Wärmepumpe mit Photovoltaikanlage: Wann lohnt sich die Kombination?

Mehr als jeder zweite Bauherr wählt derzeit eine Wärmepumpe für die Beheizung seiner Wohnimmobilie. Kein Wunder: Die Technologie gilt als umweltfreundlich und nutzt alternative Energien. Doch selbst besonders effiziente Modelle weisen einen deutlich erhöhten Stromverbrauch auf.

Deshalb entscheiden sich immer mehr Besitzer von Neubauten und Bestandsgebäuden für die Kombination der Wärmepumpe mit Photovoltaiktechnik. In diesem Beitrag erfahren Sie, wann Sie die Vorteile der sich ergänzenden Systeme nutzen können, wie das Zusammenspiel funktioniert und welche Voraussetzungen Sie erfüllen sollten.

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Wie funktioniert eine Wärmepumpe?

Eine Wärmepumpe dient dazu, die in der Umwelt gespeicherte Energie in Heizenergie umzuwandeln. Diese kann entweder aus der Umgebungsluft, dem Grundwasser oder dem Erdreich stammen. Das Gerät nimmt die Umgebungswärme auf, die in der Natur kostenfrei und unendlich zur Verfügung steht. Um diese jedoch in Heizwärme umzuwandeln, ist elektrischer Strom erforderlich. Zudem erhöht die Wärmepumpe die eingefangene Umgebungstemperatur auf die benötigte Vorlauftemperatur, um Ihr Haus adäquat heizen zu können.

Wärmepumpen funktionieren am besten in gut gedämmten Wohnimmobilien, in denen Niedertemperatur-Heizsysteme verbaut wurden. Dazu zählen vor allem Fußbodenheizungen und Niedertemperatur-Heizkörper (z. B. Heizflächen).

Vor- und Nachteile von Wärmepumpen

Eigenheimbesitzer profitieren von einer Vielzahl an Vorteilen, wenn sie sich für eine Wärmepumpe entscheiden:

• keine Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen
• geringere Betriebskosten als viele andere Heizungsarten
• je nach Modell zusätzliche Funktionen möglich (z. B. zur Kühlung)
• attraktive staatliche Förderung für die Anschaffung
• effiziente Betriebsweise
• keine Freisetzung von CO2
• wartungsarmer Betrieb
• geringe Störungsanfälligkeit

Auf der anderen Seite der Waage stehen auch einige Nachteile. Wärmepumpen erfordern anfangs eine höhere Investition als viele andere Heizungsarten, wobei sich diese durch den sparsamen Betrieb schnell amortisiert. Hinzu kommen je nach Effizienz hohe Stromkosten und bei bestimmten Wärmepumpen (z. B. mit Erdkollektoren) sollten Sie mit einem gewissen bürokratischen Aufwand für Genehmigungen rechnen.

Wie viel Strom benötigt eine Wärmepumpe?

Die gute Nachricht: Mit einer Jahresarbeitszahl von 3 bis 5 erreichen moderne Wärmepumpen einen hohen Wirkungsgrad. Aus 1 kWh investierter elektrischer Energie erzeugen Sie damit Heizenergie von 3 bis 5 kWh. Dennoch verursacht eine Wärmepumpe verglichen mit anderen Heizungsarten eine höhere Stromrechnung.

Wie viel Strom eine Wärmepumpe konkret verbraucht, hängt von Ihrer Wohnsituation und Ihrem Heizverhalten ab. Angenommen, Sie nutzen eine Wärmepumpe mit einer Jahresarbeitszahl von 4,2. Ihr Wärmebedarf liegt bei 24.000 kWh jährlich. So funktioniert die Berechnung:

Wärmepumpe mit Photovoltaik: mit Solarstrom heizen

Wenn es um hohe Stromkosten geht, drängt sich der Gedanke an eine Photovoltaikanlage geradezu auf. Und tatsächlich: Die Kombination aus Photovoltaik und Wärmepumpe rechnet sich in vielen Fällen nicht nur, sondern bringt auch unschlagbare Vorteile mit sich.

Lohnt sich eine Wärmepumpe mit Photovoltaikanlage?

Wenn Sie eine Wärmepumpe mit Photovoltaik richtig kombinieren, profitieren beide Systeme, arbeiten effizienter und bieten Ihnen optimale Bedingungen für eine umweltfreundliche Heizung zu überschaubaren Kosten. Diese Symbiose beruht auf mehreren Umständen:

• Photovoltaikanlagen erzeugen bei intensiver Sonneneinstrahlung eine hohe Ausbeute. Überschüssiger Strom kann häufig nicht sofort verbraucht werden und muss dann zu vergleichsweise geringen Einspeisekonditionen in das öffentliche Netz eingespeist werden.
• Bei der Kombination der Heizung mit der Photovoltaikanlage kann die Wärmepumpe den PV-Überschuss verwenden und ihn beispielsweise für die Erwärmung eines Pufferspeichers nutzen. Dies erhöht den Eigenverbrauch und damit die Wirtschaftlichkeit der Photovoltaikanlage.
• Sie können einen Teil des Strombedarfs Ihrer Wärmepumpe über den von Ihrer PV-Anlage erzeugten Überschuss decken. Damit senken Sie nachhaltig Ihre Stromkosten.

Wir haben hier somit eine Win-win-Situation: Die Photovoltaikanlage wird dank der Kombination wirtschaftlicher und zugleich senken Sie Ihre Heizkosten. Dadurch amortisieren sich die anfangs hohen Kosten für die Wärmepumpe mit Photovoltaikanlage schneller.

Sie profitieren zusätzlich von weiteren Vorteilen:

• Sie machen sich unabhängiger von der Entwicklung der Strompreise und der Politik der Netzbetreiber.
• Sie leisten einen positiven Beitrag zum Umweltschutz.
• Sie verringern Ihren CO2-Fußabdruck.
• Sie investieren in moderne, zukunftsorientierte Technologien und steigern damit den Wert Ihrer Immobilie.

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Voraussetzungen für die Kombination aus PV-Anlage und Wärmepumpe

Mit der Photovoltaiktechnik zu heizen, lässt sich in den meisten Neubauten und auch in sehr vielen Bestandsgebäuden umsetzen. Ebenso spielt es bei der Umsetzung kaum eine Rolle, ob Sie eine Luft-Wasser-Wärmepumpe mit einer Photovoltaikanlage verbinden oder ob Sie auf eine Erdwärmepumpe setzen – lediglich in Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit kann es Unterschiede geben.

Wann sich eine Wärmepumpe mit Photovoltaikanlage lohnt, hängt von vielen Einzelfaktoren ab. Insbesondere sollten die folgenden Voraussetzungen erfüllt sein:

• Das Haus selbst sollte für den Einsatz einer Wärmepumpe geeignet sein. Dies betrifft vor allem den Dämmzustand des Hauses, die Verwendung von Niedrigtemperatur-Heizsystemen, die auf niedrige Vorlauftemperaturen ausgelegt sind, und genügend Platz für die Wärmepumpe.
• Das Dach muss ausreichend Platz für die Montage der Photovoltaikanlage bieten. Zudem sollte die Ausrichtung möglichst nach Süden oder Südwesten und schattenfrei sein sowie idealerweise einen Neigungswinkel von 10° bis 30° aufweisen.
• Bestenfalls planen Sie einen Stromspeicher ein. Dieser erhöht zwar anfangs die Kosten für die Wärmepumpe mit Photovoltaik, amortisiert sich aber schnell über eine höhere Eigenverbrauchsquote des erzeugten Solarstroms.

Besonders wirtschaftlich wird die Kombination aus Wärmepumpe mit Photovoltaik und Stromspeicher, wenn die Einspeisevergütung niedrig und/oder der angebotene Wärmepumpen-Stromtarif wenig attraktiv ist.

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So verbinden Sie die PV-Anlage mit der Heizung

Damit Sie mit der Photovoltaikanlage heizen können, muss diese mit der Wärmepumpe kommunizieren. Um das zu erreichen, haben Sie verschiedene Möglichkeiten:

Direkter Anschluss

Sie schließen die Wärmepumpe an das normale Hausstromnetz an (ohne Nutzung eines Wärmepumpen-Stromtarifs). Sie bezieht den nötigen Strom aus der Photovoltaikanlage, ebenso wie der Haushaltsstrom. Es gibt keine Privilegierung (z. B. für den Haushaltsstrom).

Anbindung über SG-Ready

SG steht für „Smart Grid“. Es handelt sich dabei um eine Schnittstelle, über die sich eine intelligente Steuerung des Zusammenspiels aus Wärmepumpe und Photovoltaiktechnik erreichen lässt. Dabei definieren Sie einen Schwellwert. Die unterhalb dieses Werts liegende Menge an Solarstrom ist beispielsweise für den Haushaltsstrom reserviert.

Erst wenn die Schwelle überschritten wird und das PV-System mehr Solarstrom produziert, als der Haushalt benötigt, gibt der Wechselrichter oder ein installierter Smart-Meter (intelligenter Stromzähler) das Signal an die Wärmepumpe. Diese kann nun etwa den PV-Strom verwenden, um einen Pufferspeicher aufzuheizen und die überschüssige Energie in Wärme umzuwandeln.

Intelligentes Energiemanagementsystem

Bei einem intelligenten Energiemanagementsystem handelt es sich um eine Softwarelösung, mit der Sie die Verwendung des erzeugten Solarstroms automatisiert steuern lassen können. So erreichen Sie, dass ein möglichst großer Anteil des eigenen Stroms selbst genutzt und nicht eingespeist wird. So verringern Sie den aus dem Netz bezogenen Strom. Viele Systeme lassen auch manuelle Eingriffe per App zu oder können selbstständig dazulernen, zum Beispiel um den optimalen Zeitpunkt für die Ladung Ihres E-Autos über eine Wallbox zu bestimmen.

Korrekt eingestellt, verwaltet das intelligente Energiemanagementsystem schließlich die verschiedenen Verbraucher Ihrer Wohnimmobilie ganz nach Ihren Wünschen. Häufig wird dabei diese Reihenfolge befolgt:

1. Haushaltsstrom, beispielsweise für Haushaltsgeräte, die Wärmepumpe oder die Ladung des Elektroautos
2. Einspeisung in den Stromspeicher zur Vorhaltung für einen späteren Bedarf
3. Soweit ein Pufferspeicher vorhanden ist, Aufheizen des Warmwassers
4. Einspeisung in das öffentliche Netz

Das System schöpft also alle Möglichkeiten zur Nutzung des Solarstroms für die Heizung aus, ehe der Strom in das öffentliche Stromnetz eingespeist wird.

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Wärmepumpe mit Photovoltaik: Kosten im Vergleich zur Wärmepumpe ohne Photovoltaik

Viele Verbraucher fragen sich, ob sich eine Wärmepumpe ohne Photovoltaik lohnt oder wie sehr sich die Solartechnik auf die Wirtschaftlichkeit der Heizungsanlage auswirkt. Das folgende Rechenbeispiel stellt beide Szenarien gegenüber und bezieht auch die Auswirkung eines Stromspeichers ein.

Greifen wir dazu das oben angeführte Beispiel noch einmal auf: Unser Einfamilienhaus hat einen Wärmebedarf von 24.000 kWh und die Wärmepumpe weist eine Jahresarbeitszahl von 4,2 auf. Dadurch ergibt sich ein Stromverbrauch pro Jahr für die Wärmepumpe von rund 5.714 kWh.

Szenario 1) Wärmepumpe ohne Photovoltaik

In diesem Rechenbeispiel betreiben Sie die Wärmepumpe ohne Photovoltaikanlage. Den für den Betrieb erforderlichen Strom beziehen Sie von Ihrem Netzanbieter. Wie oben errechnet, fallen bei einem durchschnittlichen Strompreis von 0,40 Euro pro kWh Kosten von 2.285,60 Euro pro Jahr an (5.714 kWh x 0,40 Euro). Falls Sie einen Wärmepumpen-Stromtarif nutzen können, liegen die Kosten zwischen 1.257,08 Euro und 1.428,50 Euro.

Szenario 2) Wärmepumpe mit Photovoltaik

Eine durchschnittlich große PV-Anlage für ein Einfamilienhaus produziert im Jahr rund 9.000 kWh Solarstrom. Diesen können Sie jedoch nicht vollständig für die Wärmepumpe nutzen. Grund dafür ist, dass die Photovoltaikanlage bevorzugt dann Strom produziert, wenn Sie diesen nur bedingt zum Heizen nutzen können (z. B. im Sommer). Wenn der Heizbedarf erhöht ist (nachts, bei schlechtem Wetter, im Winter), ist die Ausbeute hingegen geringer oder (nachts) überhaupt nicht vorhanden.

Rechnen Sie mit einer Eigenverbrauchsquote von 30 Prozent. Gehen wir also von einer Photovoltaikanlage mit einer Stromerzeugung von 9.000 kWh aus, können etwa 2.700 kWh realistisch für das Heizen mit Solarstrom genutzt werden. Doch Vorsicht: Auch PV-Strom ist nicht umsonst. Durch die Anschaffungskosten und die (vergleichsweise geringen) Betriebskosten fallen Kosten zwischen 3,12 und 11,01 Cent pro Kilowattstunde an. Wir rechnen in unserem Beispiel mit 6,5 Cent pro kWh.

Ausgehend von den Daten aus Szenario 1) ergeben sich folgende Ergebnisse:

Schon der Vergleich zwischen Szenario 1) und 2) zeigt: Können Sie einen günstigen Wärmepumpen-Stromtarif nutzen, fällt die Ersparnis durch die PV-Anlage möglicherweise nicht hoch genug aus, um den Aufwand zu rechtfertigen. Ganz anders sieht es jedoch aus, wenn Sie den herkömmlichen Netzstrom ohne Sondertarif nutzen.

Szenario 3) Wärmepumpe mit Photovoltaik und Stromspeicher

Ergänzen Sie Ihre Wärmepumpe mit Photovoltaikanlage um einen Stromspeicher, können Sie die Eigenverbrauchsquote je nach dem Aufbau Ihrer Anlage und Ihres Nutzungsverhaltens auf 50 bis 70 Prozent steigern. Grund dafür ist, dass Sie den tagsüber erzeugten Solarstrom im Batteriespeicher zwischenspeichern und ihn nachts verbrauchen können. So müssen Sie weniger überschüssigen Strom in das öffentliche Netz einspeisen und erhöhen Ihre selbst genutzte Ausbeute. Dies wirkt sich wiederum auf die Berechnung aus.

Wir gehen weiterhin von einer Photovoltaikanlage aus, die pro Jahr rund 9.000 kWh Solarstrom erzeugt. Wir nehmen eine Eigenverbrauchsquote von 55 Prozent an. Die Kosten pro kWh erzeugten Solarstroms steigen allerdings mit der Anschaffung eines Batteriespeichers ebenfalls an. Rechnen Sie mit 5,24 bis 19,72 Cent pro kWh. Gehen wir für unser Beispiel von 13 Cent pro kWh aus.

erzeugten Solarstroms steigen allerdings mit der Anschaffung eines Batteriespeichers ebenfalls an. Rechnen Sie mit 5,24 bis 19,72 Cent pro kWh. Gehen wir für unser Beispiel von 13 Cent pro kWh aus.In diesem Szenario sehen Sie direkt, wie stark sich der Einsatz eines Stromspeichers in Kombination mit einer Wärmepumpe und Photovoltaikanlage auswirkt. Verglichen mit Szenario 1) liegen die Kosten sogar deutlich unter dem Wärmepumpen-Stromtarif und um mehr als die Hälfte niedriger als die Variante mit dem Netzstrom. Und auch gegenüber Szenario 2) fällt die Ersparnis massiv höher aus.

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