Wärmepumpe mit Photovoltaik kombinieren

Wärmepumpe mit Photovoltaik: Inhalt

• Wärmepumpe mit Photovoltaik kombinieren und Eigenverbrauch auf bis zu 80 Prozent steigern
• Wie funktioniert das Prinzip Wärmepumpe mit PV-Anlage?
• Funktionsweise von Wärmepumpen
• Das sind die Voraussetzungen für den Wärmepumpe-PV-Hybriden
• Vorteile und Nachteile der Kombination Wärmepumpe mit Photovoltaik
• Bei diesen Herstellern gibt es ein Wärmepumpe-Photovoltaik-Komplettpaket
• Kombination von Wärmepumpe und Photovoltaik im Altbau
• Kosten der Kombination von Wärmepumpe und PV
• Lohnt sich eine Wärmepumpe mit Photovoltaik?
• Fazit
• FAQ

Eigenverbrauch spielt eine große Rolle für die Wirtschaftlichkeit einer Photovoltaikanlage. Aufgrund der relativ niedrigen Einspeisevergütung lohnt es sich kaum noch, den erzeugten Solarstrom ins öffentliche Netz einzuspeisen. Viel mehr lohnt sich eine Solaranlage, wenn Hausbesitzer möglichst viel erzeugten Strom selbst verbrauchen. Denn dann können sie diese Energie an teurem Netzstrom einsparen. Das gelingt vor allem durch den Einsatz eines Solarstromspeichers, der einen zeitversetzten Stromverbrauch ermöglicht. Aber auch ein angepasstes Nutzerverhalten und eine optimale Stromregulierung durch einen Energiemanager können den Eigenverbrauch wesentlich steigern. Wenn Sie eine Wärmepumpe mit Photovoltaik betreiben, erhöht auch dieser Abnehmer den Eigenverbrauch. 

• Tipp: Alternativ oder zusätzlich können Sie auch Solarthermie mit Wärmepumpen kombinieren. Diese werden dann durch solare Umweltwärme unterstützt.

Wärmepumpen können mit Photovoltaik gekoppelt und dann zum Heizen, Kühlen und – indirekt mit Heizspirale – zur Warmwasserbereitung genutzt werden. Dieses Hybridsystem arbeitet besonders klimafreundlich und effizient. Dennoch reicht der eigene Solarstrom in der Regel nicht aus, um eine Wärmepumpe allein durch eine PV-Anlage zu betreiben. Denn ohne Speicher sind nur etwa 20 bis 30 Prozent der Energie selbst nutzbar.

Hilfreich ist hier die Kombination mit einem Solarstromspeicher. Ist dieser korrekt dimensioniert, so können etwa 60 bis 80 Prozent der Solarenergie selbst verbraucht werden. Dieser Prozentsatz ist dann auch an Wärmepumpenstrom einsparbar. 

Bei einem gut gedämmten Haus, einer optimalen Dimensionierung von Photovoltaik-Anlage und Wärmepumpe und einem passenden Solarstromspeicher kann demzufolge die Wärmepumpe bei hoher Sonneneinstrahlung nahezu vollständig von der PV-Anlage betrieben werden.

Gut zu wissen: Während eine Elektroheizung den Strom 1:1 in Wärme umwandelt, kann eine moderne Wärmepumpe aus 1 Kilowattstunde Strom (kWh) mehr als 4 kWh Wärme gewinnen. Dieses Verhältnis zwischen nutzbarer Wärmeleistung und zugeführter elektrischer Leistung bezeichnet man als Jahresarbeitszahl (JAZ). Eine Wärmepumpe mit einer JAZ von 4 würde, grob dargestellt, z. B. nur 4.000 kWh Strom benötigen, um einen Wärmebedarf von 16.000 kWh zu decken.

Solaranlagen wandeln die eintreffende Sonneneinstrahlung in elektrischen Strom um. Um den optimalen Photovoltaik-Ertrag zu erzielen, sind die Dachausrichtung und die Dachneigung relevant. Im Winter liefern PV-Anlagen weniger Strom als im Sommer.. 

PV-Anlagen erzeugen Gleichstrom. Der Wechselrichter wandelt ihn in Wechselstrom. Dieser dient dem Betrieb verschiedener Haushaltsgeräte, aber auch Wärmepumpen.

Die Funktion einer Wärmepumpe besteht daraus, Umweltwärme oder auch Umweltenergie aus Luft, Grundwasser oder Erdreich aufzunehmen und als Heizenergie nutzbar zu machen. Physikalische Prozesse, vor allem Verdichten und Verdampfen, bringen die Energie aus der Umwelt auf eine Temperatur, die zum Heizen geeignet ist. Für diesen Prozess benötigt die Wärmepumpe Strom – entweder von der Solaranlage oder aus dem Stromnetz.

Die Herkunft des Stroms hat direkte Auswirkungen auf die Heizkosten: Energie vom eigenen Dach reduziert die Ausgaben und schont die Umwelt. Handelt es sich hingegen um Netzstrom, bestimmen Energieversorger die Preise und die Herkunft des Stroms. 

Die Wärmepumpe hat sich in den letzten Jahren zu einem sehr effizienten und weit verbreiteten Heizsystem entwickelt. Laut Bundesverband Wärmepumpe e. V. sind in Deutschland bereits mehr als eine Million Wärmepumpen im Einsatz. Die größten Vorteile dieses regenerativen Heizungssystems sind: 

• hohe Effizienz
• hoher Wirkungsgrad
• Umweltfreundlichkeit
• erfüllt auch zukünftige gesetzliche Anforderungen
• Unabhängigkeit von fossilen Brennstoffen

Um die natürliche Wärme aus Luft, Wasser und Erde zu nutzen, benötigt die Wärmepumpe Strom für Antrieb und Pumpe. Anders als zum Beispiel eine Elektroheizung verwendet die Wärmepumpe den Strom aber nicht, um direkt Wärme zu erzeugen, sondern um der Umgebung Wärme zu entziehen. Das bedeutet nicht nur sehr niedrige Heizkosten, sondern auch eine gute CO₂-Bilanz. Es gibt verschiedene Arten an Wärmepumpen – jede von ihnen ist mit einer Photovoltaikanlage koppelbar.

Die folgende Tabelle gibt einen Überblick:

Sie möchten mehr über das jeweilige Wärmepumpensystem erfahren?

Dann folgen Sie den Links:

• Luft-Wasser-Wärmepumpe
• Luft-Luft-Wärmepumpe
• Sole-Wasser-Wärmepumpe
• Wasser-Wasser-Wärmepumpe

Lassen Sie sich zusätzlich von einem Fachunternehmen aus Ihrer Nähe beraten:

Bei einem Hybridsystem aus Wärmepumpe mit Photovoltaik handelt es sich um ein komplexes Energiesystem aus verschiedenen Bausteinen. Um energieeffizient arbeiten zu können, muss die Leistung der PV-Anlage zur Wärmepumpe passen.

• Photovoltaikanlage: Die PV-Anlage nutzt die Sonnenenergie zur Erzeugung von Strom. Der Solarstrom fließt direkt ins Hausnetz und wird dort für verschiedene Verbraucher verwendet. Ist Solarstrom übrig, wird dieser gespeichert und/oder zum Betrieb der Wärmepumpe eingesetzt. Jeder weitere PV-Überschuss wird gegen Einspeisevergütung ins öffentliche Stromnetz eingespeist.
• Solarstromspeicher: Der Batteriespeicher speichert überschüssigen Solarstrom und stellt ihn für einen zeitversetzten Verbrauch zur Verfügung – für die unterschiedlichen Verbraucher im Haus und für die Wärmepumpe. Das erhöht den Eigenverbrauch.
• Wärmepumpe: Die Wärmepumpe wandelt den Solarstrom in Wärme um. Diese dient zum Heizen und zur Warmwasserbereitung  und/oder wird im Warmwasser- und Pufferspeicher gespeichert. Eine Brauchwasser-Wärmepumpe erzeugt Warmwasser mit Photovoltaik. 
• Pufferspeicher: Der Pufferspeicher speichert überschüssige Wärme und gibt diese bei Bedarf ans Heizungssystem ab. Kann der Heizwärme- und Warmwasserbedarf aus den Speichern gedeckt werden, pausiert die Wärmepumpe in dieser Zeit und benötigt keinen Strom.
• Wechselrichter: Der Wechselrichter ist die entscheidende Schnittstelle und Steuereinheit zwischen Photovoltaikanlage und Wärmepumpe. Sie wandelt nicht nur den Gleichstrom der Photovoltaikanlage in Wechselstrom um, sondern managt auch den Energieüberschuss.
• Smart-Meter oder Energiemanagementsystem: Ein intelligenter Stromzähler (Smart-Meter) oder ein spezielles Energie-Management-System fungiert als zentrale Steuereinheit. Außerdem kann es die erhobenen Daten direkt an den Netzbetreiber oder den Stromversorger schicken. Smart Meter sind vor allem in Haushalten mit hohem Stromverbrauch oder eigener PV-Anlage sinnvoll.
• Smart-Grid-Ready (sg-ready): Wärmepumpen, die dieses Label tragen, können mit einem intelligenten Stromnetz kommunizieren. Diese Schnittstellen unterstützen zum Beispiel auch beim Erreichen eines möglichst hohen Eigenverbrauchs.

Erdwärmepumpe mit Photovoltaik. Grafik: Bundesverband Wärmepumpe e. V.

Die baulichen Voraussetzungen für die verschiedenen Wärmepumpentypen sind unterschiedlich. Daher lässt sich nicht jede Wärmepumpe in jedem Haus bzw. auf jedem Grundstück installieren. Darüber hinaus gilt es für das Hybridsystem aus Wärmepumpe und Photovoltaik, bestimmte Gesichtspunkte zu berücksichtigen:

• Flächenheizungen sind zur Steigerung der Effizienz gut, aber aufgrund der mittlerweile wesentlich leistungsfähigeren Wärmepumpen nicht mehr unbedingt notwendig.
• Für ein effizientes Hybridsystem muss im ersten Schritt die Heizlast des Hauses bestimmt werden. Diese bildet die Grundlage für die benötigte Anschlussleistung der Wärmepumpe.
• Die Dimensionierung der PV-Anlage wird dann im nächsten Schritt entsprechend der Leistung der Wärmepumpe ausgelegt. 
• Als Faustregel gilt: Leistung der PV-Anlage = Anschlussleistung der Wärmepumpe x 3

Photovoltaik und Wärmepumpe aus einer Hand: Einige Hersteller bieten das komplette Paket fürs Eigenheim an.

Zum Beispiel:

• Viessmann bietet die Wärmepumpe mit PV-Anlage aus einer Hand.
• Vaillant bietet ebenfalls die Kombination aus Wärmepumpe und Photovoltaikanlage für das Einfamilienhaus an.

Bevor man Photovoltaik und Wärmepumpe im Altbau installiert, sollten zwei Aspekte geprüft werden: Wie hoch ist die benötigte Vorlauftemperatur und wie ist der Zustand des Daches? Ersteres ist wichtig zu wissen, um festzustellen, ob eine Wärmepumpenheizung das Haus warm bekommt, ohne übermäßig viel Strom zu verbrauchen. Letzteres ist relevant, um zu prüfen, ob die Tragfähigkeit des Daches für eine PV-Anlage ausreicht. Ergibt die ausführliche Überprüfung, dass zunächst umfangreiche Sanierungsarbeiten notwendig sind, so müssen Budget und mögliche Förderungen berechnet werden.

In puncto laufende Kosten beziehungsweise Nebenkosten überzeugt eine PV-Wärmepumpe als optimale Kostenbremse. Aber was ist mit den Anschaffungskosten? Diese hängen stark vom Modell, von der Leistung, von der Größe usw. ab. Deshalb lässt sich hier kein allgemeingültiger Preis nennen. Die folgende Tabelle mit den aufgelisteten Kostenpunkten zum Heizen mit Photovoltaik und Wärmepumpe dient daher zur groben Orientierung.

Mit staatlichen Förderungen lassen sich die Anschaffungskosten deutlich reduzieren. Folgende Fördermöglichkeiten haben Sie:

Keine Frage: Für das Klima ist die Kombination aus Photovoltaikanlage und Wärmepumpe hervorragend.

Finanziell stellt sich die Lage ein wenig komplexer dar. Für Wärmepumpen gibt es zum Beispiel spezielle Heizstromtarife. Im Frühjahr 2023 wurde der Preis für Wärmepumpenstrom auf maximal 28 Cent pro Kilowattstunde gedeckelt. 

• Diese Förderung ist zwar ausgelaufen, aber auch 2024 liegt der Arbeitspreis verschiedener Anbieter bei etwa 28 Cent pro kWh. Der Stromkosten-Vergleich lohnt sich!

Um den Wärmepumpenstrom nutzen zu können, ist ein weiterer Stromzähler notwendig. Das ist ein höherer Aufwand, sodass einige Wärmepumpenbetreiber darauf verzichten. Außerdem entstehen bei einem Wärmepumpentarif zusätzliche Kosten für weitere Zähler und Technik (circa +100 Euro im Jahr).

• Gut zu wissen: Eine Photovoltaikanlage hat ohne Speicher Stromgestehungskosten von 7 bis 12 Cent pro Kilowattstunde. Mit Stromspeicher liegen diese Kosten zwischen 16 und 40 Cent pro Kilowattstunde.

In die folgende Beispielrechnung fließen die Stromgestehungskosten jedoch nicht ein. Der Ertrag ergibt sich hingegen durch die Einsparung an teurem Netzstrom. Auch auf die Berechnung mit gesondertem Wärmepumpenstrom wird bewusst verzichtet.

Wichtig: Man darf die Betrachtung nicht nur auf die Wärmepumpe verengen: Die verbleibende Leistung der PV-Anlage betreibt zusätzlich viele weitere Geräte im Haushalt.

Vor allem, wenn Sie schon Betreiber einer eigenen PV-Anlage sind oder wenn Sie bereits eine Wärmepumpe besitzen, rechnet es sich in vielen Fällen, das System entsprechend um eine Wärmepumpe oder eine Photovoltaik-Anlage zu ergänzen und so die Symbiose clever zu nutzen. Besonders im energieeffizienten Neubau ist eine Wärmepumpe mit Photovoltaik von Beginn an ein perfektes Team.