Photovoltaik und Wärmepumpe – Wie geht das?

Mit sinkender Einspeisevergütung wird der Eigenverbrauch von Solarstrom einer Photovoltaik-Anlage immer attraktiver. Da es am Markt jedoch noch an bezahlbaren und leistungsstarken Energiespeichern mangelt, lohnt es sich, den PV-Strom auch zu Heizzwecken einzusetzen. Eine einfache Möglichkeit, die Heizung um eine effiziente Alternative zu ergänzen, bietet die Warmwasser-Wärmepumpe. Diese nutzt die warme Luft des Heizungskellers und ersetzt die Brauchwassererwärmung durch die Zentralheizung. Dies spart Heizkosten und erhöht den Eigenverbrauchsanteil der Photovoltaik-Anlage.

Wie funktioniert die Warmwasser-Wärmepumpe?

Die Warmwasser-Wärmepumpe saugt über einen Ventilator die Umgebungsluft an und entzieht ihr durch einen Wärmetauscher die überschüssige Wärme. Diese Wärme wiederum lässt ein Kühlmittel in der Wärmepumpe verdampfen, das dann als Gas komprimiert wird und sich dadurch stark erhitzt. Die so „hochgepumpte“ Wärme dient dann zur Erwärmung des Brauchwassers in einem direkt anliegenden Speicher. Sollte der Warmwasserbedarf einmal höher liegen, heizt ein integrierter Heizstab das Warmwasser schnell nach. In beiden Fällen kann bei der Kombination mit einer PV-Anlage dann Ökostrom genutzt werden, sodass nicht nur der Eigenverbrauch steigt, sondern auch CO2-Emissionen vermieden werden. Eine spezielle Steuerung kann diesen Effekt noch verstärken, indem das Wasser genau dann erwärmt wird, wenn die Solaranlage den PV-Strom sonst ins Netz einspeisen würde.

Wie steuert die PV-Anlage die Wärmepumpe?

Ein Stromzähler misst die gesamte von der Photovoltaik-Anlage produzierte Solarstrommenge. Der nicht direkt verbrauchte Solarstrom wird in das öffentliche Stromnetz eingespeist. Ein weiterer, separater Zweirichtungszähler erfasst dann diesen Energieüberschuss. Aus der Differenz zwischen produziertem und überschüssigem Solarstrom ergibt sich dann der Eigenverbrauch. Sollte einmal mehr Strom nötig werden, so wird dieser ganz einfach über das Stromnetz bezogen. Um die Wärmepumpe steuern zu können, ist diese mit dem Wechselrichter der PV-Anlage verbunden. So weiß die Warmwasser-Wärmepumpe, wann die Photovoltaik-Anlage viel Strom produziert. Diese Phase kann dann gezielt genutzt werden, um mit Photovoltaik zu heizen.

Lohnt sich eine Photovoltaik-Wärmepumpen-Kombination?

Eine Photovoltaik-Anlage sollte sich zunächst auch ohne einen optimierten Eigenverbrauch rentieren. Der höhere Eigenverbrauch sollte dann in Beziehung zu den durch die Warmwasser-Wärmepumpe eingesparten Heizkosten gesetzt werden. Dabei kann man davon ausgehen, dass der Energiebedarf für die Warmwasserbereitung in einem typisch bewohnten Einfamilienhaus rund 15 Prozent der Heizkosten ausmachen. Grundsätzlich kann eine Warmwasser-Wärmepumpe hiervon in der Regel ohne zusätzlichen Heizstab rund Dreiviertel des Bedarfs abdecken. Mit einer Vorrangschaltung für den Eigenverbrauch durch die Wärmepumpe lässt sich rund die Hälfte der Zeit, in der Warmwasser erhitzt wird, auf Solarstrom zurückgreifen. So lassen sich rund 5 Prozent des gesamten Heizbedarfs durch Solarstrom decken.

Wer eine genaue Renditebetrachtung einer Photovoltaik-Anlage durchführen möchte, dem sei der Photovoltaik-Rechner vom solaranlagen-portal.com empfohlen. Hier lässt sich schnell abschätzen, ob eine PV-Anlage für das eigene Dach interessant ist.

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16 Kommentare

  1. Brauchwassererwärmung per Abwärme aus dem Heizungskeller, und die dafür benötigte Wärmepumpe wird mit selbst erzeugtem Solarstrom betrieben … auf den allerersten, groben Blick klingt das irgendwie fast ein bisschen nach Perpetuum Mobile! 😉
    Eine Wärmepumpe ist schon eine tolle Sache – aber damit sich „Lieschen Müller“ darunter etwas vorstellen kann, eigentlich nichts anderes als ein Kühlschrank: Dort wird die Wärme im Inneren von einem Kühlmittel aufgenommen, das zuvor von einem Kompressor verdichtet wurde, und wenn sich das Kühlmittel anschließend wieder ausdehnt, wird die Wärme auf der Rückseite des Kühlschranks an die Umgebung abgegeben. Bei einer Wärmepumpe wird halt die aus der Umgebungsluft, dem Grundwasser oder dem Erdreich aufgenommene Wärme zur Energiegewinnung genutzt.

    Gerade las ich von einem ähnlichen, faszinierenden Projekt der Abwärmenutzung:
    Die Stadtwerke Kempen (bei Krefeld) haben gerade eine europaweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen, in der mit der Abwärme von fünf Gasmotoren eines Blockheizkraftwerks umweltschonend Strom erzeugt wird. Wegen der verbesserten Wärmedämmung vieler Häuser wird inzwischen weniger Wärme aus dem BHKW nachgefragt – mit dieser überschüssigen Wärme können die Stadtwerke nun den von ihnen gelieferten Strom zu 60 statt bisher zu 50 Prozent selbst erzeugen. Dies funktioniert mit einem geschlossenen Kreislauf, in dem organisches Silikonöl verdampft, per Turbine einen Stromgenerator antreibt, und nach Kondensation wiederverwendet wird. Durch den Kostenvorteil von 315.000 €/Jahr soll die Anlage sich in weniger als 10 Jahren amortisieren, und dabei 4.300 Tonnen CO2 jährlich einsparen.
    http://www.rp-online.de/niederrhein-sued/kempen/nachrichten/strom-aus-abwaerme-1.3000059

  2. Moin Moin, ich habe mir eine 6,7 kWp Photovoltaikanlage auf´s Dach geschraubt um sie für meinen Eigenbedarf zu nutzen. Ich heize mein Haus mit einer Wärmepumpe mit 8,9 KW. Beim anschließen der Photovoltaikanlage
    an das Netz wurde mir mitgeteilt, das ich den Strom für die Wärmepumpe weiterhin vollständig aus dem Netz beziehen muß! Meine Frage: Warum und Wieso ist so?

  3. Hallo Ralf, ich habe das gleiche Problem. 6,54 kWp Photovoltaik auf dem Dach und kann nur in den Hausstrom einspeisen. Die Wärmepumpe hängt an einem eigenen NT/HT – Zähler und kann den Solarstrom nicht nutzen. Ich bin auf der Suche nach einer Lösung die Wärmepumpe mit Vorrangschaltung je nach Bedarf auf den Hausstrom oder Wärmepumpenstrom zu schalten. Derzeit ist die Situation für mich noch nicht befriedigend, da einfach zu viel ins Netz abgegeben wird.

  4. Pingback: Umweltfreundlich heizen: Zukunftsweisende Heizungssysteme im Eigenheim | Bauen

  5. Hallo Zusammen,

    ich habe das gleiche Problem, bin aber noch an der Planung der PV Anlage. Jetzt habe ich mich gefragt, ob man die PV Analge quasi halbiert und 2 Wechselrichter verwendet. Dann könnte man für beide Stromtarife einen Zweirichtungszähler einsetzen. Was haltet ihr von dem Vorschlag. Ich hatte auch schon die Idee einen Schütz einzusetzen der die PV Anlage auf den jeweils größeren Verbraucher schaltet. Vieleicht kennt einer einen fähigen Elektriker der hier weiter helfen kann, ich glaube das Problem hier kann eher von einem Elektriker gelöst werden, als von einem Heizungsbauer.
    Gruß
    Thomas

  6. Hallo,

    das Problem ist, dass man einen Zweirichtungszähler mit HT/NT braucht. Meine Stadtwerke machen sich gerade schlau, ob es so etwas überhaupt gibt. Es wurde mir aber auch geraten sich genau zu überlegen der Solarstrom über die Wärmepumpe laufen zu lassen. Man muß 1. die Sperrzeiten beachten und 2. zu welchen Zeiten die W-Pumpe Strom benötigt (Sommer /Winter).

    Grüße

  7. Hallo Zusammen,

    2-Richtungszähler mit HT/NT sind verfügbar. Wir haben schon mehrere PV Anlagen mit Wärmepumpeneinbindung gebaut, wie schon erwähnt die Anlage auf 2 WR aufteilen oder den Wärmetarif der WP komplett kündigen und mit dem Haushaltsstrom zusammen legen.
    Bei entsprechender PV Anlagenleistung und einer möglichst intelligenten WP-Steuerung macht ein Wärmetarif keinen Sinn mehr.

    Grüße ausm Süden

  8. Hallo,

    Wir haben derzeit das selbe Problem. Der Wärmepumpentarif stieg von 2008 bis heute über 200 %. Als wir uns im Oktober 2007 für eine WP. entschieden haben gab es einen Tarif mit HZ/NZ von 9 bzw. 11 Cent/kWh. Wenige Monate später gab es bereits eine Preiserhöhung und jährlich noch ein bis zwei…so sind wir heute bei über 20 Cent OHNE NZ. Der Preis gilt jetzt 24 h! Unsere Photovoltaikanlage wäre die Alternative um den Strompreis zu reduzieren. Eine Koppelung scheint jedoch schwierig, da die WP meist dann den Strom benötigt, wenn die PV keines herstellt. Was mich noch nervt, ist die Tatsache, dass wir die Einnahmen aus der Stromherstellung versteuern müssen. Mir wäre es lieber, wenn die Stromgesellschaft den von mir hergestellten Strom mit dem verrechnet, das ich für die Heizung verbrauche.

  9. Hallo,
    Ich befasse mich gerade im Rahmen eines Neubaus mit dem Problem.
    Wir haben leider noch keine Wärmepumpe gefunden, die ihre Leistung dem PV Ertrag anpassen kann.
    Wenn also z.B. Die Wärmepumpe (WP) miit einer Arbeitszahl 3 eine thermische Leistung von 9kW hat, dann benötigt sie 3 KW elektrische Leistung. Wenn die PV Anlage weniger z.B. 2kW liefert, muss man den Rest aus dem Netz hinzukaufen.
    Wenn die WP dann 4 Stunden läuft, hat sie 12 kWh Strom verbraucht, die PV Anlage aber nur 8kWh erzeugt. Da hift es nicht, wenn die PV Anlage am Rest des Tages diese Energie erzeugt, das stimmt dann nur in der Bilanz aber nicht im Eigenverbrauch.

    Einen Regelung der WP ist möglich, es gibt Inverter Wärmepumpen, die Ihre Leistung der Außentemperatur anpassen, man müsste also die Steuerung „austricksen“ was nicht ganz einfach aber denkbar ist.

    C. Gerhards (www.lokalplan.net)

  10. Man kann die WP und die PVmeines Wissens über einen Zähler laufen lassen, muss sich dann wohl von den WP-Tarifen verabschieden. Da man aber durch den selbstproduzierten PV-Strom scho deutlich sparen kann, fällt der Unterschied nicht so ins Gewicht.

  11. Hallo,

    wie ich sehe ist das Thema schon etwas älter, aber ich habe ebenso dieses Problem.
    Photovoltaik (6,63 kWp) und eine Abluftwärmepumpe „Fighter 315P“ von NIBE.
    Die Photovoltaikanlage ist 14 Tage alt und ist noch nicht in Betrieb; es fehlt noch der Zweirichtungszähler.
    Die Photovoltaikanlage „hängt“ am Normalstrom, für die Wärmepumpe habe ich einen gesonderten Tarif; so wie von Chezkiki beschrieben, erst mit Nacht- und Tagtarif, jetzt einen, aber niedriger als der Normalstromtarif.
    Jetzt habe ich im Netz was gefunden. „Sonnenkraft 2.0 SPS“ nennt sich das, von einer Firma Barth.

    Was ist davon zu halten? Muß ich eine Zweirichtungszähler für den Niedrigtarif installieren lassen? Und macht das der Netzbetreiber so ohne weiteres?

  12. Ich bin Besitzer eines EFH mit Wärmepumpe und PV-Anlage.

    Meine folgende Erfahrung erzählt einem niemand:

    Bedauerlicherweise geht niemand auf folgenden Punkt ein.

    Alle Wechselrichter im Markt können nur einen Stromzähler ansprechen. Wer eine WP betreibt, hat 2 Stromzähler im Haus:

    Einen für den günstigeren WP-Tarif den alle Netzanbieter aufrufen und einen Tarif für den Haushaltsstrom (teurer als der WP-Tarif).

    Ein sinnvolles Energiemanagement ist aktuell in Deutschland nicht möglich, da alle System nur einen Stromzähler ansprechen können.

    Wer also eine Wärmepumpe und eine PV-Anlage im Haus hat wird immer ineffizient arbeiten, weil die tollen Ingenieure der Solarsystemanbieter das Ansprechen von 2 Stromzählern „noch“ nicht vorgesehen haben.

    Man muss sich entscheiden, ob man den Haushaltsstrom oder Wärmepumpenstrom mit der PV-Anlage optimieren möchte.

  13. Hallo zusammen! Kurze Frage. Im einem Video auf Youtube habe ich gehört, dass sich Luftwärmepumpen nicht immer lohnen, eigentlich nur dann, wenn das Haus sehr gut isoliert ist und eine Fußbodenheizung vorhanden ist – siehe https://youtu.be/SqIhQdJjfXg
    Ich wollte fragen, ob der Zusammenhang mit einer Photovoltaikanlage hieran etwas ändert? Oder ist dann eine Erdwärmepumpe mit Photovoltaik zu planen. Oder ist die Information vielleicht gar nicht richtig und ich könnte somit auch in mein Haus eine Luftwärmepumpe einbauen, auch wenn ich normale Heizkörper verwende? Vielen Dank vorab!

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