Wärmepumpe mit Solarstrom betreiben: So klappt die Kombi

Wärmepumpe und Solarstrom: Wann lohnt die Kombi?

Strom von der Sonne, Wärme aus der Luft – wer mit erneuerbaren Energien heizt, verspricht sich davon vor allem eines: Weitgehende Unabhängigkeit vom öffentlichen Stromversorger und niedrige Energiekosten.

Wer die hauseigene Photovoltaikanlage groß genug auslegt, produziert genügend Solarstrom, um nicht nur den Haushalt, sondern auch die die Wärmepumpe mit grünem Strom zu betreiben. Das lohnt sich, denn rund 20 Prozent der benötigten Energie einer Wärmepumpe gehen für Stromkosten drauf. Hier erfahren Sie, wie wie hoch der Stromverbrauch von Wärmepumpen ist »

Mit einer Kilowattstunde Solarstrom von Dach lassen sich im besten Fall vier Kilowattstunden thermische Energie aus der Wärmepumpe holen.

Die Dimensionierung der PV-Anlage wird entsprechend der Leistung der Wärmepumpe ausgelegt. Grundlage für Planung und Dimensionierung solcher Kombianlagen ist die Heizlastberechnung des Hauses.

Ideal für Neubauten

Bernd Kerscher

Wärmepumpen eignen sich (aufgrund der vergleichsweise niedrigen Vorlauftemperatur) vor allem für Neubauten und gut gedämmte Altbauten. Der Vorteil: Für den Betrieb einer Wärmepumpe braucht man nur relativ kleine Leistungen. An den meisten Tagen wird genügend PV-Strom produziert, um die Wärmepumpe ausschließlich mit diesem Strom zu betreiben.

In Neubauten können Wärmepumpen ihre Stärken voll ausspielen: Der Heizbedarf ist aufgrund der guten Dämmung gering.

Optimale Kombination mit Fußbodenheizung

Für eine möglichst effiziente solare Heizung, und auch für Wärmepumpen, sind niedrige Vorlauftemperaturen wichtig. Optimal ist deshalb die Kombination einer Wärmepumpe mit einer Fußbodenheizung, deren Systemtemperaturen nur bei rund 35 Grad liegen. Unter solchen Bedingungen benötigen Wärmepumpen nur wenig elektrische Anschubenergie.

Dafür muss eine entsprechend große Heizfläche zur Verfügung stehen, wie es bei der Fußbodenheizung (aber auch bei Wandheizungen) der Fall ist. Die meisten neuen Häuser haben eine Flächenheizung, die eine Vorlauftemperatur von nur 30 bis 40 Grad benötigt. Der Rohrdurchmesser und deren Verlegeabstand muss auf das Heizkonzept und die Heizlast der Räume abgestimmt sein.

Batteriespeicher und Wärmespeicher als sinnvolle Ergänzung

Damit der Solarstrom auch zeitversetzt genutzt werden kann, ist ein Stromspeicher sinnvoll. Damit kann den Solarstrom auf Vorrat halten, so dass zeitliche Lücken zwischen der Gewinnung und dem Verbrauch überbrückt werden können.

Das ist zum Beispiel dann der Fall, wenn abends nach Sonnenuntergang geheizt wird. Oder im Winter: Hier ist der Solarertrag niedriger, während die Wärmepumpen-Heizung den meisten Strom benötigt. In solchen Fällen muss Strom aus dem Netz dazugekauft werden.

So funktioniert das solarbetriebene Wärmepumpensystem

Damit die Wärmepumpe weiß, wann genügend Strom aus der Photovoltaik-Anlage zur Verfügung steht, kommunizieren beide Geräte über den sogenannten Wechselrichter miteinander. Umgekehrt gibt die Wärmepumpe eine Rückmeldung, welche Vorlauftemperaturen gerade benötigt werden. Die Wärmepumpe erzeugt anschließend Heizenergie und Warmwasserenergie für das Haus.

Der Wechselrichter ist eine Art intelligente Schnittstelle zwischen den beiden Geräten. Diese zentrale Steuereinheit wandelt nicht nur den erzeugten Gleichstrom aus der PV-Anlage in haushaltsüblichen Wechselstrom um, sondern koordiniert auch die Versorgung des Hauses mit Haushaltsstrom, versorgt die Wärmepumpe mit Strom und leitet überschüssige Energie an den Batteriespeicher.

Überschüssige Wärme wird in einem Warmwasserspeicher gespeichert, überschüssiger Strom in einem Akkuspeicher, um ihn zu einem späteren Zeitpunkt zu nutzen, wenn die PV-Anlage keinen Strom mehr produziert.

Beispiel: Das "Sonnenhaus Starnberg"

Beim "Sonnenhaus Starnberg" wird größtenteils Sonnenenergie zur Energieerzeugung genutzt. Dafür sorgt eine große Photovoltaikanlage auf dem Dach des Hauses.

Das Energie- und Heizungssystem des Hauses setzt sich aus den folgenden Komponenten zusammen:

• Photovoltaikanlage mit Salzwasser-Batteriespeicher (10 kWh)
• solarstromgeregelte Luft-Wärmepumpe (11 KW)
• Warmwasserspeicher (3000 Liter)
• Kaminofen, ohne Wärmetauscher
• durchgehend Fußbodenheizung
• dezentrale Lüftung mit Wärmerückgewinnung

Durch das solarbetriebene Wärmepumpen-System erreicht das Haus einen hohen Autarkiegrad: So kann die Bauherrin 62 % ihres Wärmebedarfs solar decken, beim Haushaltsstrom soll sie einen Autarkiegrad von 93 % erreichen. Selbst den Akku eines Elektroautos könnte sie mit eigenem Sonnenstrom laden.

Die Wärme wird beim Sonnenhaus in einem 3.000 Liter-Warmwasserspeicher zwischengespeichert. Hier sehen wir den Aufbau des Pufferspeichers im Heizraum.

Bernd Kerscher