Sonnige Aussichten: Wie Wärmepumpen und Photovoltaik Ihr Zuhause revolutionieren

Sonnige Aussichten: Wie Wärmepumpen und Photovoltaik Ihr Zuhause revolutionieren

Wärmepumpen sind eine effiziente und umweltfreundliche Möglichkeit, Gebäude zu beheizen. Da sie der Umgebungsluft, dem Erdreich oder dem Grundwasser Wärme entziehen und diese zum Heizen nutzbar machen, werden keine fossilen Brennstoffe mehr benötigt – weshalb Wärmepumpen als besonders umweltfreundlich gelten. Allerdings verbrauchen sie Strom, um Wärme zu erzeugen. Und genau hier kommt dann die Photovoltaik ins Spiel.

Denn Photovoltaikanlagen wandeln Sonnenlicht in elektrische Energie um. Da bei diesen Anlagen im Rahmen der Stromerzeugung weder schädliche Emissionen noch Treibhausgase entstehen und die Sonne als unerschöpfliche erneuerbare Energiequelle genutzt wird, gelten Photovoltaikanlagen auch als umweltfreundliche Möglichkeit, den eigenen Strombedarf zu decken und die Unabhängigkeit von herkömmlichen Energieversorgern zu erhöhen. Die Kombination beider Anlagen bringt also fast automatisch eine Vielzahl von Vorteilen mit sich.

Doppelte Energieeffizienz: Warum Wärmepumpe und Photovoltaik zusammengehören

Durch den Einsatz einer Photovoltaikanlage zur Unterstützung der Wärmepumpe kann ein Großteil der benötigten elektrischen Energie durch die Stromerzeugungsanlage auf dem eigenen Dach bereitgestellt werden. Dadurch werden die Betriebskosten der Wärmepumpe, also die Heizkosten, deutlich gesenkt. Auch die Wirtschaftlichkeit der Photovoltaikanlage wird somit deutlich erhöht. Vor allem dann, wenn der größte Teil des erzeugten Stroms selbst genutzt wird.

Die Vorteile gehen aber weit über die finanzielle Ersparnis hinaus. Denn die Kombination der beiden Technologien bringt auch erhebliche Umweltvorteile mit sich. Während der Strom aus dem Netz derzeit noch zu rund 60 % aus fossilen Energiequellen stammt, ist der Strom aus der eigenen Photovoltaikanlage zu 100 % grün. Logischerweise reduziert sich dadurch direkt auch der CO2-Ausstoß der Wärmepumpe. Die Kombination von Wärmepumpe und Photovoltaik trägt somit direkt und aktiv zur Reduktion der Treibhausgasemissionen bei.

Die technischen Details: Optimierung von Wärmepumpe und Photovoltaik

Um eine perfekte Abstimmung der beiden Systeme zu erreichen und damit natürlich auch die maximale Effizienz aus beiden Systemen herauszuholen, ist eine Kommunikation zwischen der Photovoltaikanlage und der Wärmepumpe erforderlich. Folgende Möglichkeiten stehen dafür zur Verfügung:

• Relais-Schaltung: Eine besonders einfache Methode, die Wärmepumpe mit der Photovoltaikanlage zu verbinden, ist die Verwendung einer Relaisschaltung. Bei dieser elektrotechnischen Variante wird eine direkte Leitungsverbindung zum Wechselrichter hergestellt. Sobald die Photovoltaikanlage eine individuell festgelegte Leistung erzeugt, schaltet die Relaisschaltung die Wärmepumpe entsprechend einer vorher definierten Anschlussleistung ein. Diese kostengünstige Lösung gewährleistet einen effizienten Betrieb, allerdings ist zu beachten, dass nur vier vordefinierte Betriebszustände geschaltet werden können.
  
  
• Smart Meter: Alternativ zur Relaisschaltung kann die Wärmepumpe auch über spezielle elektronische Stromzähler, sogenannte Smart Meter, gesteuert werden. Diese messen nicht den erzeugten PV-Strom, sondern den Strom, der nach Versorgung aller anderen Verbraucher im Gebäude übrig bleibt. So kann beispielsweise vermieden werden, dass die Wärmepumpe eingeschaltet wird, wenn andere große Verbraucher in Betrieb sind.
  
  
• Energie-Management-System (EMS): Auch Energie-Management-Systeme sind eine fortschrittliche Möglichkeit, die Kommunikation der Photovoltaikanlage mit der Wärmepumpe zu ermöglichen. Diese Systeme bieten nicht nur eine Visualisierung der Energieflüsse, sondern ermöglichen auch eine gezielte Erhöhung des Eigenverbrauchs. Innerhalb des EMS können einzelne Stromverbraucher mit ihrem Betriebsverhalten hinterlegt werden. Mithilfe von Online-Wetterdaten werden daraufhin Ertragsprognosen erstellt. Dies ermöglicht eine automatische Berechnung des optimalen Zeitpunktes für den Betrieb von elektrischen Geräten einschließlich der Wärmepumpe.

Gespeicherte Sonnenkraft: Die Rolle von Energiespeichern

Immer dann, wenn Anlagen zum Einsatz kommen, die mit erneuerbaren Energien betrieben werden, sind aufgrund der nicht kontinuierlichen Verfügbarkeit von Sonne, Wind und Wärme und der daraus resultierenden ungleichmäßigen und nicht bedarfsgerechten Erzeugung von Strom oder Wärme Speicher unverzichtbar. Bei der speziellen Kombination von Photovoltaikanlagen und Wärmepumpen sind primär diese Speicher sinnvoll:

• Batteriespeicher: Batteriespeicher ermöglichen es, überschüssigen Strom aus der Photovoltaikanlage zu speichern und so auch dann nutzbar zu machen, wenn die Sonne gerade nicht scheint. Dies ist zum einen natürlich grundsätzlich sinnvoll, wenn eine Photovoltaikanlage vorhanden ist, die Strom produziert. Besonders adäquat ist der Batteriespeicher aber in Kombination mit einer Wärmepumpe, die vor allem dann Strom für die Wärmeerzeugung benötigt, wenn die Sonne nicht scheint.
  
  
• Pufferspeicher: Der Pufferspeicher ist das Wärme-Pendant zum Batteriespeicher.  Er speichert die überschüssige Wärme, die von der Heizungsanlage produziert, im Haushalt aber vorerst nicht gebraucht wird, und macht sie so für später nutzbar. Sowohl die Heizwärme als auch der Warmwasserbedarf eines Haushalts kann über den Pufferspeicher gedeckt werden.

Beide Speichersysteme ermöglichen eine dauerhafte und konstante Versorgung der Wärmepumpe mit Strom und damit eine ebenso dauerhafte und konstante Versorgung mit Heizwärme und Warmwasser – ganz unabhängig von der Tageszeit.

Steigerung der Unabhängigkeit: Selbstversorgung mit Heizung und Strom

Ein weiterer großer Vorteil, der aus der besonders umweltfreundlichen und effizienzsteigernden Kombination der Wärmepumpe mit der Photovoltaikanlage vor allem für die Endverbraucher hervorgeht, ist ein hohes Maß an Energieautarkie und Unabhängigkeit. Obwohl es aufgrund strahlungsschwacher Wintermonate und dem Tag-Nacht-Rhythmus nicht möglich ist, gänzlich autark von öffentlichen Netzbetreibern zu werden, erlaubt die Kombination doch eine wesentliche Steigerung. Um das Optimum, also einen Autarkiegrad von rund 80 %, zu erreichen, sind folgende zusätzlichen Schritte sinnvoll:

• Eigenstromverbrauch erhöhen
  Der erste Schritt zu mehr Autarkie besteht darin, den Eigenverbrauch des von der Photovoltaikanlage produzierten Stroms zu erhöhen. Das ist möglich, indem stromverbrauchende Devices wie beispielsweise Haushaltsgeräte oder die Wärmepumpe bei der Nutzung des PV-Stroms priorisiert werden. Ein Energie-Management-System oder Smart-Meter können hilfreich dabei sein, smarte Betriebsstrategien umzusetzen.
  
  
• Batteriespeicher einsetzen
  Auch die Nutzung eines Batteriespeichers hilft Verbrauchern dabei, den Netzbezug zu senken. Denn der Batteriespeicher sorgt nicht nur dafür, dass der Eigenverbrauchsanteil um ca. 20 % steigt, sondern wirkt sich unmittelbar auch auf den Autarkiegrad aus. Besonders wichtig bei der Wahl des passenden Batteriespeichers ist, genau wie bei der Wärmepumpe, die richtige Dimensionierung.
  
  
• Reduzierung des Haushaltsstrom- und Heizwärmebedarfs
  Weniger Einfluss auf den Eigenverbrauchsanteil, jedoch einen enormen Effekt auf den Autarkiegrad von Verbrauchern hat vor allem die Reduzierung des Haushaltsstrom- und Heizwärmebedarfs. Natürlich spielen dabei unter anderem auch das Nutzungsverhalten sowie effiziente Haushaltsgeräte eine Rolle. Doch den wohl größten Einfluss auf die Reduzierung des Heizwärmebedarfs haben Dämmmaßnahmen. Vor allem dann, wenn in einem Altbau oder in einem anderen nicht optimal gedämmten Gebäude eine Wärmepumpe nachgerüstet wurde, wirken sich sowohl der Einbau neuer Fenster als auch die Dach- und Fassadendämmung unmittelbar auf den Autarkiegrad aus.

Auch wenn zusätzliche Schritte erforderlich sind, um den maximalen Autarkiegrad von 80% zu erreichen, erlaubt die Kombination von Wärmepumpe und Photovoltaikanlage doch einen deutlich höheren Autarkiegrad, als dies beispielsweise mit anderen Heizungsanlagen oder mit einer Wärmepumpe ohne Photovoltaikanlage möglich wäre.

Wirtschaftliche Überlegungen: Kosten und Förderungen für Wärmepumpe und Photovoltaik

Obwohl sich vor allem bei der Kombination einer Photovoltaikanlage mit der Wärmepumpe einiges an Betriebskosten sparen lässt, sind die Investitionskosten nicht zu unterschätzen. Denn beide Systeme können je nach Modell und Ausführung mit hohen Ausgaben einhergehen. Vor allem die Anschaffungskosten, abhängig von der Art der Wärmepumpe, fallen hier merklich ins Gewicht. Hinzu kommen in der Regel auch noch Installationskosten. Während diese bei Luft-Wasser- oder Luft-Luft-Wärmepumpen aufgrund ihrer Funktionsweise in der Regel vergleichsweise niedrig sind, können die Installations- und Umbaumaßnahmen beispielsweise bei Wasser-Wasser-Wärmepumpen schnell bei rund 20.000 Euro liegen. Doch glücklicherweise gibt es für die Anschaffung sowie die Installation von Wärmepumpen nach wie vor Fördermaßnahmen, durch die sich die Kosten merklich reduzieren lassen.

Seit 1. Januar 2024 erfolgt die Förderung einer Wärmepumpe im Rahmen eines Heizungstausches als Zuschussförderung. Der einkommensunabhängige Grundfördersatz beträgt 30 %. Darüber hinaus lassen sich die Kosten durch einen sogenannten Klimageschwindigkeitsbonus in Höhe von zusätzlichen 20 % beim Austausch einer Gas-, Öl-, Strom- oder Kohleheizung reduzieren. Der Bonus wird auch gewährt, wenn eine mindestens 20 Jahre alte Gasheizung durch eine Wärmepumpe ersetzt wird.

Zudem kann ein Einkommensbonus in Höhe von 30 % für Haushalte mit einem Jahreseinkommen unter 40.000 Euro geltend gemacht werden. Auch weiterhin stehen zinsgünstige Darlehen der KfW-Bank für Neubauten und energetische Sanierungen zur Verfügung.

Für die Anschaffung einer Photovoltaikanlage bieten Bundesländer, Städte und Gemeinden unterschiedliche Fördermaßnahmen an. Die KfW-Bank stellt auch zur Finanzierung von Solaranlagen attraktive Förderkredite zur Verfügung. Nicht zuletzt können Photovoltaik-Nutzer dank der gesetzlichen Einspeisevergütung Geld mit dem selbst produzierten Solarstrom verdienen. Wichtig hierbei zu beachten: Nach dem 31. Juli 2024 wird die Einspeisevergütung um 1 % für neu in Betrieb genommene Anlagen gesenkt. Installieren und betreiben Sie noch vor diesem Datum eine Photovoltaikanlage, profitieren Sie noch für 20 Jahre von der höheren Einspeisevergütung! Wer über die Anschaffung einer Solaranlage nachdenkt, sollte sich also jetzt nicht mehr allzu viel Zeit lassen!

Ein dynamisches Duo: Fazit zur Symbiose von Wärmepumpe und Photovoltaik

Die Kombination von Wärmepumpen und Photovoltaikanlagen eröffnet vielversprechende Perspektiven für eine umweltfreundliche und wirtschaftliche Energieversorgung in Wohngebäuden. Durch die Symbiose dieser beiden Technologien kann nicht nur eine nachhaltige Wärmeversorgung auf Basis erneuerbarer Energien realisiert werden, sondern auch eine deutliche Senkung der Betriebskosten. Vor allem dann, wenn zur Optimierung der Effizienz beider Systeme zusätzliche Ergänzungen wie Smart Meter oder Energie-Management-Systeme, Batteriespeicher und Pufferspeicher eingesetzt werden, ist diese Kombination eine vielversprechende Lösung für alle, die mehr Unabhängigkeit von externen Energiequellen anstreben.