So funktioniert eine Warmwasser-Wärmepumpe mit Photovoltaik

Eine Photovoltaik-Anlage speist ihren erzeugten Strom normalerweise in das Netz des Energieversorgers ein. Hierzu ist im Gebäude ein Zweirichtungszähler installiert. Ein Energiemanagementsystem erhält von diesem elektronischen Zähler in Intervallen von wenigen Sekunden die aktuelle Leistung und die Information, ob Strom aus dem Netz des EVU bezogen oder selbst Photovoltaik-Strom ins Netz geliefert wird. Wird für eine gewisse Zeit Photovoltaik-Strom geliefert, so wird die Warmwasser-Wärmepumpe vom Steuergerät eingeschaltet und somit das Brauchwasser erwärmt.

Steht nicht mehr genügend selbst erzeugter Solarstrom zur Verfügung, wird die Warmwasser-Wärmepumpe automatisch wieder abgeschaltet. Hat das Brauchwasser die gewünschte Temperatur erreicht, wird die Brauchwasser-Wärmepumpe ebenfalls abgeschaltet. Ist am Abend nicht mindestens die gewünschte Warmwasser-Temperatur erreicht, so kann die Brauchwasser-Wärmepumpe über z. B. eine Zeitsteuerung eingeschaltet werden.

Für diese effiziente Nutzung des überschüssigen selbst produzierten Stroms ist es natürlich wichtig, dass die Wärmepumpe genau dann läuft, wenn ausreichend Strom von der PV-Anlage zur Verfügung steht. Hierzu gibt es drei Lösungswege an:

1. die SG-Ready-Anwendung (schwellwertbasierte Lösung),
2. ein intelligentes Energiemanagement oder
3. die Einbindung in eine Hausautomatisierung.

Die Anbindung der eigenen Photovoltaik-Anlage zur Erhöhung des Eigenverbrauchs und vor Allem umweltfreundlichen Erhitzung des Warmwassers über die Wärmepumpe ist vielfach mit einem potentialfreien Schalteingang bereits ab Werk vorgesehen.

Um die Warmwasser-Wärmepumpe genau dann zu betreiben, wenn ausreichend Photovoltaik-Strom zur Verfügung steht, sind zwei wesentliche Komponenten erforderlich:

Die erste ist der digitale Eingang der Warmwasser-Wärmepumpe, über den der Relaisausgang des Photovoltaik-Wechselrichters das Signal für ein Überangebot an selbsterzeugtem Strom übermittelt.

Die zweite Komponente ist die Regelung, die das Signal verarbeitet und versucht, besonders viel des selbst erzeugten Solarstroms zu nutzen. Dazu wird ein neuer, höherer Warmwasser-Sollwert aktiviert, um die Laufzeit der Warmwasser-Wärmepumpe zu verlängern und damit höhere Warmwassertemperaturen im Speicher zu erreichen.

Andere Regelparameter wie programmierte Sperrzeiten werden gleichzeitig aufgehoben, um den Warmwasser-Speicher optimal über die Photovoltaik-Anlage zu beladen. Die Warmwasser-Wärmepumpe kann so über die Zeitfunktion permanent gesperrt und nur bei ausreichendem Photovoltaik-Ertrag betrieben werden. Für konstant verfügbares Warmwasser sorgt dabei die Einstellmöglichkeit einer Mindest-Komforttemperatur, die auch während einer Sperrzeit gehalten wird.

Die Möglichkeit zur Kombination von Wärmepumpe und Photovoltaik lässt sich meistens daran erkennen, dass die Warmwasser-Wärmepumpen als Smart Grid-fähig gekennzeichnet sind.

Das Smart Grid ready-Label wird vom Bundesverband Wärmepumpe e. V. an Wärmepumpen mit einer Regelungstechnik zur Einbindung der Wärmepumpe in ein intelligentes Stromnetz verliehen. Warmwasserwärmepumpen müssen dabei über einen Regler verfügen, welches mittels einer automatischen Ansteuerung eine Erhöhung der Warmwasser-Solltemperatur zum Zweck der thermischen Speicherung ermöglicht.

Daneben gibt es jedoch auch vielfältige Lösungen zur Nachrüstung eines Steuerelements zwischen der Warmwasser-Wärmepumpe und der Photovoltaik-Anlage. Diese Steuergeräte können teilweise sowohl zur Versorgung einer Warmwasser-Wärmepumpe als auch eines einfachen Heizstabes mit Photovoltaikstrom eingesetzt werden.