Alle Infos zur optimalen Nutzung von Solarenergie Wärmepumpe mit Photovoltaik kombinieren: Wie geht das?

Die Kombination von Wärmepumpe und Photovoltaik ermöglicht eine effiziente und nachhaltige Nutzung von Solarenergie. Es erfordert zwar eine hohe Investition, dafür spart man langfristig an Strom- und Heizkosten. In diesem Artikel werden die Funktionsweise, Vorteile und Nachteile, Kosten und staatliche Förderungen dieser Kombination erläutert.

Wärmepumpe und Photovoltaikanlage können kombiniert werden

Wärmepumpe mit Photovoltaik kombinieren - Das Wichtigste in Kürze

Die Kombination von Wärmepumpe mit Photovoltaik ist ein nachhaltiges System zur Strom- und Wärmeerzeugung.

  • Funktion: Die PV-Anlage erzeugt Solarstrom, der zum Betrieb der Wärmepumpe genutzt wird.
  • Vorteile: Senkung der Energiekosten, Versorgungsunabhängigkeit und Emissionsreduzierung
  • Kosten: Die Gesamtkosten liegen bei 25.000 bis 50.000 Euro.

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Die optimale Nutzung von Solarenergie

Solarenergie ist eine nahezu unerschöpfliche Energiequelle. Sie lässt sich auf zwei sehr effektive Weisen nutzen: zur Strom- oder Wärmeerzeugung. Mit Photovoltaikanlagen ist die Erzeugung beider Energieformen möglich. Zwar erzeugen sie elektrische Energie, diese kann man allerdings zur Wärmeerzeugung nutzen, zum Beispiel durch die Kombination aus Wärmepumpe mit Photovoltaik.

Photovoltaik zur Stromerzeugung

Photovoltaikanlagen nutzen Solarzellen, die meist aus Silizium-Halbleitern bestehen, um die Sonnenenergie in elektrischen Strom umzuwandeln. Die Sonneneinstrahlung regt Elektronen in den Solarzellen an, was eine elektrische Spannung und somit Stromfluss erzeugt. Dieser produzierte Strom kann dann direkt für den Eigenbedarf genutzt oder ins öffentliche Stromnetz eingespeist werden.

Aufgrund der hohen Strompreise lohnt sich der Eigenverbrauch besonders. Eine Art und Weise zum Verbrauch von selbst produziertem Strom ist eine Wärmepumpe in Kombination mit Photovoltaik.

Wärmepumpe zur Wärmeerzeugung

Eine Wärmepumpe ist ein Gerät, das mithilfe eines technischen Prozesses thermische Energie aus der Umwelt – Luft, Erde oder Wasser – aufnimmt und diese in Wärmeenergie zum Heizen oder zur Warmwasserbereitung umwandelt. In Kombination mit Photovoltaik, nutzt die Wärmepumpe überschüssigen Strom aus der PV-Anlage anstatt Strom aus dem Netz zu beziehen. Damit sinken sowohl die Heiz- als auch die Stromkosten, so dass beide Anlagen wirtschaftlicher sind.

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Funktionsweise von Wärmepumpe mit Photovoltaik

Eine Wärmepumpe nimmt Umgebungswärme auf und wandelt diese anhand von elektrischer Energie in Wärmeenergie um. Dafür bezieht die Wärmepumpe den Strom aus dem öffentlichen Stromnetz. Mit Photovoltaik deckt man einen Teil vom Stromverbrauch mit Solarstrom ab. Dieser ist deutlich günstiger als der Netzbezug, wodurch die Energiekosten wesentlich sinken. Allerdings sollte eine Wärmepumpe nur überschüssigen Solarstrom nutzen. Das heißt, erst nachdem der Strombedarf im Haushalt vollständig gedeckt ist, ist er für die Wärmepumpe nutzbar.

Solarstrom effizient für Wärmepumpe nutzen

Für den effizienten Betrieb einer Wärmepumpe mit Photovoltaik ist die Installation eines Pufferspeichers ratsam. Sobald der Wärmebedarf gedeckt ist und weiterhin überschüssig Solarstrom vorhanden ist, wird überschüssige Wärmeenergie im Pufferspeicher gespeichert. Somit muss die Wärmepumpe keinen Strom aus dem Netz beziehen, wenn kein Solarstrom vorhanden ist. Etwa in den Abendstunden oder in Zeiten geringerer Solarstromerzeugung.

Eine weitere Möglichkeit ist die Integration eines Stromspeichers in die PV-Anlage. Dieser speichert überschüssigen Solarstrom, welcher von der Wärmepumpe zu einem späteren Zeitpunkt abrufbar ist.

Ein optimierter Betrieb aus Wärmepumpe und Photovoltaik erfordert intelligente Steuerungssysteme wie eine SG-Ready-Verbindung. Diese Schnittstelle ermöglicht, dass Wärmepumpe und PV-Anlage miteinander kommunizieren und dass sie aufeinander abgestimmt sind. Dies sorgt für eine hohe Eigenverbrauchsquote und minimiert die Abhängigkeit von extern bezogenen Strom.

Optimierung des Energieverbrauchs

Durch die Installation eines Energiemanagementsystems kann der Energieverbrauch im Haushalt weiter optimiert werden. Ein solches System ist in der Lage, den Betrieb elektrischer Geräte so zu steuern, dass sie vorrangig dann in Betrieb genommen werden, wenn ein Überschuss an Solarstrom vorhanden ist. Dadurch wird der Eigenverbrauch maximiert und der Energiebedarf aus dem Netz minimiert. Neben dem Speichern von Wärme ist auch das Nutzen des überschüssigen Stroms zur Wärmeproduktion ein entscheidender Faktor, um die Effizienz der Anlage zu steigern und die Eigenverbrauchsquote zu optimieren.

Was muss ich beachten, wenn ich eine Wärmepumpe mit Photovoltaik kombinieren möchte?

Wer eine Wärmepumpe mit Photovoltaik kombinieren möchten, sollten folgende Punkte beachten:

  • Dimensionierung der Photovoltaikanlage: Die PV-Anlage muss ausreichend dimensioniert sein, um genügend Solarstrom für den Betrieb Ihrer Wärmepumpe zu erzeugen.
  • Direkter Betrieb der Wärmepumpe: Die Wärmepumpe sollte ihren Strombezug auf Solarstrom statt Netzbezug priorisieren.
  • Intelligente Steuerung: Mit einer intelligenten Steuerung (SG-Ready), stellt man Wärmepumpe und Photovoltaikanlage optimal aufeinander ein und gewährleistet den effizienten Verbrauch der verfügbaren Energie.
  • Integration eines Pufferspeichers: Ein an die Wärmepumpe angeschlossener Pufferspeicher speichert überschüssige Wärme, um sie dann bereitzustellen, wenn das Heizungssystem sie benötigt.
  • Installation eines Stromspeichers: Ein Stromspeicher ist empfehlenswert, um den tagsüber produzierten, überschüssigen Solarstrom zu speichern und ihn für die Wärmepumpe in den Abend- und Nachtstunden nutzbar zu machen.

Vorteile der Kombination von Wärmepumpe und Photovoltaik

Eine Wärmepumpe in Verbindung mit einer Photovoltaikanlage bietet viele Vorteile, darunter Kosteneinsparungen, geringere Energiekosten und einen kleineren ökologischen Fußabdruck.

Maximale Nutzung von selbst erzeugtem Solarstrom

Durch die intelligente Kopplung einer Wärmepumpe mit einer Photovoltaikanlage wird ein Großteil des selbst erzeugten Solarstroms direkt für den Betrieb der Wärmepumpe genutzt. Dies erhöht den Eigenverbrauchsanteil und macht weniger abhängig vom öffentlichen Stromnetz.

Effizienter Betrieb der Wärmepumpe

Intelligente Steuerungssysteme optimieren den Betrieb von Wärmepumpen so, dass sie vorrangig dann aktiv sind, wenn Solarstrom zur Verfügung steht. Das senkt den Bedarf an teurem Netzstrom und maximiert die Verwendung von erneuerbaren Energien für die Wärmeversorgung, was den Wirkungsgrad des Gesamtsystems erhöht.

Reduzierung von Energiekosten

Eine wesentliche Motivation für die Kombination einer Wärmepumpe mit Photovoltaik ist die Aussicht auf eine beträchtliche Senkung der Energiekosten. Hausbesitzer können ihren Strom- und Wärmebedarf größtenteils mit dem selbst produzierten Solarstrom decken. Die Investition macht sich langfristig durch erhebliche Kosteneinsparungen bezahlt.

Unabhängigkeit von steigenden Energiepreisen

Mit einer eigenen Photovoltaikanlage und einer Wärmepumpe können Hausbesitzer ihre Energieautarkie steigern. Sie sind somit weniger abhängig von den Schwankungen des Energiemarktes und den damit verbundenen Preissteigerungen. Dies bietet langfristige finanzielle Sicherheit und schont zudem Ressourcen.

Beitrag zum Klimaschutz durch den Verzicht auf fossile Brennstoffe

Wärmepumpen nutzen Umweltwärme und sind somit nicht auf fossile Brennstoffe angewiesen. Nutzt man Strom aus erneuerbaren Energien wie Photovoltaik, dann ist auch die Stromerzeugung frei von fossilen Brennstoffen. Das trägt wesentlich zur Reduktion von Treibhausgasemissionen und zum Schutz des Klimas bei.

Reduzierung der CO2-Emissionen durch die Nutzung regenerativer Energien

Die Nutzung von Solarstrom für die Wärmegewinnung reduziert den Verbrauch herkömmlicher Energiequellen und damit verbundene CO2-Emissionen. Die Kombination beider Systeme reduziert die Kohlendioxid-Emissionen auf unter 100 Gramm COpro Kilowattstunde. Im Vergleich, die Erzeugung einer Kilowattstunde Strom verursachte 2022 durchschnittlich 434 Gramm CO2.

In Summe bietet die Kombination einer Wärmepumpe mit Photovoltaik vielfältigen wirtschaftliche und ökologischen Nutzen und leistet einen wertvollen Beitrag für eine nachhaltige Zukunft.

Nachteile der Kombination von Wärmepumpe und Photovoltaik

Obwohl die Kombination von Wärmepumpe und Photovoltaikanlage zahlreiche Vorteile bietet, gibt es auch einige Nachteile zu beachten. Diese betreffen vor allem den hohen Platzbedarf für die Installation und die Investitionskosten.

Hoher Flächenbedarf

Für eine durchschnittliche PV-Anlage braucht es bereits 30 bis 60 Quadratmeter Dachfläche. Durch die zusätzliche Leistung für den Betrieb der Wärmepumpe braucht es bis zu 50 Prozent mehr Fläche. Nicht alle Einfamilienhäuser verfügen über ausreichend Platz für solch eine Anlage.

Hohe Investitionskosten

Die Kombination einer Wärmepumpe mit einer Photovoltaikanlage ist mit erheblichen Investitionskosten verbunden. Diese Kosten amortisieren sich im Laufe der Zeit durch Energieeinsparungen, sind aber anfänglich hoch. Ein Energiespeichersystem erhöht die Kosten weiter, wenngleich es die Rentabilität des Systems erheblich erhöht. 

Die Aussicht auf eine Senkung der Heizkosten um 30 bis 50 Prozent ist zwar verlockend, erfordert aber eine sorgfältige Kalkulation und Abwägung. Die Planung dieser Kombination erfordert Weitsicht sowohl in der technischen Umsetzung als auch in der wirtschaftlichen Effizienz. Damit sich eine hohe Investition lohnt, sollte man ein Fachunternehmen beauftragen.

Was kostet die Kombination aus Wärmepumpe mit Photovoltaik?

Durchschnittlich kostet die Kombination aus Wärmepumpe mit Photovoltaik 25.000 bis 50.000 Euro. Dabei hängen die Kosten stark vom Typ der Wärmepumpe, die Größe der PV-Anlage und dem Systemaufbau ab. Für eine Luftwärmepumpe zahlt man beispielsweise 10.000 bis 18.000 Euro, inklusive Installationskosten. Eine entsprechende PV-Anlage kostet 12.000 bis 22.000 Euro. Für einen PV-Speicher kommen ungefähr 10.000 Euro hinzu.

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Wie viel Solarstrom braucht eine Wärmepumpe?

Eine Wärmepumpe verbraucht im Schnitt 25 bis 35 Kilowattstunden pro Quadratmeter Wohnfläche pro Jahr. Ein durchschnittliches Einfamilienhaus mit 150 Quadratmetern hat einen jährlichen Stromverbrauch von 3.500 bis 5.000 Kilowattstunden nur für die Wärmepumpe im Einfamilienhaus. Dementsprechend braucht es im Schnitt 3 bis 5 Kilowatt Peak an Solarstrom für eine Wärmepumpe. Damit deckt man allerdings nur rund 30 Prozent des Strombedarfs der Wärmepumpe. Für einen höheren Eigenverbrauchsanteil braucht es Strom- und/oder Pufferspeicher.

Gibt es staatliche Förderungen für die Kombination von Photovoltaik und Wärmepumpe?

Ja, es gibt staatliche Förderungen, die einen Teil der Investitionskosten abfedern können. Das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) subventioniert den Einbau von Wärmepumpen mit mindestens 30 Prozent. Der maximale Fördersatz liegt bei 70 Prozent, bis maximal 21.000 Euro. Diese Förderung wird unabhängig davon gewährt, ob die Wärmepumpe mit eigenem Solarstrom oder Strom aus dem öffentlichen Netz betrieben wird.

Für PV-Anlagen gilt seit Anfang 2023 der Nullsteuersatz. Es fällt also keine Mehrwertsteuer beim Kauf von PV-Anlagen und Zubehör an. Zudem ist der KfW-Kredit 270 erhältlich. Dabei handelt es sich um ein zinsgünstiges Darlehen. Darüber hinaus ist die Einspeisevergütung für die Netzeinspeisung von Solarstrom vorhanden.

Die passende Förderung für Solaranlagen gibt es hier:

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Welche Voraussetzungen für eine Wärmepumpe mit Photovoltaik?

Der effiziente Betrieb von Wärmepumpe und Photovoltaik ist an bestimmte Voraussetzungen geknüpft.

  • Wärmepumpen benötigen einen geringen Wärmebedarf und niedrige Vorlauftemperaturen von 30 bis 35 Grad Celsius.
  • Für Photovoltaik ist die optimale Ausrichtung und Neigungswinkel entscheidend. Normalerweise empfiehlt es sich eine Südausrichtung in einem 30 Grad Winkel. In Zusammenhang mit einer Wärmepumpe kann eine Ost-West-Ausrichtung in einem Winkel von 15 Grad vorteilhafter sein.

Kann man eine Wärmepumpe nur mit Solarstrom betreiben?

Grundsätzlich ist es möglich, eine Wärmepumpe nur mit Solarstrom zu betreiben. Allerdings bedarf es eines hocheffizienten Betriebs der Wärmepumpe, der meist nur in Niedrigenergiehäusern aufgrund des geringen Wärmebedarfs möglich ist. Zudem sind ein Speichersystem und ein Energiemanagementsystem unerlässlich.

Kann man jede Wärmepumpe mit Photovoltaik kombinieren?

Nur Wärmepumpe mit intelligenter Steuerung lassen sich mit Photovoltaik kombinieren. Für eine reibungslose Kommunikation zwischen der Wärmepumpe und der PV-Anlage existiert das SG-Ready-Label. SG steht für "Smart Grid" und dieses Label signalisiert, dass die Wärmepumpe für den Betrieb mit einer intelligenten Energiesteuerung vorbereitet ist. Diese sorgt für eine automatische Anpassung des Betriebszeitpunktes der Wärmepumpe an die Verfügbarkeit des Solarstroms, was den Eigenverbrauchsanteil erhöht.

Welche Wärmepumpenart eignet sich am besten für Photovoltaik?

Alle Arten der Wärmepumpe eignen sich für Photovoltaik. Entscheidend ist dabei der Zeitpunkt der Installation der Anlagen und die vorhandene Installationsfläche. 

  • Ist nur wenig PV-Leistung vorhanden, eignet sich die Brauchwasser-Wärmepumpe am besten. Zwar nimmt sie nur die Warmwasserbereitung vor, dennoch hilft es, die Energiekosten zu reduzieren.
  • Im Altbau werden oft Luft-Wasser-Wärmepumpe mit Photovoltaik genutzt. Dieser Wärmepumpentyp hat den niedrigsten Wirkungsgrad von allen, ist aber auch der kostengünstigste und einfachste zum Nachrüsten.
  • Im Neubau werden sowohl Sole-Wasser- als auch Wasser-Wasser-Wärmepumpen empfohlen. Sie haben den höchsten Wirkungsgrad und verbrauchen dementsprechend weniger Strom.

Wann lohnt es sich, eine Wärmepumpe mit Photovoltaik zu kombinieren?

Am besten ist es, wenn eine Wärmepumpe gleichzeitig mit einer Photovoltaik geplant und installiert wird. Dann sind beide Systeme aufeinander abgestimmt. Also lohnt es sich besonders bei Neubauten und Komplettsanierungen. Dennoch lohnt sich auch das Nachrüsten eine PV-Anlage und Wärmepumpe, wobei es hier schwieriger ist, die Voraussetzungen zu erfüllen.

Ob es sich lohnt, eine Wärmepumpe mit Photovoltaik zu kombinieren, beantwortet am besten ein Fachunternehmen.

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Stefano Fonseca

Stefano Fonseca ist erfahrener Ingenieur für Energie und Umwelt, der seine Leidenschaft für das Schreiben zum Beruf machte. Seine Leidenschaft sind Photovoltaik und Wärmepumpen Themen. Sein Ziel ist es, technische Informationen in verständliche Texte zu verwandeln.

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