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Wärmepumpe & Photovoltaik ideal kombinieren

Wie lässt sich eine Wärmepumpe mit Photovoltaik-Strom kombinieren? In welchem Umfang können PV-Anlage und Wärmpumpe gemeinsam den Eigenverbrauch erhöhen? Wie hoch sind die Kosten und lohnt es sich wirtschaftlich, Photovoltaik-Strom für Wärmepumpen zu nutzen?

  • Neben dem Einspeisen von Stromüberschüssen wird es immer attraktiver, überschüssigen Strom zum Betrieb der Wärmepumpe zu nutzen und so die Eigenverbrauchsquote zu optimieren.
  • Mithilfe einer Wärmepumpe erwärmt der Solarstrom das Wasser für Dusche und Heizung sehr effizient und vollkommen CO2-frei und spart so Brennstoffe wie Heizöl oder Erdgas ein.
  • Eine Vorrangschaltung regelt dann, dass die Wärmepumpe immer dann mit eigenem Solarstrom versorgt wird, wenn der Haushalt oder das Elektroauto keinen aktuellen Strombedarf hat.
  • Ein Energiemanagementsystem steuert die Wärmepumpe dann bidirektional über die „SG-Ready-Schnittstelle“ oder unidirektional, sodass die Wärmepumpe auch über dynamische Stromtarife betrieben werden kann.
  • Eine 4-köpfige Familie mit einer PV-Anlage, die 4000 kWh Ökostrom pro Jahr erzeugt, kann ihren Eigenverbrauch mit einer Wärmepumpe um 50% auf 1800 kWh steigern.
  • Aus wirtschaftlicher Sicht lohnt sich eine Anschaffung einer Wärmepumpe nur, um mehr Strom selbst zu verbrauchen, nicht. Ist aber sowieso eine Heizungssanierung geplant oder eine Wärmepumpe bereits vorhanden, ist die Kopplung der Wärmepumpe mit der PV-Anlage ideal.

Für Besitzer von neuen Photovoltaikanlagen lohnt es sich, den eigenen Solarstrom selbst zu nutzen. Technische Hilfsmittel können den Eigenverbrauch signifikant erhöhen, dazu gehören gesteuerte Verbraucher und Stromspeicher. Welche Eigenverbrauchspotenziale Hausbesitzern mit Wärmepumpen und Batterien offen stehen, haben wir im folgenden Beitrag erklärt.

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Umfang der Steigerung des Photovoltaik-Eigenverbrauchs durch Wärmepumpen

Wärmepumpen-Eigenverbrauch bei kleineren Photovoltaik-Anlagen

Laut des Zentrums für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) steigt bei kleineren Solar-Anlagen mit einer Wärmepumpe der selbst genutzte Solarstrom von 30 auf 45 Prozent. Wird zusätzlich eine Batterie installiert, können rund 70 Prozent des Photovoltaik-Stroms selbst verbraucht werden:

  • Eine vierköpfige Familie mit einer Photovoltaikanlage, die 4000 kWh Ökostrom pro Jahr erzeugt, kommt ohne den zielgerichteten Einsatz von Stromverbrauchern auf einen Eigenverbrauch von 1200 kWh. Das sind 30 Prozent.
  • Mit einer Wärmepumpe und einem thermischen Puffer-Speicher steigt der profitable Eigenverbrauch auf 1800 kWh.
  • Mit einer Solar-Batterie mit 5 kWh genutztem Energieinhalt sind es 2800 kWh. Voraussetzung ist eine intelligente Steuerung der Wärmepumpe und eine optimierte Batteriebeladung.

Wärmepumpen-Eigenverbrauch bei größeren Photovoltaik-Anlagen

Entscheidet sich die Familie für eine größere Photovoltaikanlage, die 7000 kWh liefert, kann sie ohne Speicher bereits 1400 kWh selbst nutzen. Das sind 200 kWh mehr als bei der kleinen Photovoltaik-Anlage. Der prozentuale Anteil sinkt auf 20 Prozent, da die Eigenstromnutzung nicht proportional zur Anlagengröße wächst.

Mit einer Wärmepumpe verbessern die Bewohner den Verbrauch für eigene Zwecke auf 2400 kWh. Mit einer zusätzlichen Batterie erhöht sich der Wert auf 3500 kWh, 700 kWh mehr als im Fall der kleineren PV-Anlage. 50 Prozent Eigenverbrauch des Solarstroms sind mit einer solchen Wärmepumpen-Einbindung möglich.

Größenverhältnis von Wärmepumpe und Photovoltaikanlage

Wie das ideale Größenverhältnis von Wärmepumpe und Photovoltaikanlage aussieht, um eine möglichst große Eigenverbrauchssteigerung des Photovoltaik-Stroms durch die Wärmepumpe zu erzielen, kann man pauschal nicht beurteilen, da andere Faktoren wie etwa der Heizleistungsbedarf der Wärmepumpe und daraus resultierend der Stromverbrauch der Wärmepumpe als auch das Nutzerverhalten beim Haushaltsstrom je nach Anwendungssituation individuell beurteilt werden müssen.

Bei einer Wärmepumpe mit 2 kW Heizleistung und einer Photovoltaik-Anlage mit aktueller PV-Leistung von 1 kW würde die Wärmepumpe nur bei Wärmebedarf laufen und bezieht etwa 50 % ihrer Antriebsenergie vom eigenen Dach und 50 % aus dem Netz. Ist die aktuelle Photovoltaik-Leistung höher z. B. 3 kW würde die Wärmepumpe vom Wechselrichter angesteuert werden und zu 100 % autark mit Photovoltaik-Strom laufen und die Wärme für einen späteren Verbrauchszeitpunkt zwischenspeichern ("puffern").

Experten-Tipp: Grundlage für die Planung und Dimensionierung von Kombianlagen von Photovoltaik und Wärmepumpe ist die Heizlastberechnung des Hauses. Die Dimensionierung der PV-Anlage wird entsprechend der Leistung der Wärmepumpe ausgelegt. Laut EnergieAgentur.NRW ist die ideale Anlagengröße mit einer intelligent eingebunden Wärmepumpe in jedem Fall größer, als wenn nur Stromverbraucher im Haushalt versorgt werden. Die Faustregel lautet: Anschlussleistung der Wärmepumpe Mal 3.

Es lassen sich jedoch Aussagen über den Abdeckungsgrad des gesamten häuslichen Energieverbrauchs treffen. Im Fall der vierköpfigen Familie mit 7.000 kWh Solar-Stromproduktion im Jahr und der Nutzung von beiden Speichersystemen ist der Energiebedarf für Strom und Wärme zu 50 % abdeckbar. Bedingung ist ein moderner energetischer Standard des Wohngebäudes. Der Bedarf liegt hier bei 7000 kWh pro Jahr, 4000 kWh für die Haushaltsgeräte und 3000 für die Wärmepumpe.

Wirtschaftlichkeit von PV-Wärmepumpen-Systemen berechnen

Ob eine Kombination einer Wärmepumpe mit einer Photovoltaikanlage aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten Sinn macht, sollte unbedingt getrennt voneinander beurteilt werden. Dabei muss darauf geachtet werden, nur einem der beiden Techniken die Vorteile der jeweils anderen Technik zuzuordnen. So sollte entweder der günstigere Strombezug je nach Eigenverbrauchsquote in die Wirtschaftlichkeitsanalyse der Wärmepumpe eingehen oder der Photovoltaikanlage der höhere Erlös des Eigenverbrauchs im Vergleich zur Einspeisevergütung zugerechnet werden.

Wird sowohl der Wärmepumpenkalkulation der günstigere Strompreis als auch der Photovoltaik-Anlage die höhere Stromvergütung im Verhältnis zum normalen Wärmepumpentarif angerechnet, so rechnet man sich die Entscheidung für oder gegen eine solche Kombination im wahrsten Sinne des Wortes "schön". Eine belastbare Aussage über die Wirtschaftlichkeit ist damit nicht mehr möglich.

Kapitalwert von Photovoltaik-Anlage und Wärmepumpe berechnen

Betreibt man bereits eine Photovoltaikanlage und möchte z. B. seine alte Ölheizung gegen eine Erdwärmeheizung tauschen, so sollte man zunächst die Menge an Photovoltaik-Strom schätzen, die die Wärmepumpe pro Jahr aufnehmen könnte. Dann sollte man diese Strommenge in der Wirtschaftlichkeitskalkulation der Photovoltaikanlage zu Selbstkosten und in der Wirtschaftlichkeitsberechnung der Erdwärmeheizung in Höhe der eingesparten Stromkosten entsprechend des alternativ nutzbaren Wärmepumpentarifs ansetzen.

Dann sollte man in beiden Wirtschaftlichkeitsberechnung eine dynamische Investitionskostenrechnung anstellen, auf den jeweiligen Barwert abzinsen und die verbleibenden Kapitalwerte zusammenrechnen. Ist diese Summe positiv, so ist eine Kombination aus Erdwärmeheizung und Photovoltaikanlage auch wirtschaftlich sinnvoll. Ein ebensolches Vorgehen sollte auch zur Beurteilung einer Investition in eine Luftwärmepumpe angewendet werden.

Wirtschaftlichkeit einer Brauchwasser-Wärmepumpe mit Photovoltaik

Das hört sich zurecht etwas kompliziert an. Etwas einfacher wird es, wenn man nicht die komplette Heizung austauschen möchte, sondern nur zusätzlich zur bestehenden Öl- und Gasheizung eine Warmwasser-Wärmepumpe als Stromverbraucher für den Solartstrom einsetzen möchte. Da eine solche Brauchwasser-Wärmepumpe nicht sehr kostenintensiv ist und gerade bei Abwärmenutzung fossil betriebener Öl- oder Gasheizungen eine gute Arbeitszahl von 3,5 bis 4 aufweist, ist nur mehr oder weniger der Brauchwasserbedarf zu schätzen.

Ist ein großer Warmwasserbedarf ganzjährig bereitzustellen, so kann man durchaus von einer lohnenswerten Investition sprechen. Wird das Haus z. B. nur von zwei Personen genutzt, die tagsüber berufstätig sind, so kann die Investition in eine Warmwasserwärmepumpe nicht unbedingt wieder eingespielt werden. Nur bei zukünftig stark steigenden Strompreisen, ließe sich auch in solchen Anwendungsfällen eine wirtschaftliche Ausnutzung erzielen.

Lohnt sich der Betrieb einer Wärmepumpe mit Photovoltaik-Strom?

Beurteilung der Effizienz

Durch den forcierten Betrieb der Wärmepumpe dann, wenn die Photovoltaik-Anlage Strom produziert, fällt die Jahresarbeitszahl etwas schlechter aus, da zur Wärmebevorratung höhere Temperaturen erzeugt werden und dementsprechend mehr Strom genutzt wird. Die Effizienz der Wärmepumpenanlage nimmt also augenscheinlich ab.

Die Wirtschaftlichkeit aber steigt hingegen an, da das Mehr an Strombedarf von der Photovoltaikanlage erzeugt wurde. Sind Wärmepumpe und Photovoltaikanlage gekoppelt, kann die Effizienz der Wärmepumpenanlage daher nicht allein durch die Jahresarbeitszahl ausgedrückt werden.

Je weiter zudem die Änderungen im Stromnetz voranschreiten, je besser das Netz also auch saisonal schwankende Stromerzeugung aufnehmen und verteilen kann, desto weniger wichtig wird die Zeitgleichheit von Erzeugung und Verbrauch. Die energetische Bewertung einer Wärmepumpe fällt auch unter diesem Gesichtspunkt zunehmend besser aus.

CO2-Ausstoß und Klimaschutz

Dennoch gibt es aber auch Bedenken, die bei der Verwendung von Photovoltaik-Strom zum Betrieb einer Wärmepumpe angeführt müssen. Denn dem Klimaschutz ist grundsätzlich dann am meisten gedient, wenn Solarstrom fossile Stromerzeugungsquellen ersetzt. Dies ist auch grundsätzlich bei einer Kombination von Photovoltaik mit einer Wärmepumpenheizung erfüllt.

Da aufgrund des hohen Anteils an Stein- und Braunkohle im deutschen Strommix der CO2-Ausstoß einer durchschnittlichen Kilowattstunde Strom gut doppelt so hoch ist wie der CO2-Ausstoß einer Kilowattstunde Wärme, ist es deshalb aus Sicht des Klimaschutzes notwendig, Wärmepumpen mit einem möglichst hohen COP mit Photovoltaik-Strom zu versorgen, sodass insgesamt eine Reduzierung der CO2-Emissionen erzielt werden.

Lastausgleich im Stromnetz

Werden Wärmepumpen mit einer Photovoltaik-Anlage betrieben, so wird weniger Strom aus dem Netz bezogen. Dies führt jedoch nicht gleichzeitig zu einer Verbesserung der Netzauslastung. Auf lokaler Ebene kann dieser Effekt aber innerhalb eines Smart Grids dann erreicht werden, wenn die Wärmepumpen dann Wärme produzieren, wenn andernorts Photovoltaik-Strom erzeugt wird. Auch netzbedingte Abschaltungen von Photovoltaik-Anlagen lassen sich hierdurch reduzieren.

Je nach Systemkonfiguration ist dabei die Erzeugung des gesamten täglichen Warmwasserbedarfs eines Haushalts z. B. in der Mittagszeit denkbar, wenn lokale Angebotsüberhänge aus Photovoltaikanlagen ins Stromnetz eingespeist werden müssten. Zukünftig kann diese Funktion einer Wärmepumpe noch an Bedeutung gewinnen, da in Neubauten der Anteil der Warmwasserbereitung stetig zunimmt und häufig bereits bei über 50 Prozent des Wärmebedarfs eines Gebäudes liegt.

Abwägung der Wirtschaftlichkeit

Die Eigennutzung des Photovoltaik-Stroms durch eine Wärmepumpe verbessert grundsätzlich dann die Amortisation der PV-Anlage, wenn die Differenz zwischen Einspeisevergütung und Wärmepumpen-Strompreis kleiner ist als die zwischen den Gestehungskosten der PV-Anlage und dem Heizstromtarif für die Wärmepumpe.

Aus wirtschaftlicher Sicht lohnt sich eine Anschaffung einer Heizungswärmepumpe nur aufgrund der Maximierung der Eigenbedarfsdeckung jedoch nicht. Ist aber sowieso eine Neuanschaffung oder ein Heizungstausch geplant, können die Zusatzkosten geringer sein als der Mehrertrag durch den Eigenverbrauch.

Anders sieht es hingegen aus, wenn man bereits eine Wärmepumpe besitzt. Dann kann es wirtschaftlich sinnvoll sein, sich eine Photovoltaik-Anlage auch zum Zwecke der Wärmepumpenversorgung anzuschaffen.

Tabelle: Kumulierte Kosten und Erlöse einer 10 kW Photovoltaikanlage mit unterschiedlichen Wärmepumpen- und Stromspeicher-Kombinationen über 20 Jahre (Quelle: saena "Leifaden Photovoltaik" - Januar 2021)
Photovoltaik + Luft-Wärmepumpe Photovoltaik + Luft-Wärmepumpe + Stromspeicher Photovoltaik + Sole-Wärmepumpe Photovoltaik + Sole-Wärmepumpe + Stromspeicher
eingesparte Stromkosten 19.665 € 27.336 € 28.299 € 36.128 €
EEG-Vergütung 8.088 € 6.826 € 6.659 € 5.305 €
Kapitaldienst PV-Anlage/ Speicher 17.963 € 27.494 € 17.963 € 27.494 €
Erlös+ 9.790 €+ 6.668 €+ 16.995 €+ 13.939 €

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Steuerung einer Photovoltaik-Wärmepumpen-Anlage

Der Markt bietet bereits mehrere technische Möglichkeiten für die Kommunikation zwischen der Photovoltaik-Anlage und einer Wärmepumpenheizung. Seitens der Wärmepumpe ist das Prinzip bei den meisten Herstellern identisch. Der „SG-Ready-Eingang“ (SG = Smart Grid) dient als Schnittstelle der Wärmepumpe, damit sie auf einen Überschuss an Solarstrom reagieren kann. Die Schnittstelle kann auf verschiedene Arten angesteuert werden.

Relais-Schaltung nach Leistung

Eine einfache, elektrotechnische Variante besteht darin, die Wärmepumpe über eine Leitung direkt mit dem Wechselrichter zu verbinden. Die meisten Wechselrichter verfügen über ein Relais mit potentialfreien Kontakten, welches dafür genutzt werden kann. Das Relais schaltet immer dann, wenn eine bestimmte PV-Leistung erzeugt wird. Dieser Wert Schwellwert bzw. diese Schwellwertschaltung kann individuell eingestellt werden. Wird er auf die elektrische Anschlussleistung der Wärmepumpe eingestellt, z.B. 2 kW Heizleistung, steuert der Wechselrichter den SG-Ready-Eingang an, wenn eben diese Leistung erzeugt wird.

Der Schwellwert wird so eingestellt, dass die Leistung dem Durchschnittsverbrauch des Haushalts plus der Leistung der Wärmepumpe (500 W) entspricht. Wird dieser Wert erreicht, so wird der zweite höhere Sollwert aktiviert – und die Wärmepumpe lädt den integrierten Warmwasserspeicher auf.

Der erzeugte Solarstrom wird im Haus aber nicht nur von der Wärmepumpe, sondern auch anderweitig genutzt. Um das zu berücksichtigen, sollte zur Anschlussleistung der Wärmepumpe ein Aufschlag für die Grundlast des Hauses (Licht, Kühlschrank, Geräte im Stand-By-Betrieb, …) addiert werden, z. B. 500 W. Wird als Schaltleistung für das Relais nun 2,5 kW gewählt, wird gewährleistet, dass die Wärmepumpe hauptsächlich dann läuft, wenn wirklich genug Solarstrom für sie übrig ist.

Die Vorteile dieser Lösung sind ihre kostengünstige Realisierung, eine unkomplizierte Installation sowie der Betrieb ohne zusätzliche Maßnahmen wie beispielsweise einem Internet-Anschluss.

Nachteilig ist, dass sich über eine Relaisansteuerung lediglich vier Betriebszustände (aus, Standard, günstiger Strom und max. Abnahme) mit einem festen Sollwert schalten lassen. Solange SG-Ready nur eine feste Sollwertverstellung ohne Anpassung des Reglerverhaltens vorgibt, werden keine optimalen Betriebsergebnisse erzielt. Die Regelung der Wärmepumpe ist damit relativ langsam und es kann immer nur ein fest eingestellter Schwellwert zur Ansteuerung genutzt werden. Zudem setzt das Konzept einen externen Energiemanager voraus. SG-Ready bietet so lediglich einen Einstieg in die Eigenstromnutzung durch die Wärmepumpe.

Steuerung über Smart Meter

Anstelle des Wechselrichters, können auch spezielle elektronische Stromzähler, sogenannte Smart-Meter, die Wärmepumpe über eine Leitung ansteuern. An ihnen wird ebenfalls die elektrische Leistungsaufnahme der Wärmepumpe eingestellt und gilt als Schaltkriterium. Der Vorteil dieser Variante besteht darin, dass nicht der produzierte PV-Strom gemessen wird, sondern nur der, der nach Versorgung aller anderen Stromverbraucher im Gebäude übrig ist. Sind große Verbraucher wie Backofen oder Waschmaschine in Betrieb, wird der forcierte Betrieb somit vermieden.

Steuerung per Energie-Management-System

Über diese beiden Möglichkeiten hinaus, kann die Kommunikation von einem Energie-Management-System (wie z. B. dem Sunny Homer Manager von SMA) übernommen werden. Vor allem von Wechselrichterherstellern werden diese seit einigen Jahren angeboten, da sie neben der Visualisierung der Energieflüsse auch eine Steigerung des Eigenverbrauchs ermöglichen.

Innerhalb eines Energie-Management-Systems können einzelne Stromverbraucher (Spülmaschine, Waschmaschine etc.) mit ihrem Betriebsverhalten hinterlegt und über z. B. Funksteckdosen eingeschaltet werden. Mit Online-Wetterdaten können dann Ertragsprognosen erstellt und selbstständig errechnet werden, wann welcher Verbraucher eingeschaltet werden soll. Auch Wärmepumpen können so mittlerweile eingebunden werden und liefern dem System sogar Informationen über den zu erwartenden Leistungsverlauf.

Tabelle 1: Überblick über Energiemanagement-Systeme zur automatischen Optimierung des Eigenverbrauchs von Photovoltaik-Strom
Hersteller Energiemanagementsystem
Alpiq GridSense
Bosch EMMA (Energie-Monitoring und Management)
DAfi GmbH Smartfox Pro
easyOptimize GmbH shineHub
SMA Solar Technology AG Sunny Home Manager
SOLARWATT GmbH SOLARWATT Energy Manager

Experten-Tipp: Die HTW Berlin hat jetzt untersucht, welches das beste Energiemanagementsystem zum Koppeln der PV-Anlage mit Wärmepumpe ist. Lesen Sie hierzu unsere News "Der beste Energiemanager für PV + Wärmepumpe: SG-Ready oder Modbus, EEBus & Co.?".

Messtechnik und Zählerkonfiguration

Um den Strom von der PV-Anlage zu „zählen“, benötigt man einen Zweirichtungszähler. Wird in ein dreiphasiges Hausnetz aus einem einphasigen Wechselrichter eingespeist, erfolgt die Einspeisung des erzeugten Solarstroms allerdings immer nur auf die angeschlossenen Phasen. Die Verbraucher im Haushalt greifen jedoch alle drei Phasen ab. Daher müssen in solche Anlagen saldierende Zähler eingesetzt werden.

Saldierende Zähler verrechnen den Betrag des gesamten erzeugten Stroms im Haushalt mit dem gesamten Netzbezug unabhängig von den einzelnen Phasen. Sie betrachten nicht jede einzelne Phase, sondern das Gesamtsystem. Diese Zähler-Variante ist bereits in den meisten Haushalten als Standard gesetzt und installiert.

Anders arbeiten die phasenbezogenen Zähler, sie bilanzieren jede Phase einzeln. Damit ist Netzbezug bei gleichzeitiger Einspeisung möglich, der Eigenverbrauch des Haushaltes ist nicht korrekt abgebildet.

Einphasige Wechselrichter speisen ihre Leistung auf der angeschlossenen Phase ins Hausnetz ein. Wenn jetzt an dieser Phase zu wenig Verbraucher angeschlossen sind, wird der Überschuss an das Stromnetz abgegeben und vergütet. Der gleichzeitige Strombezug auf den anderen beiden Phasen hingegen wird abgerechnet.

Gleiches gilt, wenn auch weniger stark ausgeprägt, für den Betrieb von dreiphasigen Wechselrichtern. Für die Einspeisung in das Netz sollten daher immer saldierende Zähler eingesetzt werden.

Wärmepumpen mit Inverter ideal für Photovoltaik-Versorgung

Bei Wärmepumpen, bei denen der Verdichter (Kompressor) mit einer konstanten Drehzahl läuft, heizt die Wärmepumpe für wenige Minuten mit voller Leistung, worauf ein Stillstand folgt. Ein solcher Stop-and-Go-Betrieb bringt Wärmeverluste mit sich, da sich das System ständig aufheizt und wieder abkühlt, und auch die Lebensdauer der Wärmepumpe wird durch ein häufiges Takten reduziert.

Wärmepumpen mit Inverter-Technik hingegen können ihre Heizleistung an den tatsächlichen Wärmebedarf anpassen. Dazu regulieren sie permanent und stufenlos die Drehzahl des Verdichters. Man spricht dabei von Inverter-Technik oder auch von modulierenden Wärmepumpen.

Durch die Leistungsregelung der Wärmepumpe sinkt mit reduzierter Drehzahl auch die elektrische Leistungsaufnahme. Während eine Wärmepumpe mit starrer Drehzahl dann pausieren würde und ein Großteil des Photovoltaik-Stroms ins Netz eingespeist wird, läuft eine Inverter-Wärmepumpe mit reduzierter Leistungsaufnahme weiter. So kann diese Leistung dann schon eher durch die PV-Anlage gedeckt werden, sodass dadurch insgesamt ein höherer Eigenverbrauch an Photovoltaik-Strom und ein höherer Autarkiegrad vom Stromnetz resultiert.

Photovoltaik-Stromversorgung von Warmwasser-Wärmepumpen

Eine einfache Möglichkeit, den Eigenverbrauch von Photovoltaik-Strom mit Hilfe einer Wärmepumpe zu steigern, bietet die Warmwasser-Wärmepumpe. Diese nutzt die warme Luft des Heizungskellers und ersetzt die Brauchwassererwärmung durch die Zentralheizung.

Warmwasser-Wärmepumpen mit einem dementsprechenden Regelungsmodul können die Nutzung von Eigenstrom aus einer Photovoltaikanlage optimieren helfen, indem sie die Anhebung oder Reduzierung des Warmwassersollwertes durch einen Wechselrichter ermöglichen. Bei ausreichender Stromlieferung durch die Photovoltaikanlage schaltet das Regelungsmodul die Warmwasser-Wärmepumpe ein und betreibt diese mit einer für die Photovoltaikanlage optimierten Regelungsfunktion.

Außerdem können viele so geregelte Warmwasser-Wärmepumpen über eine Energie-Managementfunktion Heizkessel oder auch einen Elektro-Heizstab automatisch hinzuschalten. Ist eine Solarthermie-Anlage vorhanden, verbessert das Regelungsmodul den Solarthermieertrag, indem die Brauchwasser-Wärmepumpe ausgeschaltet wird, sobald die am Wärmespeicher der Wärmepumpe angeschlossene Solarthermieanlage Wärme liefert.

Warmwasser-Wärmepumpen lohnen sich insbesondere dann, wenn ein über dem Durchschnitt liegendes Lufttemperaturniveau genutzt werden kann. Daher sind Warmwasser–Wärmepumpen eine gute Lösung zur Brauchwasserbereitung in Heizungskellern, die durch den Betrieb einer Öl-, Gas- oder Holzheizung entstehende Abwärme erwärmt werden. So funktioniert die Warmwasserwärmepumpe mit einer ganzjährig hohen Jahresarbeitszahl (JAZ). Will man nun den Eigenverbrauch an Photovoltaik-Strom optimieren, so bietet es sich an, gezielt eine SmartGrid-fähige Warmwasser-Wärmepumpe hinzu zu schalten.

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Häufige Fragen (FAQ) zur Kopplung von PV-Anlagen & Wärmepumpen

Wie wird die PV-Anlage und Wärmepumpe gesteuert?

Ein Energiemanager vernetzt Wärmepumpe und Photovoltaik-Anlage digital und kommuniziert zwischen der Wärmepumpen-Steuerung und dem Wechselrichter der PV-Anlage. So würde typischerweise dann der überschüssige Photovoltaikstrom der Wärmepumpe zugeführt werden, wenn der gesamte Haushaltsstrom vom Photovoltaikstrom gedeckt ist. Ist dann immer noch ein Überschuss vorhanden, kann der Stromspeicher oder das Elektroauto geladen werden.

Wie groß sollte die Photovoltaikanlage für die Wärmepumpe sein?

Die Wärmepumpe muss in der Auslegung der PV-Anlage unbedingt berücksichtigt werden, da sie den Eigenverbrauch deutlich steigert. Wenn Sie eine neue PV-Anlage und den Betrieb einer Wärmepumpe planen, sollten Sie die Solaranlage von Anfang an etwas größer dimensionieren und über einen zusätzlichen Stromspeicher nachdenken.

Kann die Photovoltaikanlage den Strombedarf der Wärmepumpe decken?

Eine Wärmepumpe kann nicht zu 100 % mit eigenem Solarstrom betrieben werden. Zum einen sollen auch andere Geräte im Gebäude Solarstrom nutzen, zum anderen muss auch nachts geheizt werden, wenn kein Solarstrom zur Verfügung steht. Im Winter reicht auch tagsüber die Leistung der Photovoltaikanlage oft nicht aus, damit die Wärmepumpe autark mit Solarstrom laufen kann. Über ein Jahr betrachtet handelt es sich daher um einen Mix aus Netz- und Solarstrom. Wie groß der solare Anteil ist, hängt zunächst von gegebenen Größenverhältnissen ab, wie zum Beispiel vom Stromverbrauch der Wärmepumpe und dem Ertrag der Photovoltaikanlage. Bei einem gut gedämmten Einfamilienhaus kann er bis zu 30 % betragen.

Lohnt es sich, Wärmepumpe und Photovoltaik zu kombinieren?

Eigenen Solarstrom vorrangig ins Stromnetz einzuspeisen macht bei der für „normal“ betriebene Solaranlagen geltenden Einspeisevergütung wirtschaftlich keinen Sinn. Ist ein Stromverbraucher wie eine Wärmepumpe vorhanden, sollte der eigene PV-Strom immer zuerst Verbrauchern wie der Wärmepumpe zur Verfügung gestellt werden. Der Eigenverbrauch von Solarstrom mit einer Wärmepumpe ist immer lohnender als die Netzeinspeisung.

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