Kombination einer Wärmepumpen- mit einer PV-Anlage

Beschäftigt man sich heute als stolzer Hausbesitzer oder angehender Bauherr mit regenerativen Energieformen, landet man unweigerlich bei dem Thema Photovoltaik-Anlagen bzw. beim Thema Kombination einer Wärmepumpe mit einer Photovoltaik-Anlage. Auf der einen Seite haben sich in den letzten Jahren die Investitionskosten für eine PV-Anlage massiv reduziert, auf der anderen Seite bekommt man immer weniger Geld für überschüssigen PV-Strom, den man in das öffentliche Netz einspeisen möchte.

Die Lösung ist ein möglichst hoher sinnvoller Eigenverbrauch oder die Speicherung der kostenlosen Energie vom Dach. Heizenergie und Energie für Warmwasser stellen in der Energiebilanz eines Einfamilienhauses die größten Teile dar. Was liegt also näher als den kostenlosen Photovoltaik-Strom für diese Bereiche zu nutzen.

Für eine optimale Kombination einer Wärmepumpe mit einer Photovoltaik-Anlage sollten die folgenden 7 Punkte beachtet werden:

• Die Modulation
• Eine tiefe Integration der PV-Überstromnutzung in die Wärmepumpensteuerung
• Die Kompatibilität von Wärmepumpe und Photovoltaik-Anlage
• Die richtige Größe des Warmwasserspeichers
• Ein Frischwassersystem
• Die Isolierung
• Die Förderung

Wärmepumpen werden entweder nach dem EIN/AUS-Prinzip betrieben oder bei moderne Anlagen ist eine stufenlos modulierende Funktionsweise der Stand der Technik. Bei modulierenden Anlagen passt sich die Leistung der Wärmepumpe in der Regel dem Bedarf des Gebäudes oder des Warmwassers an. Kostenloser PV-Überstrom ist nicht konstant. Er variiert je nach Jahreszeit, Bewölkung und Tageszeit. Modulierende Wärmepumpen sind hier ideal, da diese in der Lage sind, ihre Leistungsabgabe und somit auch ihre Leistungsaufnahme zu verändern. Ideal ist somit eine modulierende Wärmepumpe, die Ihre Leistung nicht nur an den Bedarf anpassen kann, sondern auch an das momentane PV-Angebot. Womit wir beim nächsten Punkt wären.

Für eine optimale Nutzung des kostenlosen Photovoltaik-Überstroms mit der Wärmepumpe ist eine tiefe Integration dieser Funktion in der Wärmepumpensteuerung erforderlich. Nur die Wärmepumpe weiß, wo Wärme benötigt wird oder wo Wärme gespeichert werden kann. Nur sie kann entscheiden, ob die Drehzahl (Leistung) der Wärmepumpe ohne Komfortverlust erhöht oder reduziert werden kann. Externe Optimierungssteuerungen führen hier in der Regel zu keinem Erfolg. Bei einer tiefen Integration dieser Funktion in der Wärmepumpe kann das kostenlose PV-Angebot durch Temperatur- und Drehzahlanpassungen optimal genutzt werden.

Die Wärmepumpe und die Photovoltaik-Anlage sollten voneinander unabhängig funktionieren. Die Wärmepumpe sollte mit allen PV-Anlagen und Wechselrichtern zusammenarbeiten können. Kann die Wärmepumpe nur mit einem oder mehreren bestimmten Wechselrichtern (Photovoltaikanlagen) zusammenarbeiten, besteht das Risiko, dass bei einer Änderung der Anlagenzusammenstellung (z.B. nach 10 Jahren) keine Kompatibilität mehr besteht.

Ein durchschnittlicher 4-Personenhaushalt benötigt pro Tag ca. 180-200 Ltr Warmwasser. Diese Menge muss in solch einem Haushalt ständig vorgehalten werden, damit immer ausreichend Warmwasser zur Verfügung steht. Will man nun das Warmwasser mit kostenlosem PV-Überstrom bereiten, ist dies nur möglich, wenn man einen Warmwasserspeicher mit einer entsprechenden Bedarfsmenge installiert hat.

Hat man einen zu kleinen Warmwasser-Speicher, ist eine PV-Überstromsteuerung nicht möglich. Der Sensor im Speicher spricht hier sehr früh an und dementsprechend früh entscheidet die Wärmepumpe, dass der Speicher nachgeladen werden muss. Der Speicher wird somit bereits voll sein, wenn kostenloser Strom verfügbar wäre.

Bei einem Frischwassersystem wird im Trinkwasserspeicher nicht direkt das Trinkwasser gelagert, sondern nur die Energie. Das Trinkwasser wird in Sekundenschnelle frisch und hygienisch bereitet. Neben den hygienischen Vorteilen bietet dieses System bei einer PV-Anlage einen wertvollen zusätzlichen Nutzen. Frischwassersysteme werden bei Wärmepumpen in der Regel mit Temperaturen von unter 50°C betrieben. Herkömmliche Warmwasserspeicher müssen aus hygienischen Gründen (Legionellen) immer auf 60°C gehalten werden. Hat man nun ein Frischwassersystem, erhält man zum einen immer frisches Warmwasser, zum anderen kann zusätzlich kostenlose PV-Energie im Warmwasserspeicher gespeichert werden, indem dieser auf ein höheres Temperaturniveau geladen wird.

Ist ein Speicher erst einmal geladen, ist es wichtig, dass dieser die Energie lange Zeit bereithalten kann. Eine ausreichende Isolierung des Speichers und der Anschlussleitungen ist hier von großer Bedeutung.

Auch wenn die Investition für eine Photovoltaik-Anlage verschoben wird, sollten Sie bei der Auswahl Ihres Heizsystems / Ihrer Wärmepumpe obige Punkte beachten. Photovoltaik-Anlagen werden immer günstiger und der Zeitpunkt, an dem Sie eine Anlage nachrüsten, kommt bestimmt. Aufwändige Anpassungen und Umbauten können so vermieden werden.