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Wärmepumpe mit Photovoltaik kombinieren: Erfahrungen

Wärmepumpe

Ist es sinnvoll, eine Wärmepumpe mit einer Photovoltaik-Anlage zu kombinieren? Diese Frage stellen sich Häuslebauer zu Recht, denn wenn man schon zu 100% auf Strom als Energieträger setzt, kann es doch nur richtig sein, diesen auch teilweise selbst zu produzieren, oder?

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Abhängig von Ausgangslage

Die Kurzantwort lautet: Ja, es ist natürlich sinnvoll. Und doch wollen viele Faktoren berücksichtigt sein, die Einfluss auf die detaillierte Antwort haben:

  • Wieviel Wohnfläche habe ich?
  • Wie viele Personen leben im Haushalt (Bedarf an Warmwasser)?
  • Wie viel Dachfläche steht zur Verfügung?
  • Welche Dachneigung/Ausrichtung ist vorhanden?
  • Entscheidung: “Investition” vs. “höhere laufende Kosten”

Eine verlässliche Beratung und Berechnung für Ihre Situation kann ein Fachunternehmen bieten.

Wollen Sie im Altbau eine Wärmepumpe nachrüsten? Das setzt weitere Fragen voraus:

  • Ist eine Fußbodenheizung vorhanden?
  • Verfügt das Haus über eine gute Wärmedämmung?
  • Ist ausreichend Platz im Haus/auf dem Grundstück vorhanden?

Fallbeispiel: Sole-Wasser-Wärmepumpen in Kombination mit PV

Installiert wurden 2x Sole-Wasser-Wärmpepumpen (WP) mit jeweils 6 kW Leistung bei einer Leistungsaufnahme von ca. 1,2 kW + 1,6m³ Pufferspeicher. Die kleinen Wärmepumpen haben eine geringere Leistungsaufnahme, sodass sie bereits bei geringem PV-Ertrag effizient Eigenstrom verbrauchen. Die PV-Anlage teilt sich auf zwei Dachflächen mit 25° Neigung und erzielt ca. 16 kWp. Ergänzt werden soll die Anlage mit einem 12 kWh Stromspeicher, um einen noch höheren Eigenverbrauch und Autarkiegrad zu erreichen.

Sind 16 kWp überdimensioniert?

Ja und nein. Je höher die Leistung in kWp, desto:

  • geringer der prozentuale Anteil am Eigenverbrauch im Sommer (= man produziert teurer als man den Strom eingespeist)
  • höher die Deckung des Eigenbedarfs im Winter

Situation: Eigenheim, Familie mit 4 Personen

Warmwassererzeugung über Warmwasserwärmepumpe, ohne Stromspeicher

Im laufenden Jahr wurde seit der Inbetriebnahme im Juni ein Autarkiegrad von 71% erreicht. 16% des Stromes wurden insgesamt selbst verbraucht, wobei dieser Wert bereits im Oktober auf 45% (Autarkiegrad 70%) und im November auf über 70% (Autarkiegrad 60%) gestiegen ist.

Wenn die PV-Anlage Strom produziert, schalten sich die Verbraucher ein, sobald festgelegte Grenzwerte erreicht werden. Diese sind für den Winterbetrieb bewusst niedrig angesetzt, sodass die Eigenstromnutzung maximiert und der Bezug von Netzstrom reduziert wird.

Gamechanger Pufferspeicher

Scheint die Sonne, kann die Wärmepumpe die Pufferspeicher aufheizen. Zwar sinkt die Effizienz mit der steigenden Gradzahl im Pufferspeicher, doch hilft dieser – je nach Verhältnis zur Wohnfläche – die nächste Nacht oder auch den nächsten Tag komplett ohne Netzstrom für die Heizung zu überbrücken. Erst mit einem richtig dimensionierten Pufferspeicher ergibt die Ergänzung einer PV-Anlage Sinn.

Wann welche Verbraucher aktiviert werden:

  • ab 400 Watt PV-Leistung: Warmwasserwärmepumpe mit 0,5 kW
  • ab 1.000 Watt PV-Leistung: WP Master 1,2 kW (= 1,7 kW Verbrauch = 0,7 kW Netzbezug)
  • ab 1.900 Watt PV-Leistung: WP Slave 1,2 kW (= 2,9 kW Verbrauch = 1,0 kW Netzbezug)

Resultat

Der Bedarf an Warmwasser und Heizenergie kann auf diese Weise bisher an ca. 80% aller Tage komplett durch die PV gedeckt werden. Lediglich an bedeckten Tagen im Winter und bei Schnee wird die PV nicht ausreichend Strom produzieren, um die Wärmepumpen ausreichend lang zu betreiben.

Wärmepumpe mit Photovoltaik kombinieren: Eigenverbrauch
Bei einem Eigenverbrauch von 26,3 kWh (von 33,7 kWh) wird ein Autarkiegrad von 78% erreicht. Hauptlast: Warmwasser und Heizenergie

Im Dezember werden ca. 500 kWh Ertrag erwartet. Diese genügen natürlich nicht, um Warmwasser und Heizenergie abzudecken, aber sie leisten einen Beitrag zur Reduzierung der Kosten für die Warmwassererzeugung und Heizung. Die Wärmepumpen im Beispiel werden mit einem COP-Wert (siehe Infobox) von 4,81 angegeben.

Leistungszahl COP (EN14511)

Die Leistungszahl COP gibt den Wert der abgegebenen Wärmeleistung im Verhältnis zur eingesetzten elektrischen Leistung unter bestimmten Bedingungen an. Je höher der COP-Wert, desto effizienter Arbeitet die Wärmepumpe. Ein COP-Wert von 4 bedeutet, dass 1 kWh Strom in 4 kWh Wärmeenergie umgewandelt werden.

Angenommen, es werden 400 kWh der erwartbaren 500 kWh mit einem COP-Wert von 4,5 genutzt, können immerhin 1.800 kWh Wärmeenergie erzeugt werden.

Fazit

Der Betrachtungszeitraum ist zu kurz, um ein fundiertes Fazit ziehen zu können, denn die dunkle Heizperiode steht aus.

Dennoch:

Die Investition in eine Photovoltaikanlage ist umso sinnvoller, je höher der Eigenverbrauch ist. Andernfalls ist auch das Heizen mit Wärmepumpe vergleichsweise kostenintensiv. Eine Wärmepumpe schafft Unabhängigkeit von fossilen Energieträgern und die PV-Anlage trägt dazu bei, die Abhängigkeit vom Netzstrom zu verringern. In Ergänzung mit einem Stromspeicher wird das System deutlich verbessert. Natürlich stehen zu Beginn Investitionen, die vor allem beim Hausbau nicht unerheblich die Finanzierung beeinflussen, doch das Resultat “geringere laufende Kosten” ist es vielen wert.

Autor Heim-Redaktion

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