Solar-Wärmepumpe: Heizen mit Umwelt- und Sonnenenergie
Die Energiepreise steigen. Strom war in Deutschland schon länger teuer, aber auch das Heizen mit Erdöl und Gas ist mittlerweile kaum bezahlbar. Grüne Alternativen sind heutzutage deutlich günstiger – unter anderem Solarstrom und Heizenergie durch Wärmepumpen. Die Kombination der beiden Systeme ist besonders sinnvoll. Welche Möglichkeiten sich daraus ergeben, wird im Folgenden erklärt.
Wärmepumpen-Boom: Steigendes Interesse bei steigenden Energiepreisen
Wärmepumpen gelten mittlerweile als verbreitetste Heiztechnologie im Neubau. Aus gutem Grund, denn die Systeme heizen mit Umweltwärme und benötigen dazu keine fossilen Brennstoffe wie Öl oder Gas. Letztere sind 2022 fast unbezahlbar geworden.
Zum einen wegen Erhöhungen der CO₂-Abgabe und zum anderen aufgrund des russischen Kriegs in der Ukraine. Dass zur selben Zeit auch die Strompreise weiter angestiegen sind, liegt an den Abhängigkeiten zwischen Stromerzeugung und Erdgas.
Die kürzlich in die Höhe geschossenen Gaspreise hatten automatisch höhere Erzeugerpreise im Gepäck. Im August 2022 zahlten Kraftwerke für Erdgas über 269 Prozent mehr als im Vorjahresmonat.
Dadurch lag der Strompreis für Verbraucher mit neuen Verträgen bei durchschnittlich mehr als 34 Cent pro Kilowattstunde. Laut Statistischem Bundesamt haben sich Energieprodukte von August 2021 bis August 2022 insgesamt um mehr als 35 Prozent verteuert.
Im Einzelnen lag der Preissprung für
- Heizöl bei mehr als 111 Prozent.
- Erdgas bei mehr als 83 Prozent.
- Strom bei mehr als 16 Prozent.
Angesichts der Entwicklungen bei den Heizpreisen gab es einen regelrechten Boom im Hinblick auf Wärmepumpen. Jene gewinnen thermische Energie aus der Umgebungsluft, dem Grundwasser oder ziehen sie aus dem Erdreich.
Unabhängig von der Art der Wärmepumpe bleibt das Funktionsprinzip gleich. In jedem Fall benötigt die Heiztechnologie zur Wärmegewinnung Strom.
Stromverbrauch von Wärmepumpen: Günstiger Betrieb in Kombination mit Solaranlagen
Der Stromverbrauch von Wärmepumpen hängt stets von der zu beheizenden Fläche ab. Auch die Pumpenart, die Anzahl an Menschen im Gebäude und das Heizverhalten spielen eine Rolle.
Erdwärme- und Wasserwärmepumpen haben grundsätzlich einen geringeren Verbrauch als Luftwärmepumpen. Wenn Verbraucher bei diesen Bedingungen 2.000 Stunden pro Jahr heizen, liegt der Stromverbrauch circa bei
- 4.750 Kilowattstunden für Luftwärmepumpen.
- 6.000 Kilowattstunden für Erdwärmepumpen.
- 5.000 Kilowattstunden für Wasserwärmepumpen.
Um die jährlichen Kosten für den Unterhalt der Wärmepumpe zu berechnen, müssen diese Beträge mit dem aktuellen Strompreis multipliziert werden.
Mit speziellen Wärmepumpen-Stromtarifen lassen sich die Systeme oft günstiger betreiben als mit konventionellen. Am günstigsten ist der Betrieb, wenn der benötigte Strom aus einer eigenen Solaranlage bezogen wird.
Dadurch steigt die Eigenverbrauchsrate des produzierten Stroms, wodurch sich gleichzeitig die Effizienz der Anlage erhöht. Etwa ein Teil des Energieverbrauchs einer Wärmepumpe lassen sich mit Solarstrom abdecken.
Wer einen PV-Speicher besitzt, schafft sogar noch mehr. Insofern amortisiert sich die Investition in eine Wärmepumpe mit Solaranlage angesichts der hohen Energiepreise bei konventionellen Versorgern binnen einiger Jahre.
Von Preissprüngen und Versorgungsengpässen bleiben Verbraucher unterdessen unabhängig. Nicht nur im Hinblick auf den Geldbeutel, sondern auch hinsichtlich der Klimabilanz lohnt sich die Kombination der beiden Systeme.
Kombinierte Wärmepumpen: Lieber mit Solarthermie- oder Photovoltaik-Anlagen?
Die heutige Technik eröffnet zwei unterschiedliche Möglichkeiten, um mit Sonnenenergie zu heizen. Neben der Kombination von Wärmepumpen und Photovoltaik-Anlagen kommt beispielsweise auch eine Solarthermie-Anlage infrage.
Bei Solarthermie-Anlagen “ernten” Verbraucher Solarwärme, wodurch ihre Wärmepumpe weniger arbeiten muss. Photovoltaik-Anlagen gewinnen demgegenüber Solarstrom, aus dem sich die Wärmepumpe speist.
Mittels Energiemanagementsystems wird die Wärmepumpe in diesem Fall bevorzugt immer dann gestartet, wenn gerade viel Solarstrom verfügbar ist. In Wärme umgewandelte Sonnenenergie lässt sich übrigens besser speichern.
Als thermische Puffer für Zeiten mit wenig Sonneneinstrahlung können so neben dem jeweils beheizten Gebäude gesonderte Wärmespeicher dienen.
Ein zusätzlich zur Solaranlage angeschaffter Stromspeicher ist nicht zwingend nötig, wenngleich die Wetterabhängigkeit der Anlage dadurch steigt. Wie groß Photovoltaik-Anlagen zur Kombination mit Wärmepumpen am besten sein sollten, hängt vom Einzelfall ab.
Als Orientierung sollten sie ungefähr dreimal so viel Leistung erbringen, wie die jeweilige Wärmepumpe zum Heizen erbringt. Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass die Kombination aus Photovoltaik-Anlage und Wärmepumpe vorteilhaft ist, da die beiden Systeme sich hervorragend ergänzen.
Da Wärmepumpen auch ohne den Einsatz einer Solarthermie ein ganzes Haus versorgen können, ist dieser nicht zwingend notwendig.
Herausforderungen bei Solarthermie-Anlagen
Die Herausforderung des hohen Platzbedarfs auf dem Dach stellt sich mit Hybridheizungen aus Wärmepumpen und Solarthermie nicht. Allerdings sollte das Dach in diesem Fall Südausrichtung haben. Außerdem sind Solarthermie-Anlagen in großer Abhängigkeit von der Sonneneinstrahlung. So liefert sie im Winter am wenigstens Wärme.
Die beiden Wärmeerzeuger bilden bei Solarthermie-Anlagen immer ein geschlossenes Gesamtsystem. Die Heizungsregelung bringt dabei die Wärmepumpe zum Stillstand, wenn die Sonne hinreichend scheint und dadurch kostenlos nutzbare Solarwärme zur Verfügung steht. Abhängig vom Konzept der jeweiligen Anlage kann die solare Wärme auch nur zur Warmwasserbereitung aufgewendet werden.
In dieser Kombination würde das bedeuten, dass die Solarthermie eher in den sonnen reicheren Sommermonaten zum Einsatz kommt, wohingegen die Wärmepumpe eher im Winter verstärkt zum Einsatz kommt. Jedoch findet die Wärmepumpe theoretisch das ganze Jahr über Gebrauch.
Solarthermie-Anlage: Welche Art der Wärmepumpe lohnt sich?
Wer sich für die Kombination von Wärmepumpen und Solarthermie-Anlagen entscheidet, kann prinzipiell so gut wie jede Wärmepumpen-Art wählen. Luftwärmepumpen arbeiten bei hohen Umgebungstemperaturen am effizientesten.
Dasselbe gilt für Solarthermie-Anlagen, sodass die Kompatibilität bei dieser Kombination besonders hoch ist. Kombiniert mit Erdwärmepumpen können Solarthermie-Anlagen ihre Überschüsse im Sommer demgegenüber zur Regeneration des Erdreiches aufwenden.
Dadurch steigert sich die Jahresarbeitszahl der Pumpe. Die Kosten dieser Kombination sind allerdings relativ hoch. Ist bereits eine Wärmepumpe vorhanden, können Verbraucher Solarthermie-Anlagen auch nachrüsten.
Allerdings werden hierzu ein größerer Wärmespeicher und ein Wärmetauscher notwendig. Auch die Installation des Solarkreises ist relativ aufwendig. Daher bietet es sich bei bereits vorhandenen Wärmepumpen eher an, Photovoltaik-Anlagen nachzurüsten.
Jene brauchen lediglich eine Verkabelung. In Einzelfällen entscheiden sich Verbraucher auch dazu, sowohl Solarthermie- als auch Photovoltaik-Anlagen gemeinsam mit Wärmepumpen zu betreiben.
Obwohl diese Dreifachkombination insgesamt am lohnendsten ist, bleibt sie auch die teuerste und gelingt optisch nicht immer optimal.
Vor einigen Tagen wusste ich noch nicht viel über die Solar-Wärmepumpe. Schön, hier mehr darüber zu erfahren. Da es nicht einfach ist, gute Beiträge zu dem Thema zu finden, bin ich froh, auf diesen Blog gestoßen zu sein.