Wärmepumpe mit Photovoltaik kombinieren:
So nutzen Sie Eigenstrom zum Heizen

Eine Wärmepumpe benötigt elektrische Energie, um Umweltwärme aus Luft, Erdreich oder Grundwasser auf ein nutzbares Temperaturniveau zu heben. Genau diesen Strom kann eine Photovoltaikanlage liefern, kostenlos vom Dach statt teuer aus dem Netz. Der Vorteil funktioniert in beide Richtungen: Die Wärmepumpe senkt die Heizkosten, weil sie einen erheblichen Teil ihres Strombedarfs aus Eigenstrom deckt. Gleichzeitig steigt die Wirtschaftlichkeit der PV-Anlage, weil der selbst erzeugte Strom intern verbraucht wird, statt zu niedrigen Einspeisevergütungen ins Netz zu fließen.

Dabei gilt: Das Zusammenspiel funktioniert nur dann wirklich gut, wenn Anlage und Steuerung aufeinander abgestimmt sind. Wer PV und Wärmepumpe unverbunden nebeneinander betreibt, erzielt einen eher zufälligen PV-Anteil. Wer beides intelligent koppelt, kann deutlich mehr herausholen.

Die Faustformel: Für ein gut gedämmtes Einfamilienhaus mit einer Heizlast von 8-10 kW empfiehlt sich eine PV-Anlage mit mindestens 8-12 kWp. Damit lässt sich ein sinnvoller Anteil des jährlichen Wärmepumpenstroms aus Eigenstrom decken. Wichtig ist, die PV-Anlage nicht zu klein zu dimensionieren, nur weil die Wärmepumpe ein großer Verbraucher ist.

Folgende Faktoren bestimmen die Auslegung: - Heizlast des Gebäudes (Neubau, sanierter Altbau oder unsanierter Bestand) - Jahresarbeitszahl (JAZ) der Wärmepumpe: Je höher die JAZ, desto weniger Strom braucht die Anlage pro kWh Wärme - Warmwasserbedarf der Bewohner - Dachfläche, Ausrichtung und Verschattung - Ob ein Batteriespeicher ergänzt werden soll

Grundsätzlich gilt: Luft-Wasser-Wärmepumpen benötigen im Winter mehr Strom als Sole-Wasser-Wärmepumpen, weil die Umgebungsluft bei Frost deutlich kälter ist als das Erdreich. Wer eine Sole-Wärmepumpe betreibt, kommt mit einer etwas kleineren PV-Anlage aus.

Ein konkretes Beispiel aus der Solar-Hamm-Praxis: Ein freistehendes Einfamilienhaus in Hamm mit ca. 160 m² Wohnfläche, sanierter Gebäudehülle und Fußbodenheizung. Heizlast ca. 9 kW, Wärmepumpenverbrauch ca. 4.500 kWh pro Jahr. Empfehlung: 10 kWp PV, 8-10 kWh Speicher, Vaillant Wärmepumpe mit SG-Ready. Ergebnis: Eigenverbrauchsanteil am Wärmepumpenstrom deutlich über 50 %.

SG Ready steht für Smart Grid Ready und ist eine standardisierte Schnittstelle an Wärmepumpen. Sie ermöglicht es, die Wärmepumpe von außen in bestimmte Betriebsmodi zu schalten. Der SG-Ready-Eingang an der Wärmepumpe reagiert auf ein externes Signal, das zum Beispiel der Wechselrichter der PV-Anlage oder ein Energiemanagementsystem sendet.

Die vier Betriebszustände im Überblick: 1. Betrieb gesperrt (kurzzeitig, z.B. bei Netzengpass) 2. Normalbetrieb nach Wärmebedarf 3. Freigabe mit erhöhtem Betrieb: Die Wärmepumpe heizt auf, wenn PV-Überschuss vorhanden ist 4. Maximalbetrieb: Alle verfügbaren Kapazitäten werden genutzt, z.B. um den Warmwasserspeicher vollständig aufzuladen

In der Praxis sendet der Wechselrichter ein Signal an die Wärmepumpe, sobald ein definierter PV-Überschuss vorliegt. Die Wärmepumpe heizt dann gezielt den Pufferspeicher oder Warmwasserspeicher auf, speichert die Energie als Wärme und kann danach pausieren, solange die gespeicherte Temperatur ausreicht. Dieser Thermopuffer verlängert die Nutzung von Solarstrom auch in die Abend- und Morgenstunden.

Grenzen von SG-Ready: Die klassische SG-Ready-Ansteuerung arbeitet mit festen Schwellwerten. Sie ist ein guter Einstieg, aber kein vollständig optimiertes System. Wer mehr herausholen will, kombiniert SG-Ready mit einem vollwertigen Energiemanagementsystem (EMS), das alle Verbraucher im Haus koordiniert.

Ein Energiemanagementsystem (EMS) geht über den einfachen SG-Ready-Kontakt hinaus. Es kennt die aktuelle PV-Erzeugung, den Haushaltsverbrauch, den Ladezustand des Batteriespeichers und den Wärmebedarf der Wärmepumpe. Auf dieser Basis verteilt es den verfügbaren Solarstrom in Echtzeit auf alle Verbraucher: zuerst der Haushalt, dann die Wärmepumpe, dann der Batteriespeicher, erst zuletzt das Netz.

Für Haushalte mit mehreren Großverbrauchern, also PV-Anlage, Batteriespeicher, Wärmepumpe und Wallbox für ein Elektroauto, ist ein EMS fast immer die wirtschaftlichere Wahl gegenüber einer einfachen SG-Ready-Lösung. Die höheren Anschaffungskosten des EMS werden durch den deutlich optimierten Eigenverbrauch in der Regel schnell ausgeglichen.

Moderne Wärmepumpen, darunter aktuelle Vaillant-Modelle, lassen sich über Modbus oder herstellereigene Schnittstellen direkt in gängige EMS einbinden. Solar Hamm konfiguriert solche Systeme vollständig und übergibt sie betriebsfertig.

Eine ehrliche Wirtschaftlichkeitsbetrachtung trennt die Vorteile sauber voneinander. Die PV-Anlage ist für sich profitabel, weil sie günstigen Eigenstrom erzeugt. Die Wärmepumpe ist für sich profitabel, weil sie aus einer Kilowattstunde Strom mehrere Kilowattstunden Wärme macht. Die Kombination verstärkt beide Effekte, weil der Eigenstrom direkt in der Wärmepumpe verbraucht wird, anstatt zu niedrigen Einspeisetarifen abgegeben zu werden.

Typische Kennzahlen für die Planung: - Jahresarbeitszahl einer modernen Luft-Wasser-Wärmepumpe: 3,0 bis 4,5 (je nach Gebäude und Vorlauftemperatur) - PV-Eigenverbrauchsanteil ohne Steuerung: rund 20-35 % - PV-Eigenverbrauchsanteil mit SG-Ready und Pufferspeicher: 40-55 % - PV-Eigenverbrauchsanteil mit EMS, Batterie und Pufferspeicher: 60-70 % und mehr - Amortisationszeit der Kombination: abhängig von Gebäude, Strompreis und Fördermitteln, individuell zu berechnen

Wichtig: Die Wirtschaftlichkeit lässt sich nie pauschal beziffern. Sie hängt vom Gebäude, der aktuellen Heizungsanlage, dem Stromverbrauch, dem Standort und den genutzten Fördermitteln ab. Solar Hamm erstellt auf Wunsch eine individuelle Wirtschaftlichkeitsberechnung.

Wärmepumpe und PV-Anlage können getrennt voneinander gefördert werden. Für die Wärmepumpe gilt die Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG), über die BAFA. Der Grundfördersatz beträgt 30 %, mit Effizienzbonus oder bei Heizungstausch können weitere Boni hinzukommen. Voraussetzung ist unter anderem eine SG-Ready-fähige Wärmepumpe.

Für die PV-Anlage mit Speicher gibt es derzeit keine bundesweite Investitionsförderung, aber zahlreiche regionale Programme sowie günstige KfW-Darlehen. In NRW lohnt sich ein Blick auf aktuelle Förderangebote der NRW.BANK.

Solar Hamm unterstützt bei der Beantragung und prüft, welche Kombinationen förderfähig sind. Wichtig: Förderanträge müssen vor Auftragsvergabe gestellt werden.

Ein konkretes Beispiel aus der Praxis von Solar Hamm: Einfamilienhaus in Hamm-Herringen, Baujahr 1995, saniert mit neuen Fenstern und Dachdämmung, Fußbodenheizung im Erdgeschoss, Heizkörper im Obergeschoss. Bisherige Gasheizung wurde ersetzt durch eine Vaillant aroTHERM plus Luft-Wasser-Wärmepumpe (11 kW).

Ergänzt wurde das System durch eine 11 kWp PV-Anlage auf dem Südwestdach sowie einen 10 kWh Batteriespeicher. Die Vaillant-Wärmepumpe ist über die SG-Ready-Schnittstelle in das Energiemanagement eingebunden. Bei PV-Überschuss von mehr als 2 kW wird die Wärmepumpe in den erhöhten Betrieb geschaltet und heizt den 300-Liter-Pufferspeicher auf.

Ergebnis nach einem Betriebsjahr: Der Gasverbrauch entfiel vollständig. Der Strombezug für Heizung und Warmwasser wurde zu einem erheblichen Teil aus Eigenstrom gedeckt. Die Bewohner berichten von einer spürbaren Senkung der Energiekosten gegenüber dem früheren Gasbezug.

Solche Projekte plant und realisiert Solar Hamm als zertifizierter Fachbetrieb, inklusive Hydraulik, Elektroinstallation, Inbetriebnahme und Förderantrag.