Wärmepumpe mit Photovoltaik kombinieren
Eine Photovoltaikanlage erzeugt Strom, die auch zum Betrieb einer Wärmepumpe zur Verfügung gestellt werden kann: eine klassische Win-win-Situation. Mit der Kombination aus Wärmepumpe und PV-Anlage erzeugt ihr also kostengünstig umweltfreundlichen Strom und umweltfreundliche Wärme. Wie das genau funktioniert, was es kostet und wie ihr dadurch unabhängiger vom Strommarkt werdet, erfahrt ihr in unserem Ratgeber!
Unabhängiger von Erdgas und Strom aus dem Netz: das Haus der Zukunft
Viele wünschen sich, unabhängiger von öffentlicher Strom- und Gasversorgung zu werden. Mit Blick auf den Klimawandel und schwankende Energiepreise ist das nachvollziehbar, wenn auch bisher nicht erfüllbar: Mit erneuerbaren Energien 100 % autark zu sein, ist für die meisten Privatgebäude heute noch nicht möglich. Doch einen Großteil der benötigten Energie selbst zu erzeugen, ist mit den richtigen Energielösungen durchaus machbar. Besonders vielversprechend ist die Kombination aus Photovoltaikanlage und Wärmepumpe. Das spart nicht nur Energie und CO₂, sondern auch Geld – und ist zudem gut für die Umwelt.
Wieso solltet ihr PV-Anlage und Wärmepumpe kombinieren?
Eine Wärmepumpe wird im laufenden Betrieb mit Strom versorgt. So hält sie den Kältemittelkreislauf aufrecht, mit dem die Wärme aus Grundwasser, Erdreich, Luft oder Abwasser zum Heizen und zur Warmwasserversorgung im Haushalt zur Verfügung gestellt wird. Dieser Strom macht den größten Anteil der laufenden Kosten für eine Wärmepumpe aus. Günstiger und noch nachhaltiger wird es, wenn der Strom aus der eigenen Photovoltaikanlage gewonnen wird: Das senkt nicht nur eure Kosten, sondern steigert gleichzeitig auch die Wirtschaftlichkeit eurer PV-Anlage. Je mehr Strom ihr für den Eigenverbrauch verwendet, desto schneller amortisiert sich eure PV-Anlage – und durch die günstigen Betriebskosten gleichzeitig auch eure Wärmepumpe.
Zudem werdet ihr unabhängiger von der öffentlichen Energieversorgung, indem ihr einen Großteil eures Stroms selbst herstellt. Unterm Strich bedeutet das für euch geringere Heizkosten und einen deutlich kleineren CO₂-Fußabdruck.
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Eine Wärmepumpe nutzt den Strom aus eurer PV-Anlage, um Wärme zu erzeugen. Diese nutzt ihr direkt oder speichert sie für später. Aber wie funktioniert der ganze Prozess im Detail?
Sonnenenergie in Strom umwandeln
Wie wird Sonnenlicht eigentlich in Strom umgewandelt? Das funktioniert so: Sonnenlicht enthält winzige Energieträger, die sogenannten Photonen. Trifft nun Sonnenlicht auf die Solarzellen, bewegen sich die Elektronen in der Grenzschicht – dadurch fließt Strom, der über die Verkabelung der Solarzelle bzw. der in einem Solarmodul zusammengeschalteten Solarzellen ins Haus fließt und hier weiterverarbeitet werden kann. Um den Strom im Haushalt zu nutzen, muss der produzierte Gleichstrom vorher in Wechselstrom umgewandelt werden.
Strom zum Heizen nutzen
Mit dem produzierten Strom kann unter anderem eine Wärmepumpe im Haus versorgt werden. Eine Wärmepumpe funktioniert über einen Kältemittelkreislauf umgekehrt wie ein Kühlschrank. Dafür wird die Umweltwärme (je nach Art über die Luft, das Grundwasser oder das Erdreich) aufgenommen, auf ein Kältemittel übertragen, das bei diesen niedrigen Temperaturen verdampft. Ein mit Strom betriebener Kompressor verdichtet den Dampf, wodurch die Temperatur steigt. Die Wärme wird anschließend auf das Wärmeverteilsystem übertragen – das Kältemittel kühlt ab, wird wieder flüssig und der Prozess beginnt von vorn.
Produzierte Energie speichern
PV-Anlagen in Kombination mit einem Batteriespeicher und Wärmepumpen können Strom bzw. Wärme speichern, um sie zu einem späteren Zeitpunkt zu nutzen. Das ist ideal, denn die PV-Anlage produziert nur bei Sonneneinstrahlung Strom – an wolkigen Tagen weniger und nachts entsprechend gar nicht. Damit ihr auch nach Sonnenuntergang Strom und Wärme beziehen könnt, gibt es Stromspeicher für die Photovoltaikanlage, Pufferspeicher sowie Trinkwarmwasserspeicher für die Wärmepumpe. Der zwischengespeicherte Strom im Stromspeicher kann die Wärmepumpe auch abends und nachts betreiben, die Wärmepumpe wiederum kann Wärme im Pufferspeicher zwischenspeichern, um diese bei Bedarf an das Heizsystem abzugeben.Die perfekte Kombi: Wärmepumpe, Photovoltaik, Speicher und Energiemanagement
Eine Wärmepumpe bezieht etwa drei Viertel der benötigten Energie aus der Umweltwärme, ein Viertel wird durch Strom gedeckt. Besitzt ihr sowohl eine PV-Anlage als auch eine Wärmepumpe, produziert die Solaranlage diesen benötigten Strom zum Teil selbst: Den selbst produzierten Strom aus der Photovoltaikanlage nutzt die Wärmepumpe zum Bereitstellen von Heizenergie, die zum Beispiel zum Duschen, Baden oder zur Beheizung der Räume genutzt werden kann. Wird einmal zu viel Solarstrom erzeugt, kann dieser in einem Stromspeicher zwischengespeichert werden. Die Wärmepumpe wiederum kann überschüssige Wärme ebenfalls in einem Pufferspeicher zwischenlagern, bis diese benötigt wird.
Reicht der selbst produzierte Solarstrom aus der Photovoltaikanlage nicht aus, um die Wärmepumpe zu betreiben, wird Strom aus dem öffentlichen Netz bezogen – im besten Fall in Form von Ökostrom aus erneuerbaren Energien. Um einen überflüssigen Bezug aus dem öffentlichen Stromnetz zu vermeiden, hilft ein Energiemanagementsystem: Es unterstützt dabei, den Solarstrom besonders effizient zu nutzen und den Eigenverbrauch zu steigern.
Bei LichtBlick nutzt ihr das GateWay und die App als Energiemanagementsystem. Neben der effizienten Nutzung des Solarstroms regelt es auch den Einsatz der Wärmepumpe, falls mal für längere Zeit die Sonne scheint und es im Haus dadurch um ein paar Grad wärmer wird. Ein gut isoliertes Haus dient dann selbst als Wärmespeicher und die Wärmepumpe kann länger ausgeschaltet bleiben.
Voraussetzungen für die Kombi aus Wärmepumpe und Photovoltaik
Egal, ob ihr in einem Alt- oder Neubau wohnt, ein neues Haus baut oder ein altes Haus kauft bzw. mietet: Wärmepumpen und Photovoltaikanlagen können nahezu in jedes Gebäude integriert werden. Wichtig ist, dass ihr beides von einer Fachkraft planen lasst, sodass die Energielösungen optimal auf die Gegebenheiten bei euch zu Hause und auf euren Wärmebedarf abgestimmt sind. Nur so kann eine effizient arbeitende Wärmepumpe für euer Gebäude ausgewählt werden. Und auch die PV-Anlage muss korrekt dimensioniert werden, damit ihr euren Stromverbrauch optimal decken könnt.
Welche Wärmepumpe solltet ihr wählen?
Generell lässt sich jede Wärmepumpe mit einer Photovoltaikanlage kombinieren. Welche Wärmepumpe sich für euer Zuhause eignet, solltet ihr mit einer Fachkraft besprechen, denn das hängt unter anderem von eurem Energiebedarf, dem vorhandenen Platz und den Standortbedingungen ab. Beachtet auch, dass eine Wärmepumpe eine Kommunikationsschnittstelle benötigt, damit sie mit dem Energiemanagement kommunizieren kann. Nur so arbeiten PV-Anlage und Wärmepumpe optimal zusammen.
Die effizienteste Wärmepumpe ist eine Wasserwärmepumpe mit einer Jahresarbeitszahl (JAZ) von durchschnittlich 5, die die für das Heizen benötigte Wärme aus dem Grundwasser bezieht. Sie ist allerdings in der Anschaffung teurer als andere Varianten und für die Erschließung der Wärmequelle müssen Brunnen gebaut werden. Das bringt zusätzliche Kosten mit sich. Zudem benötigt man für den erforderlichen Brunnenbau spezielle Genehmigungen der Unteren Wasserbehörde.
Erdwärmepumpen arbeiten mit einer durchschnittlichen JAZ von 3,5 bis 4,5 ebenfalls sehr effizient. Je nach Art müssen hier jedoch Erdbohrungen oder Aushebungen vorgenommen werden, die teuer sein können. Außerdem ist das nicht an jedem Standort möglich.
Die kostengünstigste Wärmepumpe ist die Luft-Luft- bzw. Luft-Wasser-Wärmepumpe. Mit einer durchschnittlichen JAZ zwischen 3 und 3,5 ist sie jedoch auch die am wenigsten effiziente Wärmepumpe. Trotzdem deckt sie euren Heizbedarf zuverlässig, wenn sie richtig geplant wird. Neben den geringeren Anschaffungskosten ist der größte Vorteil der Luftwärmepumpe, dass sie leicht zu installieren ist, keine Genehmigungen erforderlich sind und auch sie auch bei kleineren Grundstücken eingesetzt werden kann. Deshalb wird sie in Deutschland auch am häufigsten genutzt. Über alle Kosten von Wärmepumpen könnt ihr euch in diesem separaten Ratgeber informieren.
Das richtige Energiemanagement
Damit eure PV-Anlage die Wärmepumpe optimal steuert und mit Strom versorgt, benötigt ihr ein SG-Ready-Gerät oder ein Energiemanagementsystem (EnMS). SG Ready steht für „Smart Grid Ready“ und kann in etwa mit „kompatibel mit dem intelligenten Stromnetz“ übersetzt werden. In Verbindung mit einer Wärmepumpe bedeutet das: Das SG-Ready-System signalisiert der Wärmepumpe, dass überschüssige Energie aus der Solaranlage genutzt werden kann, um den Warmwasserspeicher aufzuladen – und um später mit der gespeicherten Energie im Haus zu heizen.
Die Alternative ist ein Energiemanagementsystem, das auch LichtBlick im Komplettpaket mit der WärmePumpe und der SolarAnlage nutzt. Das System weiß genau, wann viel Sonne verfügbar sein wird, und kennt auch den Wärmebedarf des Gebäudes und der Bewohner*innen. Das System wägt also ab, ob die Wärmepumpe den Betrieb in die sonnenreichen Stunden verlagern kann. Aber keine Sorge: Einen Komfortverlust gibt es nicht, denn dank des Wärmespeichers ist immer ausreichend Wärme vorhanden – auch in Zeiten mit wenig oder gar keiner Sonne.
Welche Voraussetzungen müssen Heizungsanlage und Haus erfüllen?
Um effizient mit eurer Wärmepumpe zu heizen, sollten sowohl euer Heizsystem als auch das Gebäude, in dem ihr wohnt, einige Voraussetzungen erfüllen:
Wärmedämmung und Wärmeschutzverglasung: Je besser euer Haus gedämmt ist, desto weniger Wärme geht über die Außenwände verloren – und desto geringer ist die Vorlaufzeit eurer Heizung. Das bedeutet: Ihr müsst weniger Energie aufbringen, um eure Räume zu heizen. Eine ordentliche Wärmedämmung und eine Wärmeschutzverglasung sind deshalb die idealen Bedingungen für eure Wärmepumpe.
Große, moderne Heizkörper, Niedertemperaturheizkörper oder Fußbodenheizung: Je größer die Fläche des Heizkörpers ist, die Wärme abstrahlt, desto effektiver arbeitet das Heizsystem. Große und moderne Heizkörper, Fußbodenheizungen oder Niedertemperaturheizkörper, die aus großflächigen Aluminiumplatten bestehen, eignen sich deshalb hervorragend für die Kopplung mit einer Wärmepumpe. Alle genannten Komponenten haben eine niedrige Vorlauftemperatur und benötigen im Betrieb deshalb nur wenig Wärme, um gleichmäßig und langfristig zu heizen.
Hydraulischer Abgleich: Bei einem hydraulischen Abgleich stellt eine Fachperson die optimale Wärmeverteilung des Heizsystems sicher. Somit wird die zur Verfügung gestellte Wärme der Wärmepumpe gleichmäßig über das gesamte Gebäude verteilt.
Intelligentes Stromzählersystem: Installiert ihr eine neue Wärmepumpe und koppelt sie mit einer PV-Anlage, benötigt ihr ein intelligentes Stromzählersystem – einen sogenannten Smart Meter. Es enthält einen digitalen Stromzähler und ein Kommunikationsmodul zur Datenübertragung. Bis 2032 soll der Einbau flächendeckend abgeschlossen sein.
Wie viel kostet die Kombi aus Wärmepumpe und Photovoltaikanlage?
Einen pauschalen Betrag zu nennen, ist nicht möglich, denn wie teuer eure Energielösung wird, hängt unter anderem von der Größe der PV-Anlage, der Art der Wärmepumpe (Luft-, Wasser- oder Erdwärmepumpe) und der benötigten Heizleistung ab. Je nachdem, wofür ihr euch entscheidet, zahlt ihr etwa für das Kombisystem aus Luftwärmepumpe und PV-Anlage mit Speicher von LichtBlick zwischen 36.600 und 62.200 Euro (Preise ohne Montage und ohne Förderung). Diese Kosten sind jedoch sehr individuell und können abweichen. Nehmt ihr eine Förderung in Anspruch, erleichtert ihr euch zudem die Investition.
Rechenbeispiel: PV-Anlage und Wärmepumpe für einen 3-Personen-Haushalt
Entscheidet ihr euch für eine Luft-Wasser-Wärmepumpe von LichtBlick, zahlt ihr dafür inklusive Installation und mit Einbezug der Förderung in Höhe von 40 Prozent zwischen 12.600 und 19.200 Euro. Eine PV-Anlage mit Speicher und einer Leistung von rund 6 Kilowatt-Peak kostet bei LichtBlick rund 17.300 Euro. Insgesamt zahlt ihr also zwischen 29.900 und 36.500 Euro, wenn ihr eine Luftwärmepumpe mit einer Photovoltaikanlage und einem Stromspeicher kombiniert. Hinzu kommen die individuellen Stromkosten und geringe jährliche Wartungskosten im niedrigen dreistelligen Bereich.
Alles zu den genauen Kosten von Photovoltaikanlagen und zu den Kosten von Wärmepumpen erfahrt ihr ebenfalls bei LichtBlick.
Wie Förderungen euch die Investition erleichtern
Der Bund und die Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) bieten einige Förderungen und zinsgünstige Kredite an, die euch bei der Investition in eine PV-Anlage und eine Wärmepumpe unterstützen:
Mehr Infos zu den Förderungen für Wärmepumpen und den Förderungen für PV-Anlagen
Einspeisevergütung für Solarstrom
Für Strom, den ihr nicht selbst im Haushalt verbraucht, sondern in das öffentliche Stromnetz einspeist, erhaltet ihr eine Einspeisevergütung. Diese ist die wohl bekannteste staatliche Förderung für PV-Anlagen. Auch wenn die Einspeisevergütung über die Jahre eher gesunken ist, erhaltet ihr im Jahr 2023 8,2 Cent pro Kilowattstunde Solarstrom, wenn ihr eine PV-Anlage bis 10 Kilowatt-Peak betreibt.Bundesförderung für effiziente Gebäude ‒ Einzelmaßnahme (BEG EM)
Mit der BEG EM werden Einzelmaßnahmen gefördert, die die Energieeffizienz eines Gebäudes verbessern. Dazu gehört auch die Heizungsoptimierung durch eine Wärmepumpe. Die Förderung beträgt bis zu 40 % ‒ je nach Art der Wärmepumpe und des Kältemittels und je nachdem, ob ihr eine alte, ineffiziente Heizung austauscht.KfW-Kredite
Für PV-Anlagen und Wärmepumpen gibt es zinsgünstige Kredite bei der KfW. Ihr könnt eine PV-Anlage, eine Anlage mit Batteriespeicher oder nur den Speicher fördern lassen. Dafür gibt es das KfW-Programm „Erneuerbare Energie – Standard (270)“. Wärmepumpen werden mit dem KfW-Kredit „261“ Wohngebäude gefördert, wenn sie im Rahmen einer Sanierung oder des Kaufs eines frisch sanierten Energieeffizienzhauses installiert werden.Kann man eine Wärmepumpe komplett mit Solarstrom versorgen?
Eine Wärmepumpe zu 100 Prozent mit selbst produziertem Solarstrom zu betreiben, ist nicht möglich. Das liegt daran, dass in der Heizperiode von April bis Oktober weniger Sonne und damit auch weniger Solarstrom zur Verfügung steht als in den Sommermonaten. Batteriespeicher können den Solarstrom zwar speichern, dies ist allerdings nur kurzfristig möglich ‒ und nicht über mehrere Monate, um im Winter komplett versorgt zu sein. Der Strom aus einer PV-Anlage deckt den Energiebedarf einer Wärmepumpe für etwa 25 bis 35 Prozent. Mit einem intelligenten Energiemanagementsystem lässt sich dieser Wert auf bis zu 50 Prozent, mit einem passenden Stromspeicher bei Hybridwärmepumpen ‒ also Wärmepumpen, die mit einem weiteren Energieerzeuger kombiniert werden ‒ sogar auf bis zu 70 Prozent steigern.
Damit ihr eure Wärmepumpe immer mit günstigem Storm versorgen könnt, gibt es deshalb spezielle Wärmepumpentarife. Damit bekommt ihr grünen Strom ‒ kostengünstig und klimafreundlich.
Deshalb lohnt sich die Kombi aus PV-Anlage und Wärmepumpe
Eine Photovoltaikanlage und eine Wärmepumpe ergänzen sich hervorragend: Mit Sonnenenergie produziert die PV-Anlage Strom, der wiederum für den Antrieb der Wärmepumpe genutzt wird. Diese nutzt die Wärme aus Luft, Wasser oder Erde und treibt mit dem Strom der PV-Anlage den Kältemittelkreislauf an, mit dem die Wärme schließlich im Haus zum Heizen und zur Warmwasserbereitung genutzt werden kann. Insgesamt funktioniert die Kombi der beiden Systeme also besonders effektiv und klimafreundlich. Zusätzlich steigert ihr die Wirtschaftlichkeit beider Anlagen.
Doch damit nicht genug: Da ihr durch beide Systeme erneuerbare Energien nutzt, um Strom und Wärme bereitzustellen, produziert ihr zu Hause weniger CO₂ - im Vergleich zu einer 20 Jahre alten Gasheizung genau genommen mehr als 2.000 Kilogramm weniger im Jahr! Und nicht nur euer CO₂-Fußabdruck wird kleiner, ihr gebt langfristig auch weniger Geld aus. Während die Anfangsinvestition je nach Art der Wärmepumpe und Größe der PV-Anlage noch recht hoch ist, spart ihr im laufenden Betrieb gegenüber anderen Heizsystemen wie einer alten Gasheizung mit dem Komplettpaket aus Wärmepumpe und SolarAnlage über 800 Euro jährlich. Und: Eure Investition amortisiert sich nach einigen Jahren, sodass ihr schon bald kostengünstig und vom ersten Tag an klimafreundlich heizt. Außerdem unterstützt euch der Bund mit Förderungen, um euch die Investition in erneuerbare Energien zu erleichtern. Erfahrt hier alles Weitere zu den Kosten und Einsparungen mit einer Wärmepumpe.
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Bei LichtBlick erhaltet ihr SolarAnlage und Wärmepumpe aus einer Hand ‒ perfekt aufeinander abgestimmt, kostengünstig und umweltfreundlich.
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Quelle: Erfahrer.com