Luftwärmepumpe mit Photovoltaik: Kosten und Nutzen

Es gibt viele gute Gründe, statt herkömmlicher Energie- und Heizsysteme moderne und zukunftsfähige Alternativen zu nutzen: Sie verursachen weniger Emissionen und schonen die Umwelt lokal wie global. Sie machen ein Gebäude autark in der Versorgung mit Strom und Wärme. Und sie versprechen, viel Geld zu sparen - gerade in Zeiten steigender Energiepreise ein stets bemühtes Verkaufsargument.
Sowohl für die Umrüstung eines bestehenden Hauses als auch bei der Planung eines Neubaus kommen verschiedene regenerative Energiesysteme in Frage. Eine Luftwärmepumpe mit Photovoltaik könnte eine vielversprechende Lösung mit hoher Effizienz und Wirtschaftlichkeit sein, insbesondere in Kombination mit einem geeigneten Stromspeicher oder Warmwasser-Speicher (“Pufferspeicher”). Interessant ist in diesem Zusammenhang die Frage nach der Amortisierung der Kosten: Die Investition in eine neue Luftwärmepumpe und eine Photovoltaikanlage ist hoch. Wann können die Kosten hierfür wieder eingespielt werden? Und sprechen noch andere Gründe für eine Umrüstung, wenn sich Investition und Einsparung von Energiekosten erst nach vielen Jahren aneinander angleichen?

Pufferspeicher: Mit Solarstrom heizen - auch wenn die Sonne nicht scheint

Mittlerweile haben die Einspeisevergütung und die Höhe der Kosten für herkömmlichen Strom dazu geführt, dass Photovoltaik-Anlagen dann ihr höchstes Einsparpotenzial aufweisen, wenn möglichst viel des selbst produzierten Stroms selbst verbraucht wird. Warum also nicht mit der Photovoltaikanlage heizen? Besonders die Versorgung von elektrischen Flächenheizungen wie Fußbodenheizung oder Wandheizung ergeben ein attraktives Kosten-Nutzen-Verhältnis. Doch die PV-Anlage produziert vor allem dann am meisten Strom, wenn am wenigsten Heizleistung benötigt wird: Am Tage und in den Sommermonaten. Ein Pufferspeicher verspricht Abhilfe, indem die überschüssige elektrische Energie im Speicher dazu genutzt wird, Wasser zu erwärmen. Das erwärmte Wasser im Pufferspeicher kann dazu dienen, die Heizungsanlage zu versorgen oder der Wärmepumpe die Arbeit erleichtern: Sie muss dann weniger Energie aufbringen, wenn die Temperatur im Pufferspeicher bereits erhöht ist. Die Photovoltaik-Anlage unterstützt in diesem Sinne also zweifach:

• Sie kann mit Hilfe der Sonnenstrahlung die Wärmepumpe mit Strom versorgen.
• Sie kann die Vorlauftemperatur im Pufferspeicher erhöhen, wodurch die Wärmepumpe weniger heizen muss, ergo weniger Strom verbraucht. So wird überschüssige Energie von der PV-Anlage im Pufferspeicher “aufgehoben” und steht dann zur Verfügung, wenn die Sonne nicht scheint.

Die Vorteile dieser Lösung:

1. Die Photovoltaik-Anlage arbeitet wirtschaftlicher, weil sich der Anteil des Eigenverbrauchs am selbst produzierten Strom erhöht.
2. Die Heizkosten für das Gebäude werden niedriger, weil die PV-Anlage die Wärmepumpe entlastet und deren Betriebskosten teils erheblich senkt.

Wann trägt die Kombination von Photovoltaik und Luftwärmepumpe am besten zu Einsparungen bei den Betriebskosten bei?

Die Kombination in Verbindung mit einem Pufferspeicher arbeitet dann am wirtschaftlichsten, wenn Photovoltaikanlage und Luftwärmepumpe besonders gut aufeinander abgestimmt sind. Wichtig ist außerdem, dass der Pufferspeicher ausreichend groß ist. Je größer der Eigenanteil von verbrauchtem Solarstrom durch die Wärmepumpe ist, umso höher das Einsparpotenzial. Deswegen sind kleinere Wärmepumpenanlagen effektiver, denn sie können mit derselben Stromleistung einen höheren Anteil ihres Bedarfs decken als eine größere Anlage.

→ Wenn Sie berechnen, wie groß die Wärmepumpenleistung für ein Gebäude sein muss und Sie erhalten einen Wert, der zwischen zwei Modellen mit ihrer jeweiligen Leistung liegt, dann wählen Sie idealerweise das kleinere Modell. Denn die maximale Heizlast wird erfahrungsgemäß nur selten und vor allem in der Nacht benötigt.

Grundvoraussetzung dabei ist, dass das Gebäude über eine gute Dämmung verfügt. Um Heizung und Warmwasser mit einer Wärmepumpe wirtschaftlich sinnvoll und zum Vorteil der Umwelt zu nutzen, kann es bei älteren Gebäuden nötig sein, zunächst eine bessere Isolation zu installieren.
Entscheidende Antwort auf die Frage, wie effizient eine Wärmepumpe arbeitet, gibt die Jahresarbeitszahl (JAZ). Die Jahresarbeitszahl gibt an, wie das Verhältnis zwischen Energiebedarf der Wärmepumpe und der damit erbrachten Leistung ist.

Luftwärmepumpe mit Photovoltaik betreiben: die Kosten

Luftwärmepumpen haben im Vergleich zu Wasser-Wasser- oder Erdwärme-Pumpen einige Vorteile, aber auch Nachteile. Sie kosten weniger in der Anschaffung und sind für jedes Haus nutzbar. Wärmepumpen, die das Grundwasser oder die Erdwärme nutzen, können nur dann installiert werden, wenn das Grundstück und die Geologie es zulassen. Sie sind teurer in der Anschaffung und bei der Installation, dafür laufen sie besonders effizient: Sie können auf eine Wärmequelle mit konstanter Temperatur zurückgreifen. Luftwärmepumpen können hingegen nur das nutzen, was sie haben und müssen mehr Energie aufwenden, je niedriger die Temperatur der Luft ist, die sie ansaugen - also etwa im Winter oder in der Nacht.

→ In diesem Zusammenhang sei auf eine Sonderform der Luftwärmepumpe hingewiesen: Es gibt Modelle, die die aufgewärmte Abluft eines Gebäudes nutzen können. Das ist eine besonders effiziente Form der Energiegewinnung und fördert eine ausgeglichene Energiebilanz beim Betrieb aller Systeme, die sich so kombinieren lassen.

Kombination betreiben und Kosten sparen

Damit der Betrieb von Wärmepumpe und PV-Anlage sich lohnt, müssen die Systeme wie bereits erwähnt möglichst gut aufeinander abgestimmt sein - also im besten Fall “smart” miteinander “kommunizieren”. Dies gelingt beispielsweise mit einer “Smart-Grid-Technologie”:

Schnittstelle “Smart Grid Ready”:
Die Luftwärmepumpe muss dafür mit einem Eingang “SG-Ready” ausgestattet sein. Diese Schnittstelle macht die intelligente Steuerung der Wärmepumpe möglich. Wenn die PV-Anlage mehr als genug Strom produziert, sendet sie ein Signal zur Wärmepumpe. Diese kann dann mit Hilfe des Solarstroms den Pufferspeicher weiter aufheizen, was später genutzt werden kann, wenn die Wärmepumpe eine stärkere Leistung erbringen muss und weniger Strom zur Verfügung steht.

Moderne Energiemanagementsysteme für die Kombination verschiedener Verbrauchsstellen:
Diverse Haushaltsgeräte, das Elektroauto und weitere Stromverbraucher im Haushalt können mit Hilfe von modernen Energiemanagementsystemen mit der Solaranlage und der Wärmepumpe verbunden sein. Die Systeme lassen sich so automatisieren, dass sich der Betrieb von Haushaltsgeräten oder das Laden von Stromspeichern und Batterien (etwa für elektrisch betriebene Fahrzeuge) auf die Erzeugung des Solarstroms abstimmt. So wird möglichst viel des selbst produzierten Stroms für den Eigenverbrauch genutzt, was die Energiekosten erheblich senkt. Erzeugt die PV-Anlage auf dem Dach genügend Strom, können sogar automatisch Spülmaschinen, Waschmaschinen oder Trockner in Betrieb gesetzt werden. Damit das “letzte Wort” jedoch nicht den Automatismen, sondern den Hausbewohnern oder Nutzern bleibt, lassen sich die Systeme auch mit Hilfe entsprechender Apps steuern.

Fazit: Luftwärmepumpe ohne Photovoltaik lohnt sich weniger

In Kombination mit einem smarten System, welches die Steuerung von Photovoltaik-Anlage und Luftwärmepumpe übernimmt und in Verbindung mit einem Pufferspeicher, kann sich die Luftwärmepumpe-Photovoltaik-Kombination lohnen. Das tut sie vor allem dann, wenn sie effektiv den Anteil der Solarstroms am Eigenverbrauch erhöht. Wer die Komponenten PV-Anlage, Wärmepumpe und Speicher nutzt, kann den Anteil auf bis zu 70 bis 80 % hochtreiben. Die Faustregel dazu lautet: Je höher der Wärmebedarf eines Hauses ist - die Kosten für Heizung und Warmwasser also hoch genug sind - umso mehr lohnt sich die Investition in die Kombination.

Weitere Vorteile der Kombination sind die Preisstabilität und die Autarkie eines solchen Systems. Nutzer sind unabhängig von Energieversorgungsunternehmen und deren Energiepreispolitik in der Zukunft. Darüber hinaus bieten Staat und Wirtschaft eine Förderung für Wärmepumpe und Photovoltaik an, mit der die Kosten für die Investition gesenkt werden können.

Aus ökologischer Perspektive macht das Ganze natürlich absolut Sinn. Die Frage nach der Amortisierung der Kosten steht jedoch auf einem anderen Blatt. Denn die hohen Investitionskosten mit Hilfe einer Einsparung der Kosten im laufenden Betrieb wieder reinzuholen, gelingt nur durch viele Jahre Laufzeit. In vielen Fällen dauert die Laufzeit dabei mehrere Jahrzehnte. Allerdings sinken die Anschaffungskosten beständig, sodass sich die Systeme in Zukunft immer schneller amortisieren werden.
Wer einen hohen Verbrauch von eigenem Strom hat und wenig Solarstrom ins Netz einspeist und dazu noch viel Wärme produzieren möchte, ist in puncto Wirtschaftlichkeit mit der Kombination von Photovoltaik und Wärmepumpe am besten beraten: Sie bietet das beste Verhältnis von Anschaffungskosten und laufenden Kosten. Gleich darauf folgt die Kombination aus Wärmepumpe, Solarstrom und Stromspeicher. Klarer Verlierer in der Wirtschaftlichkeitsrechnung: Die Wärmepumpe ohne Photovoltaik-Anlage.

Haben Sie Fragen zum Thema? Suchen Sie einen Photovoltaikanlage-Anbieter oder möchten Sie in eine Wärmepumpe mit Photovoltaik investieren und suchen noch den richtigen Partner für Projektierung oder Realisierung? Nehmen Sie gerne Kontakt zu uns auf - wir unterstützen Sie gerne.