Die Photovoltaikanlage erzeugt sauberen und erneuerbaren Strom aus Sonnenenergie, während die Wärmepumpe diese Energie nutzt, um Wärme für die Heizung oder Warmwasseraufbereitung zu erzeugen. Neben dem Fakt, dass diese Lösung durch keinerlei CO²-Ausstoß umweltfreundlich ist und Sie somit einen aktiven Beitrag zum Klimaschutz leisten, hält sie noch weitere Vorteile für Sie bereit.
Energieeffizienz und Kostenersparnis
Die enorme Energieeffizienz steht hierbei ganz oben. Wird selbst erzeugter Solarstrom zur Versorgung der Wärmepumpe genutzt, erhöht dies die Energieeffizienz des gesamten Systems. Dadurch kann der Energieverbrauch deutlich und merkbar gesenkt werden.
Aber nicht nur die Steigerung der Effizienz und somit Senkung des Energieverbrauchs bringt Ihnen eine Kostenersparnis. Die Nutzung von eigenem Solarstrom ist nämlich auch noch wesentlich günstiger als die Nutzung des Stroms von Energieanbietern. Darüber hinaus werden damit die Betriebskosten der Wärmepumpe gesenkt und Sie sind unabhängiger von steigenden Energiekosten. Schwankungen auf dem Energiemarkt sind für Sie damit in Zukunft nicht mehr von Bedeutung.
Wärmepumpen arbeiten am effizientesten, wenn die Vorlauftemperatur des Heizsystems niedrig ist, was insbesondere in Flächenheizungen der Fall ist. Dennoch funktionieren sie - entgegen des hartnäckigen Vorurteils – nicht nur in Kombination mit großflächigen Heizungsanlagen wie Fußbodenheizungen.
Denn auch in Altbauten, wo zumeist noch reguläre Heizkörper vorhanden sind, können moderne Wärmepumpen eingesetzt und effizient betrieben werden. Auch wenn die höhere Vorlauftemperatur dazu führt, dass die Effizienz der Wärmepumpe geringer ausfällt, so ist sie dennoch eine lohnende Investition. Zu berücksichtigen ist dennoch insbesondere in einem Bestandsgebäude, wie dieses gedämmt ist. Je besser die Dämmung, desto lohnender die Wärmepumpe und andersrum. Es muss aber nicht immer gleich eine komplette Sanierung durchgeführt werden. Oftmals reichen auch kleinere Maßnahmen aus, um eine höhere Effizienz zu gewährleisten, wie zum Beispiel die Erneuerung von Fenstern oder der Austausch einiger Heizkörper durch modernere und leistungsstärkere Modelle.
Insgesamt muss festgehalten werden, dass Wärmepumpen die ideale Lösung sind, um unsere Gebäude zu heizen. Es gilt, dass 1 kwh Strom 3 kwh Wärme erzeugen. Diese scheinbare Verletzung des Energieerhaltungssatzes wird durch das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme – kurz ISE - erklärt. Hierzu wurden 29 Luftwärmepumpen in teilsanierten Häusern überprüft. Das Geheimnis liegt darin begründet, dass die Wärmepumpe den Strom verwendet, um die Luftwärme dem System zuzuführen. Der Energieerhaltungssatz bezieht sich dagegen auf ein abgeschlossenes System. Damit haben wir es hier nicht zu tun. In diesem offenen System nutzt die Wärmepumpe den Strom ausschließlich, um die Wärme aus der Umgebung in der Anlage zu verwerten. Daher ist die Wärmepumpe die beste Lösung, um beim Heizen die Emissionen zu vermindern.
Die Wirtschaftlichkeit einer PV-Anlage in Verbindung mit einer Wärmepumpe, insbesondere im Altbau, hängt abermals von verschiedenen Faktoren ab. Wie groß ist das Haus? Wie hoch ist der Wärmebedarf? Wie ist die geographische Lage des Gebäudes? Wie ist die Dachausrichtung des Hauses? Auch ist im Altbau der Platzbedarf zu berücksichtigen. So ist es wichtig sicherzustellen, dass genug Freifläche für die Außeneinheit der Wärmepumpe zur Verfügung steht, sowie genug Dachfläche zur Installation der PV-Anlage. Darüber hinaus kann es in seltenen Fällen von Nöten sein, die Elektroinstallation anzupassen.
Um diese Faktoren in der nötigen Gründlichkeit zu bedenken, ist eine präzise Wirtschaftlichkeitsberechnung ratsam, die von einer spezialisierten Fachkraft durchgeführt werden kann. So kann die Rentabilität des Systems beurteilt werden. In aller Regel sind definitiv auch Altbauten für die Kombination von Solaranlage und Wärmepumpe in Betracht zu ziehe, denn die aufgezählten Vorteile lassen sich nicht von der Hand weisen und stellen eine Lösung dar, die durch ihre Effizienz, ihre Nachhaltigkeit und die mit sich bringende Autarkie absolut zukunftsorientiert ist. Zudem ist zu bedenken, dass durch die Kombination der Wärmepumpe und PV-Anlage der Wert Ihres Altbaus steigt. Dies wird im Zuge steigenden Umweltbewusstseins und der Nachfrage nach energieeffizienten Gebäuden immer wichtiger und ist ein echtes Argument für potenzielle Käufer oder Mieter.
Die Anschaffungskosten können zwar zunächst abschreckend wirken, jedoch helfen staatliche Zuschüsse und spezielle Förderprogramme dabei die Investition zu schultern.
Wärmepumpe und Solaranlage müssen ganz klar aufeinander abgestimmt sein. Da der Ertrag der Solaranlage entscheidend ist und bedacht werden muss, dass die Wärmepumpe auch in den Wintermonaten mit Strom versorgt werden muss, ist die Dimensionierung der PV-Anlage von großer Bedeutung.
Die richtige Planung ist entscheidend
Die Anzahl der Solarmodule, die für den Betrieb einer Wärmepumpe benötigt werden, ist demnach ebenso davon abhängig, wie hoch die Leistung der Wärmepumpe sein muss und welchen Stromverbrauch sie hat. Zusätzlich zur Heizlast müssen auch der jährliche Wärmebedarf, Warmwasserbedarf und Strombedarf des Gebäudes bzw. des Haushaltes ermittelt werden. Deshalb sollte hierzu ein Experte für eine detaillierte Analyse und korrekte Bemessung der Werte hinzugezogen werden. Auf diese Weise kann die Wirtschaftlichkeit des Gesamtsystems sichergestellt werden. Die folgenden Eigenschaften gelten in Bezug auf die Solarmodule als optimal:
- die Module sind gänzlich gen Süden ausgerichtet
- der Wirkungsgrad der Zellen ist hoch
- die Module sind mit einer Neigung zwischen 30 und 40 Grad angebracht
- es gibt das ganze Jahr über keinerlei Verschattungen auf den Modulen
Als grobe Richtlinie kann man davon ausgehen, dass pro Kilowatt Leistung der Wärmepumpe etwa 6 bis 8 Quadratmeter Solarmodule erforderlich sind. Diese Schätzung basiert auf einer durchschnittlichen jährlichen Solarernte von etwa 900 bis 1.200 kWh pro Quadratmeter Solarmodul, abhängig von der geografischen Lage und Ausrichtung der Module.
Nehmen wir als Beispiel eine Wärmepumpe mit einer Leistung von 10 kW. In diesem Fall würde man ungefähr 60 bis 80 Quadratmeter Solarmodule benötigen, um den Energiebedarf der Wärmepumpe zu decken. Es ist jedoch zu beachten, dass diese Schätzung von Standort zu Standort und je nach individuellen Gegebenheiten variieren kann.
Die passende Wärmepumpe auswählen
Die Art der Wärmepumpe und ihre Leistung haben auf die letztendliche Effizienz und langfristige Wirtschaftlichkeit einen großen Einfluss und sind bei der Planung daher bedeutsam.
Vor- und Nachteile verschiedener Wärmepumpentypen
Eine Brauchwasserwärmepumpe ist in der Anschaffung vergleichsweise günstig. Den größten Teil des benötigten Stroms kann hier der erzeugte Solarstrom abdecken, sodass die Warmwassererzeugung durch die Wärmepumpe ganzjährig fast kostenfrei ist. Setzt man allerdings eine Wärmepumpe in Kombination mit einer PV-Anlage ein, die das Zuhause auch heizt, so sind zwar zunächst die Anschaffungskosten höher, jedoch fällt dafür die Einsparung deutlich höher aus.
Weiterhin spielt die Quelle, aus der die Wärmepumpe die Umweltwärme bezieht, eine wichtige Rolle. Grundwasserwärmepumpen und Solewärmepumpen stellen die teureren Modelle dar und weisen eine höhere Effizienz auf. Sie sind in der Lage das ganze Jahr über die Umweltwärme mit hohen Temperaturen zu beziehen. Hierbei muss der Verdichter weniger leisten, sodass der Strombedarf der Wärmepumpe geringer und somit die Deckungsrate des selbst erzeugten Solarstroms höher ausfällt.
Bei Einsatz einer preisgünstigeren Luftwärmepumpe muss man bedenken, dass diese im Winter mehr Strom benötigt. Folglich muss man entweder für diese Monate generell einkalkulieren, dass die Deckungsrate des PV-Stroms deutlich geringer ausfällt oder von vorneherein bedenken, dass die Solaranlage entsprechend größer dimensioniert wird – was im Sommer u. U. einen Überschuss zur Folge haben kann.
Wärmeleistung und Effizienzwerte der Wärmepumpe
Wärmepumpen haben unterschiedliche Effizienzwerte, die angeben, wie viel Wärmeleistung sie pro eingesetzter Energie erzeugen können. Je effizienter die Wärmepumpe arbeitet, desto weniger Photovoltaik-Leistung wird benötigt, um den Betrieb zu decken. Wie bereits zuvor herausgestellt, sind modernde Wärmepumpen ohne Zweifel leistungsstark genug, um sie bedenkenlos im Altbau einsetzen zu können. Ferner ist der Eigenverbrauchsanteil zu beachten. Dieser beschreibt den Anteil des selbst erzeugten Stroms, der direkt im Gebäude genutzt wird, anstatt ihn ins öffentliche Netz einzuspeisen. Je höher der Eigenverbrauchsanteil ausfällt, desto mehr Solarstrom kann direkt für den Betrieb der Wärmepumpe genutzt werden. Dies kann durch den Einsatz von intelligenten Energiemanagementsystemen oder Speichersystemen optimiert werden.
EMS
Energiemanagementsysteme
Ein Energiemanagementsystem für Solaranlagen ist eine technologische Lösung, die dazu dient, die Erzeugung, Speicherung und Nutzung von Solarenergie effizient zu steuern und zu optimieren. Diese Systeme erfassen und analysieren Daten über die Solarenergieproduktion, den Stromverbrauch im Haushalt oder Gewerbebetrieb sowie den Batteriestatus (falls vorhanden). Anhand dieser Informationen werden automatische Entscheidungen getroffen, wie die gesammelte Solarenergie am besten genutzt oder gespeichert werden kann, um den Eigenverbrauch zu maximieren, die Netzeinspeisung zu optimieren und Energiekosten zu senken.
Anwendungsbereich:
EMS sind darauf ausgerichtet, die Nutzung von Solarenergie zu optimieren und den Eigenverbrauch zu steigern, indem sie Solarerzeugung und Verbrauch im Haushalt oder Betrieb koordinieren.
Funktionen:
EMS lernen die gesamte Anlage kennen und analysieren die Energieerzeugung und den Verbrauch, um den Eigenverbrauch zu maximieren und den Bedarf an Netzbezug zu reduzieren.
SG
Smart Grid Ready
SG-Ready steht für "Smart Grid Ready" und bezieht sich auf Wärmepumpen, die in der Lage sind, mit intelligenten Stromnetzen zu kommunizieren und an deren Flexibilitätsbedarf angepasst zu werden. Diese Wärmepumpen sind in der Lage, auf externe Signale aus dem Stromnetz zu reagieren, um ihre Betriebszeiten zu optimieren und den Stromverbrauch zu steuern. Sie können z.B. bei niedriger Stromnachfrage arbeiten oder pausieren, wenn das Netz stark belastet ist, was zur Stabilisierung des Stromnetzes beiträgt.
Anwendungsbereich:
SG-Ready-Wärmepumpen sind speziell darauf ausgelegt, mit dem Stromnetz zu interagieren und auf dessen Anforderungen zur Netzstabilisierung und Lastverteilung zu reagieren.
Funktionen:
SG-Ready-Wärmepumpen können auf externe Signale reagieren, um ihren Betrieb anzupassen und so zur Flexibilität des Stromnetzes beizutragen.
Insgesamt tragen beide Technologien dazu bei, die Integration erneuerbarer Energien in das Stromnetz zu erleichtern und die Energieeffizienz zu steigern, wobei sie jedoch unterschiedliche Schwerpunkte setzen und in unterschiedlichen Kontexten eingesetzt werden. Bei der Kombination aus Solaranlage mit Wärmepumpe, Stromspeicher und Ladestation für ein E-Auto, empfiehlt sich auf jeden Fall ein Energiemanagementsystem, da es eine deutlich höhere Leistungsfähigkeit aufweist.
Auch ein Stromspeicher kann für Sie in Kombination mit einer PV-Anlage sowie einer Wärmepumpe interessant sein. So bietet dieser Ihnen zahlreiche Vorteile und trägt zur Energieeffizienz Ihres Systems bei.
Durch den Einsatz eines Stromspeichers kann überschüssiger Solarstrom, der von der Photovoltaikanlage erzeugt wird, gespeichert und zu einem späteren Zeitpunkt genutzt werden, wenn der Energiebedarf höher ist. Dadurch lässt sich die Eigenverbrauchsquote erhöhen und der Bezug von Strom aus dem öffentlichen Netz reduzieren. So steigert ein Stromspeicher Ihre Unabhängigkeit von Strompreisschwankungen, da selbst erzeugter Strom gespeichert und bei Bedarf genutzt werden kann.
Besonders bei Wärmepumpen, die während des Betriebs hohe Stromleistungen benötigen, kann ein Stromspeicher Spitzenlasten abdecken und eine gleichmäßigere Stromversorgung gewährleisten, selbst wenn die Photovoltaikanlage nicht ausreichend Strom produziert. Der Stromspeicher ermöglicht Ihnen eine flexible Steuerung des Energieflusses zwischen der Photovoltaikanlage, der Wärmepumpe und anderen Verbrauchern im Haushalt. Ein ausreichend dimensionierter Stromspeicher in Verbindung mit einer Photovoltaikanlage kann den Betrieb der Wärmepumpe und anderer wichtiger Verbraucher auch bei Stromausfällen oder Netzausfällen ermöglichen, was zusätzliche Sicherheit und Komfort bietet.
Die Rentabilität eines Stromspeichers hängt neben den Anschaffungskosten - die in etwa zwischen zusätzlichen 5.000 und 8.000 € liegen - und Installationskosten auch von der Größe der Photovoltaikanlage, dem Stromverbrauch des Haushalts und den aktuellen Stromtarifen ab. Es kann sich daher lohnen, für eine detaillierte Analyse und Berechnung der Wirtschaftlichkeit eine Fachkraft zu Rate zu ziehen.
Insgesamt kann die Ergänzung des Systems mit einem Stromspeicher zu einer noch effizienteren und nachhaltigeren Energieversorgung im Haushalt beitragen, den Eigenverbrauch maximieren und die Abhängigkeit vom öffentlichen Stromnetz noch weiter reduzieren – sowohl im Altbau wie auch im Neubau.
Bei der Berechnung der Gesamtkosten für die Kombination von Wärmepumpe und PV-Anlage sollten auch die potenziellen Einsparungen durch die Nutzung des selbst erzeugten Solarstroms berücksichtigt werden. Durch den Einsatz einer PV-Anlage kann der Strombedarf der Wärmepumpe teilweise oder vollständig durch erneuerbare Energie abgedeckt werden, was zu langfristigen Kosteneinsparungen führt, sodass Sie nach einigen Jahren der Nutzung sogar Gewinn verbuchen.
Es ist ratsam, vor dem Kauf und der Installation einer Wärmepumpe und PV-Anlage mehrere Angebote von Fachleuten einzuholen und eine detaillierte Kostenschätzung für das spezifische Projekt zu erhalten.
Kosten für die Wärmepumpe
Die Kosten für eine Wärmepumpe variieren je nach verschiedenen Faktoren wie der Art der Wärmepumpe, der Leistung, der Qualität der Komponenten, der Größe des zu beheizenden Bereichs und der Installation. Für eine Luft-Wasser-Wärmepumpe betragen die Kosten typischerweise zwischen 8.000 und 16.000 € für ein Einfamilienhaus, abhängig von der Leistung und der Qualität der Wärmepumpe. Erdwärmepumpen sind in der Regel teurer und können zwischen 10.000 und 25.000 € oder mehr kosten, abhängig von Faktoren wie der Art des Erdkollektors, der Bodenbeschaffenheit und der Größe des zu beheizenden Bereichs. Wasser-Wasser-Wärmepumpen sind die kostspieligste Option und können zwischen 15.000 und 40.000 € oder mehr kosten, je nach Art der Wasserquelle und den erforderlichen Bohrungen oder Grabungen.
Zu den Kosten für das Gerät selbst müssen auch die Kosten für die Installation, den Anschluss an das Heizsystem, die Regelungstechnik und – je nach Typ der Wärmepumpe -ggf. Zusatzkosten wie Erdarbeiten oder Bohrungen hinzugerechnet werden. Staatliche Förderungen und Zuschüsse können die Gesamtkosten beeinflussen.
Kosten für die Photovoltaikanlage
Die Kosten für eine Photovoltaikanlage variieren je nach Größe, Leistung und der Art der Installation. Im Allgemeinen liegen die Kosten für eine PV-Anlage pro installiertem Kilowattpeak (kWp) zwischen 1.000 und 2.000 €. Eine Anlage für ein Einfamilienhaus hat typischerweise eine Leistung zwischen 3 kWp und 10 kWp und kann somit zwischen 3.000 und 20.000 € kosten. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass die genauen Kosten für eine PV-Anlage von verschiedenen Faktoren abhängen, einschließlich der Art und Anzahl der Solarmodule, der Art der Montage (Dachintegration oder Freilandanlage), der benötigten Wechselrichter und des Montageaufwands.
Förderung
Zuletzt ist für Sie die staatliche Förderung von Bedeutung. Die Kombination von Wärmepumpe und PV-Anlage wird nicht eigens als Einzelprojekt gefördert. Jedoch können verschiedene Förderangebote und Zuschüsse kombiniert werden. Dazu empfehlen wir unseren ausführlichen Beitrag auf HomePerfect.de zur BEG-Förderung, wo Sie alle wichtigen Informationen zu diesem Thema finden können.