstrom in entsprechenden Stromspeichern zwischenzulagern. Die sind allerdings teuer. Je höher also die Eigenstromnutzung ist, desto besser. Der Eigenverbrauch des Überschussstroms steigert den Autarkiegrad. Mit einer bestimmten Erweiterung kann die Wärmepumpe dazu einen Beitrag leisten. 

Der Schlüssel dazu ist ein Wärmespeicher, z.B. in Form eines Pufferspeichers oder Schichtenspeichers. Durch die Installation eines derartigen Speichers wird es der Wärmepumpe ermöglicht, auch dann zu arbeiten, wenn gar keine Wärme benötigt wird. Die erzeugte Energie wird dazu in einem Wärmespeicher zwischengelagert. Das steigert die Eigenverbrauchsquote des selbsterzeugten PV-Stroms nochmals. 

Wärmepumpe und Photovoltaik: Kosten und Fördermöglichkeiten 

Der Einbau von Wärmepumpen und Photovoltaik geht mit nicht unwesentlichen finanziellen Investitionen einher. Dazu gehören natürlich die Kosten für das Gerät selbst, die Erschließung der Wärmequelle (Erde, Wasser) und die Installation. Die Tabelle gibt einen Überblick, mit welchen Beträgen Sie ungefähr rechnen müssen: 

Kosten einer Wärmepumpe: 

 

Luftwärmepumpe 

Wasser-Wasser-Wärmepumpe 

Erdwärmepumpe (Flachkollektor) 

Erdwärmepumpe (Sonde) 

Anschaffungskosten 

10.500–17.500 Euro 

11.000–14.000 Euro 

12.000–14.000 Euro 

12.000–14.000 Euro 

Erschließung  

- 

5.500–8.500 Euro 

3.500–5.500 Euro 

9.500–11.500 Euro 

Installation 

4.500–5.500 Euro 

3.500–4.500 Euro 

3.500–4.500 Euro 

3.500–4.500 Euro 

Gesamtinvestition  

15.000–23.000 Euro 

20.000–27.000 Euro 

19.000–24.000 Euro 

25.000–30.000 Euro 

Hinzu kommen vor allem in Altbauten Kosten für die Anpassung des Heizsystems oder die Installation neuer Heizkörper, die die niedrigen Vorlauftemperaturen der Wärmepumpe effizienter nutzen können. 

Um diese ursprünglichen Investitionskosten zu mindern, kann auf eine staatliche Förderung zurückgegriffen werden. Die Kreditanstalt für Wiederaufbau (kurz: KfW) vergibt – abhängig vom jeweiligen Programm – Zuschüsse oder Darlehen für den Einbau von Wärmepumpen bzw. energieeffiziente Sanierungen von Gebäuden. Die aktuellen Förderbedingungen können Sie im Artikel Wärmepumpenförderung 2024 nachlesen. 

Soweit die guten Nachrichten. Die schlechte Nachricht: Photovoltaikanlagen werden aktuell von staatlicher Seite nicht gefördert. Zumindest nicht der Einbau direkt. Sehr wohl können Sie als Anlagenbetreiber eine Einspeisevergütung für jenen Anteil ihres Solarstroms beantragen, den sie nicht selbst verbrauchen, sondern in das öffentliche Netz einspeisen.  

Was ist eine gute Wärmepumpe?

Die Wahl einer Wärmepumpe hängt von verschiedenen Faktoren ab, darunter Energieeffizienz, Heizleistung, Installationsaufwand und Kosten. Eine hochwertige Wärmepumpe sollte zuverlässig, leise und einfach zu bedienen sein, sowie eine lange Lebensdauer bieten.

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