Heizen mit Solarstrom

Der größte Teil der Energie in deutschen Haushalten wird für die Beheizung des Gebäudes und Warmwasser-Bereitstellung benötigt. Für den aktiven Klimaschutz ist es essenziell die Wärmeenergie mit möglichst geringem CO2-Ausstoß zu erzeugen. Ideal hierfür ist der Einsatz einer Wärmepumpe in Kombination mit einer Photovoltaik-Anlage.

Luft/Wasserwärmepumpen mit einer Solaranlage kombinieren 

Die Wärmepumpentechnologie ist nichts Neues. In Deutschland wurden 2018 bereits 84.000 Wärmepumpen installiert und in Betrieb genommen. Der Bundesverband Wärmepumpe e.V. (BWP) geht weiter stark von einem Wachstum des Bestandes aus. Im Neubaubereich entschieden sich 44 % der Bauherren für die Beheizung mit einer elektrisch betriebenen Wärmepumpe. Die Luft/Wasserwärmepumpe (hellblaue Balken) ist besonders beliebt und erfreut sich an einem konstanten Wachstum in den letzten vier Jahren.

Absatzzahlen für Heizungswärmepumpen

Quelle: BWP/BWH Absatzstatistik

Sind Wärmepumpen effizienter als konventionelle Heizsysteme?

Energieträger wie Öl, Gas oder elektrischer Strom sind nicht direkt miteinander vergleichbar und besitzen unterschiedliche Eigenschaften bezüglich der Effizienz ihrer Wärme-Bereitstellung. Damit diese Eigenschaften miteinander vergleichbar werden, wurde der Primärenergiefaktor eingeführt. Damit sind verschiedene Energieträger miteinander vergleichbar. Der Primärenergiefaktor beschreibt die Effizienz der jeweiligen Energieart. Der Primärenergiefaktor für elektrischen Strom liegt in Deutschland bei 1,8. Die Primärenergiefaktoren für Gas und Öl sind mit 1,1 auf den ersten Blick wesentlich besser.

In einem 3-4 Personenhaushalt liegt der Wärmebedarf bei durchschnittlich ca. 25.000 kWh pro Jahr. Das sind oftmals mehr als 80 % des Gesamtenergiebedarfs. Da bei einer Wärmepumpe ja nur ¼ oder weniger der benötigten Heizenergie als Antriebsenergie benötigt wird, relativiert sich der schlechtere Primärenergiefaktor und wandelt sich zum Positiven.

Beispiel:

Bei einem Gebäude mit einem Wärmeenergiebedarf von 25.000 kWh wird bei einer Wärmepumpe nur ca. ¼ aus dem Stromnetz bezogen – also ca. 6.250 kWh. Dieser Wert mit dem Primärenergiefaktor von 1,8 multipliziert ergibt 11.250 kWh.

Bei Öl- und Gasheizungen benötigt man den gesamten Wärmeenergiebedarf aus dem Öltank bzw. Gasnetz  – im Beispielhaus also 25.000 kWh. Dieser mit dem Primärenergiefaktor von 1,1 multipliziert ergibt 27.500 kWh – also einen mehr als doppelt so hohen Primärenergiebedarf und somit auch mehr CO2  Ausstoß.

Die Wärmepumpe bezieht über 70 % der benötigten Heizenergie CO2-neutral aus der Umwelt. Gut ausgelegte Wärmepumpen benötigen weniger als 25 % elektrische Antriebsenergie um 100 % Wärmeenergie bereitzustellen. Diesen Strom kann man CO2-neutral und kostengünstig mit der eigenen Photovoltaik-Anlage produzieren.

Eine bundesweite Verbraucherbefragung zum Thema Wärmepumpen ergab, dass bereits 32 % der Wärmepumpenbesitzer den Vorteil der eigenen Stromerzeugung erkannt haben und eine Photovoltaik-Anlage besitzen. Gleichzeitig bedeutet dies, dass bei mehr als 2/3 (mehr als 300.000 Haushalten) noch Optimierungspotential besteht.

Haben Sie eine Photovoltaikanlage?

Quelle: BWP/BWH

 

Eigenverbrauch effizient steigern und mehr Unabhängigkeit erreichen

Der Betrieb einer eigenen Photovoltaik-Anlage ist umso effizienter, je mehr erzeugter Solarstrom selbst verbraucht wird. Solarstrom auf dem eigenen Dach zu erzeugen und im Haus zu verbrauchen, ist mittlerweile wirtschaftlicher, als den erzeugten Strom in das öffentliche Stromnetz einzuspeisen. Solarstrom kann heute günstiger denn je mit einer Photovoltaik-Anlage produziert werden.

Deshalb ist es sinnvoll die Energie für den größten Energiebedarf im Haus, die Bereitstellung von Wärme für das Gebäude und das Trinkwarmwasser, mit einer Photovoltaikanlage selbst zu erzeugen. Die damit einhergehende Steigerung des Eigenverbrauchs erhöht gleichzeitig die Wirtschaftlichkeit der Photovoltaik-Anlage. Eine elektrisch betriebene Wärmepumpe kann aus diesem sauberen Strom effektiv Wärme erzeugen. Die Wärmepumpe mit dem eigenen Photovoltaik-Strom zu betreiben, bedeutet daher CO2 neutral zu heizen, die Energiekosten zu senken und sich vom Energieversorger unabhängiger zu machen. Wärmepumpe und Photovoltaik ergänzen sich optimal.

Stromkosten sparen mit Photovoltaik und Wärmepumpe

 

Beheizung in den Winter- und Nachtstunden

In der Nacht oder an sonnen-schwachen Tagen reicht die Leistung der Photovoltaik-Anlage oft nicht aus, um neben dem normalen Haushaltsstrom auch noch die Wärmepumpe zu speisen. Abhilfe kann hier ein Stromspeicher und eine intelligente Wärmepumpenansteuerung schaffen. Batteriespeicher dienen als Energiezwischenspeicher und nehmen überschüssige Sonnenenergie am Tage auf, um diese zeitverzögert am Abend zu nutzen. Intelligente Wärmepumpenansteuerungen nutzen zum Beispiel überschüssige Sonnenenergie, um diese in Trinkwarmwasserspeichern, Pufferspeichern oder in der Gebäudemasse zu speichern. Je nach Ansteuerung wird die Temperatur in dem jeweiligen Speicher oder der Fußbodenheizung erhöht, um die gespeicherte Wärme später zu nutzen. So lässt sich der Eigenverbrauch steigern und die Effizienz beider Systeme optimieren.

Da es derzeit noch keinen wirtschaftlich darstellbaren Langzeitspeicher gibt, ist es nicht möglich die Wärmepumpe zu 100 % mit Solarstrom zu betreiben. In den warmen Monaten arbeiten Wärmepumpen jedoch besonders wirkungsvoll, sodass der Brauchwasserbedarf (Trink- und Duschwasser) nahezu vollständig mit Solarstrom aus der eigenen Photovoltaikanlage und der Wärmepumpe erzeugt werden kann.

Kommunikation zwischen Photovoltaik-Anlage und Wärmepumpe

Bis zu 45 % der Energie für den Betrieb der Wärmepumpe kann mit Solarstrom abgedeckt werden. Beim Heizen mit Solarstrom gibt es verschiedene Möglichkeiten für die intelligente Ansteuerung.

  • Datenübertragung über eine angebrachte Schnittstelle
  • Energie-Management-System
  • Direkte Verbindung der Wärmepumpe mit dem Wechselrichter

Moderne Wärmepumpen verfügen meist über einen SG-Ready-Eingang (Smart Grid). Dieser wurde geschaffen, um die Einbindung von Wärmepumpen in ein intelligentes Stromnetz zu ermöglichen. SG-Ready-fähige Wärmepumpen besitzen 2 Schalteingänge (jeweils an oder aus) und so 4 verschiedene Betriebszustände abbilden. Ist die SG-Ready Funktion nicht durch den Stromnetzbetreiber belegt, ist es möglich die Wärmepumpe hierüber anzusteuern um den Photovoltaiküberschuss in Wärme zu speichern. Nähere Informationen zum SG Ready Anschluss findest du hier.

Mit einem Energiemanagementsystem, welches die Stromflüsse im Haus auswertet, ist es möglich verschiedene Stromverbraucher automatisiert ein- und auszuschalten. Bei der Wärmepumpe kann hierfür die SG-Ready Funktion genutzt werden (wenn diese nicht vom Netzbetreiber in Anspruch genommen wird). Viele Wärmepumpenhersteller bieten zusätzlich zu SG-Ready eine weitere Möglichkeit in ihrer Regelung an. Die Wärmepumpe wird über den Wechselrichter eingeschaltet und so der Stromüberschuss aus der Photovoltaikanlage in Wärme umgewandelt. Mit dem Überschuss kann beispielsweise bevorzugt der Warmwasserbedarf angepasst oder die Temperatur im Pufferspeicher erhöht werden. Die Vorgaben der SG-Ready-Schnittstelle spielen hierbei keine Rolle.

Einige Wechselrichterhersteller haben sich auf das Einschalten von Wärmepumpen spezialisiert und bieten eine direkte Verbindung über eine Bus-Schnittstelle an. Damit können Wärmepumpen dann sogar leistungsgeregelt, je nach zur Verfügung stehendem Photovoltaikstromüberschuss, angesteuert werden. Hierzu ist jedoch eine genaue Abstimmung zwischen Wärmepumpenhersteller und Wechselrichterhersteller erforderlich.

Positive Synergieeffekte schaffen und aktiv am Klimaschutz mitwirken

Das Zusammenspiel von Wärmepumpe und Photovoltaik hat noch einen weiteren Vorteil. Neben dem Sparpotential kannst du beim Einsatz einer Photovoltaik-Anlage, Stromspeicher und Wärmepumpe dein Haus zu einem KfW-Effizienzhaus EEH40Plus aufwerten. So steigerst du den Wert deiner Immobilie deutlich. Damit kannst du ebenfalls eine KfW- oder BAfA-Förderung in Anspruch nehmen. Das Beste daran: Du minimierst deinen CO2 Fußabdruck und machst dich unabhängiger von Energieversorgern.

Quellen:

[1] www.effizienzhaus-online.de/energieverbrauch-haus
[2] Primärenergiefaktoren EnEV ; Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie GmbH
[3] Bundesweite Verbraucherbefragung zum Thema Wärmepumpe; Verbraucherzentrale Rheinland-Pfalz; Juli 2019