Wann lohnt sich eine Wärmepumpe mit Photovoltaik?

Wer sich derzeit die Preise für Gas, Öl oder andere Energieträger anschaut, kommt ganz schön ins Schwitzen. Solarbetriebene Wärmepumpen bieten eine kostenunabhängigere und umweltfreundlichere Alternative. Aber wann lohnt sich eine Wärmepumpe mit Photovoltaik?

Neben Biomassekesseln werden im häuslichen Bereich vor allem Wärmepumpen immer beliebter. Im vergangenen Jahr wurden 154.000 Stück neuinstalliert, davon waren der Großteil Luft-Wasser-Wärmepumpen.

Dream-Team: Wärmepumpe & Photovoltaik-Anlage

Mit einer Wärmepumpe bekommst du nicht nur eine umweltfreundlichere Wärmequelle, die Kombination aus einer PV-Anlage mit Speicher und einer Wärmepumpe steigert auch den Autarkiegrad. Nutzer*innen machen sich also unabhängig von steigenden Strom-, Öl- und Gaskosten. Durch den höheren Eigenverbrauch verbesserst du auch die Wirtschaftlichkeit einer PV-Anlage.

Wann passt eine Wärmepumpe?

Ein Heizungssystem einfach 1:1 durch eine Wärmepumpe ersetzen, macht wenig Sinn. Kläre deshalb zuerst die allgemeinen Gegebenheiten ab, um das richtige System zu finden. Dazu zählen neben den baulichen Voraussetzungen auch die geografischen.

Diese Fragen rund um das Haus solltest du mit „ja“ beantworten können, damit eine Wärmepumpe eingesetzt werden kann:

  • Handelt es sich um eine energetische Sanierung oder einen Neubau mit mindestens aktuellem Effizienzstandard?
  • Steht kein nachhaltig betriebenes Wärmenetz aus Abwärme zur Verfügung?
  • Ist eine Vorlaufreduzierung durch Flächenheizungen auf idealerweise 35 °C möglich? Ist die Vorlauftemperatur über 50 °C, dann ist eine Wärmepumpe nicht die richtige Wahl.
  • Gibt es ausreichend Platz für eine Wärmepumpe auf dem Grundstück bzw. im Haus?

Die Kombination mit einer Photovoltaik-Anlage

Beantwortest du diese Fragen mit „ja“, dann geht es weiter. Neben dem Dämmstandard des Hauses, entscheidet auch die Größe der PV-Anlage und die Ausrichtung des Daches über die künftige Wirtschaftlichkeit der Wärmeproduktion. Eine Ost-West-Ausrichtung bietet eine gleichmäßigere Stromproduktion als eine nach Süden ausgerichtete PV-Anlage. Dennoch eignen sich alle Varianten für eine Wärmeversorgung. Ebenso sollte die PV-Anlage mindestens so groß sein wie die elektrische Leistungsaufnahme der Wärmepumpe, im Idealfall ist sie 3-mal so groß.

Einbindung in die PV-Anlage

Grundsätzlich kannst du einen potenzialfreien Kontakt am Wechselrichter nutzen, um eine Wärmepumpe ins System zu integrieren. Ein Relais gibt die Leistung am Wechselrichter für die Wärmepumpe frei. Dafür wird am Wechselrichter eine Mindestleistung eingestellt. Diese Lösung ist die einfachste, aber nicht die eleganteste, denn der PV-Überschuss wird nicht vollständig genutzt.

Modulierende Leistungen für noch mehr Effizienz

Es gibt auch kombinierte Komponenten, die über SG-Ready hinausgehen und die Wärmepumpe je nach PV-Leistung modulierend steuern. Beispiele hierfür sind die Systeme von Fronius und Bosch oder SMA bzw. SolarLog und Stiebel Eltron. Am Beispiel von Stiebel Eltron und SMA zeigen wir dir die Komponenten, die du dafür brauchst.

Komponenten für eine Wärmepumpe und Photovoltaik

Komponenten für eine Wärmepumpe und Photovoltaik

Zusätzlich zum SMA Sunny Home Manager 2.0 brauchst du das ISG-Web von Stiebel Eltron. Dieses verbindet über Ethernet die Wärmepumpe mit dem Heimnetzwerk. Bei der Fronius-Bosch-Kombi regelt der Bosch Energiemanager diese Verbindung. Zusätzliche Komponenten benötigst du hier also nicht.

Weitere Wärmequellen, die mit PV-Strom versorgt werden können:

Warum ein Energiemanagement-System?

Ein Energiemanagement-System, kurz EMS, kann die Wärmepumpe modulierend regeln. Das bedeutet, dass sie mit der Stromproduktion der PV-Anlage gekoppelt und gesteuert wird. Das System nutzt dadurch vorwiegend PV-Überschuss.

So kann die Wärmepumpe, je nach Anlagengröße und ohne ausufernde Maßnahmen zu realistischen 45 % bis 60 % mit Strom vom eigenen Dach betrieben werden. Das erhöht den Eigenverbrauch in der Regel um 10 % bis 15 %. Dadurch müssen vor allem Neuanlagen weniger Strom zu niedrigen Preisen in das öffentliche Netz einspeisen. Jedes Projekt ist aber individuell zu betrachten, deshalb solltest du dein Vorhaben immer neu durchrechnen. Der 24 h Sonne Simulator von Fronius und der HTW Berlin hilft dir bei der groben Berechnung von Einfamilienhäusern. Der Simulator berücksichtig auch ein Elektroauto oder andere Verbraucher.

In unserer EMS-Übersicht findest du zueinander passende Systeme aus Wechselrichter, EMS, Batteriespeicher und Wärmepumpe.

Warum die Effizienz entscheidend für die Wirtschaftlichkeit ist

Die Jahresarbeitszahl JAZ gibt den Durchschnitt aller COP-Werte auf das Jahr gesehen an. Je höher der Temperaturhub der Wärmepumpe, desto mehr elektrische Energie benötigt der Kompressor. Deshalb sind niedrige Temperaturen im Vorlauf vorzuziehen. Die Wärmepumpe läuft zudem insgesamt ineffizienter, umso kälter die Außentemperatur ist. Deshalb solltest du dir vor dem Kauf der Wärmepumpe besonders die COP-Werte bei niedrigen Außentemperaturen anschauen. Arbeitet die Wärmepumpe effizient, so benötigt sie weniger Energie sowie weniger elektrische Leistung und Anlagenbesitzer*innen nutzen noch mehr Strom aus der eigenen PV-Anlage.

Beispiel:

Wir nehmen an, ein Haus braucht insgesamt 9.000 kWh Wärmeenergie und gehen von den unten aufgeführten Jahresarbeitszahlen aus. Diese wirkt sich auf den Jahresstromverbrauch aus. Außerdem ergeben sich unterschiedliche Jahreskosten bei zugekauftem Strom im Vergleich zu eigenproduziertem Strom.

JAZ 3 3,2 3,5
Strombedarf in kWh/a 3.000 2.812,50 2.571,40
Kosten* in €/a 660 618,7 565,7
Kosten** in €/a 600 562,5 514,3

*Bei 22 ct/kWh Wärmepumpenstrom / **Bei 50 % Eigenversorgung (ca. 6-10 ct/kWh) und 32 ct/kWh Haushaltstrompreis

Grundsätzlich gilt: „Traue keiner Wirtschaftlichkeitsberechnung, die du nicht selbst gefälscht hast“. Du solltest also jedes Projekt individuell betrachten. Du kannst auch die PV-Anlage und den Wärmepumpentarif für die Berechnung nutzen. Allerdings brauchst du dafür einen Stromzähler in Kaskadenschaltung, der zusätzliche Kosten für den Messstellenbetrieb verursacht. Beachte dabei auch, dass du für beide Tarife den gleichen Versorger wählen musst. Eine Wärmepumpe mit Photovoltaik lohnt sich also, wenn sie wirtschaftlich betrieben wird.

Wird eine Wärmepumpe mit Photovoltaik gefördert?

Die Regierung fördert verschiedene Maßnahmen weg von fossilen Heizungen hin zu erneuerbaren Energieträgern. Bei der Förderung Heizungstausch erstattet das BAFA bis zu 50 % der förderfähigen Kosten zurück. Auch andere Förderprogramme gibt es noch.

Fazit: Die beste Energie ist die, die nicht verbraucht wird

Es gibt keine Argumente mehr, um an fossilen Brennstoffen festzuhalten. Sie lassen die Energiekosten steigen und wirken sich außerdem negativ auf die Umwelt aus. Weshalb auf der einen Seite CO2 besteuert und auf der anderen Seite der Ausbau von Wärmepumpen gefördert wird. Dennoch werden von 929.000 neuinstallierten Heizungen im Jahr 2021 noch knapp 3/4 mit fossilen Brennstoffen betrieben. Wann lohnt sich eine Wärmepumpe mit Photovoltaik? In den meisten Fällen, denn Unabhängigkeit ist dank Sonnenstrom vom Dach größtenteils möglich und vor allem wirtschaftlich.

Zusammengefasst:

  • Wenn du eine Wärmepumpe installieren möchtest, beachte die Gegebenheiten in und um das Haus, denn sie eignet sich nicht für jedes Projekt.
  • Du erhöhst den Eigenverbrauch in der Regel um 10 % bis 15 %, wenn du ein EMS in das Wärmepumpen-System einbindest.
  • Die Effizienz der Wärmepumpe wird anhand des COP-Werts und der JAZ gemessen und beeinflusst die Wirtschaftlichkeit.