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Clevere Kombination

Wärmepumpe und Photovoltaik

Systeme zur Nutzung regenerativer Energien schonen Klima und Ressourcen. Nicht zuletzt tragen sie auch dazu bei, die Kosten für die Wärmeerzeugung nachhaltig zu senken. Ein Beispiel sind Wärmepumpen im Neubau. Kombiniert mit PV-Anlage und Stromspeicher sowie Energiemanagementsystem lassen sich die Energiekosten noch weiter senken.

Elektrische Wärmepumpen werden beim Energielabel von A+++ bis G eingestuft. (Bild: Buderus)

Elektrische Wärmepumpen werden beim Energielabel von A+++ bis G eingestuft. (Bild: Buderus)

Wärmepumpen werden laut Bundesverband Wärmepumpe e.V. heute bereits in jedem dritten Neubau installiert. Wesentliche Gründe sind die dort idealen Voraussetzungen durch Niedertemperatur-Flächenheizungen – und dass sich die Vorgaben des Erneuerbare-Energien-Wärmegesetzes (EEWärmeG) sowie die Anforderungen der Energieeinsparverordnung (EnEV) sehr gut erfüllen lassen. Von Vorteil für den Einsatz von Wärmepumpen sind auch die wachsenden Anteile erneuerbarer Energien im deutschen Strommix. Weil mehr Strom aus regenerativen Quellen in deutschen Netzen fließt, gilt heute ein Primärenergiefaktor für Strom von 1,8. Dadurch reduziert sich automatisch der Primärenergiebedarf von Gebäuden mit elektrischen Wärmepumpen, weshalb die primärenergetischen Anforderungen der EnEV ohne wesentliche zusätzliche Maßnahmen erfüllt werden können. Mit einer Luft-Wasser-Wärmepumpe lässt sich sogar der KfW40-Grenzwert bei entsprechender Gebäude- und Anlagenkonzeption unterschreiten. Zusätzlich spielt bei vielen Wärmepumpen-Systemen auch die Kombination mit einer PV-Anlage und damit verbunden die Eigenstromnutzung eine wesentliche Rolle.

Kombinieren für niedrigere Kosten

Wird eine Wärmepumpe installiert, lohnt es sich, über die Einbindung weiterer Komponenten nachzudenken, um die Energiekosten noch weiter zu senken: eine Photovoltaikanlage zur regenerativen Stromerzeugung und gegebenenfalls zusätzlich Stromspeicher und Energiemanager. Um einen Überblick über Investitions- und Verbrauchskosten zu erhalten, werden in einer Vergleichsrechnung im Folgenden drei Varianten untersucht: Wärmepumpe; Wärmepumpe + Photovoltaikanlage sowie Wärmepumpe + Photovoltaikanlage + Stromspeicher + optionalem Energiemanagementsystem. Bei allen Varianten ist eine kontrollierte Wohnraumlüftung enthalten. Basis für den Vergleich ist ein 179m² großer Neubau mit Fußbodenheizung und einem Heizwärmebedarf von 35kWh/m2a. Der Endenergiebedarf für Raumheizung, Warmwasser und Haushaltsstrom liegt bei 5.456kWh/a. Zudem liegen der Berechnung eine jährliche Strompreissteigerung von 4% sowie eine Zinssteigerung von einem Prozent über einen Zeitraum von 20 Jahren zugrunde.

Wärmepumpe: Bereits die Basisversion, bei der der Strom für den Betrieb einer Luft-Wasser-Wärmepumpe ausschließlich von einem Stromversorger aus dem öffentlichen Stromnetz bezogen wird (mit Wärmepumpentarif), stellt eine wirtschaftliche und ökologische Lösung dar. Bei einer Investitionssumme von 29.470€ – zusammengesetzt aus 18.950€ für eine Luft-Wasser-Wärmepumpe Logatherm WLW196i ART190 mit integriertem 190l-Warmwasserspeicher und 10.520€ für eine Kontrollierte Wohnungslüftung – liegen die jährlichen Energieverbrauchskosten für Heizung, Warmwasser und Haushaltsstrom bei 1.809€. Die Logatherm WLW196i AR eignet sich zur Gebäudeheizung, für die Warmwassererwärmung und zur Kühlung in Ein- und kleinen Mehrfamilienhäusern. Für den monoenergetischen Betrieb ist ein stufenweise angesteuerter Elektroheizstab mit bis zu 9kW eingebaut. Mit einem COP von bis zu 4,29 bei A2/W35 arbeitet sie effizient. Moderne Wärmepumpen punkten nicht zuletzt mit einer kompakten Bauweise. Sie wiegt in der 8kW-Ausführung nur 115kg, 184kg bei 14kW Leistung. Von Vorteil ist zudem eine IP-Schnittstelle, dadurch lässt sich die Wärmepumpe via Internet bedienen und überwachen.

Wärmepumpe und Photovoltaik: Selbstgenutzter Eigenstrom ist der preiswerteste, weshalb es sich anbietet, eine Photovoltaikanlage zu installieren, um mit dem erzeugten Strom die Wärmepumpe zu betreiben. Die Kosten für zugekauften Strom liegen bei etwa 26ct/kWh. Die Stromerzeugungskosten einer PV-Anlage für ein Einfamilienhaus können mit 10 bis 13ct/kWh angesetzt werden – das heißt: Von der PV-Anlage erzeugter und selbst genutzter Strom kann die Energiekosten zurzeit um bis zu 16ct/kWh reduzieren. Weil die Vergütungssätze für eingespeisten Solarstrom deutlich unter den durchschnittlichen Strompreisen für Haushalte liegen, gewinnt die Eigennutzung zunehmend an Bedeutung. Im Berechnungsbeispiel ergänzt eine PV-Anlage mit einer Leistung von zirka 5kWp die Wärmepumpe und erzeugt jährlich etwa 4.500kWh Strom. So lässt sich bis zu 35% der benötigten Energie für den Betrieb der Wärmepumpe und den Haushalt decken. Überschüssiger Strom wird in das öffentliche Netz eingespeist und über 20 Jahre mit einem garantierten Preis vergütet. Die um rund 23% höhere Investition im Vergleich zur ersten Variante lohnt sich, denn wer zusätzlich eine Photovoltaikanlage installieren lässt, senkt die Energieverbrauchskosten deutlich – im Vergleich zu Variante 1 um 37% auf nur noch 1.138€. Bei den Gesamtkosten für 20 Jahre lassen sich so in Summe mehr als 5.000€ sparen.

Wärmepumpe, Photovoltaik, Stromspeicher und optional mit Energiemanagementsystem: Größtmögliche Unabhängigkeit von der Strompreisentwicklung bietet eine Lösung, zu der außer der Wärmepumpe und der PV-Anlage auch ein abgestimmter Stromspeicher gehört. Vergleicht man für einen Zeitraum von 20 Jahren die Gesamtkosten (Investitions- und Energieverbrauchskosten) der Varianten 1 und 3, ergibt sich für dieses konkrete Beispiel folgendes Ergebnis: Mit 11.786€ Mehrinvestition spart man 18.246€ Energieverbrauchskosten, unterm Strich werden in 20 Jahren somit mehr als 6.000€ gespart.

Größtmögliche Unabhängigkeit von der Strompreisentwicklung und niedrigste Energieverbrauchskosten: System aus Wärmepumpe, PV-Anlage und Stromspeicher. (Bild: Buderus)

(Bild: Buderus)

Energiemanager und Batteriespeicher

Mit einem Batteriespeicher ist noch mehr Eigenstrom nutzbar. Bei der vorgestellten Variante speichern leistungsstarke Lithium-Ionen-Batterien überschüssigen Strom, der nicht direkt verbraucht wird, und stellen diesen in lichtschwachen Zeiten zur Verfügung. Erst wenn kein PV-Strom mehr aufgenommen werden kann, erfolgt die Einspeisung in das öffentliche Stromnetz mit der vereinbarten Vergütung. Eine weitere optionale Ergänzungs-Möglichkeit, um zusätzlichen PV-Strom zu speichern, bietet die SG-Ready-Funktion der Wärmepumpe Logatherm WLW196i AR oder die Kombination mit einem Energiemanagement-System. Bei SG Ready sendet die Photovoltaikanlage ein Signal an die Wärmepumpe, den Warmwasserspeicher/Pufferspeicher auf höhere Temperaturen aufzuheizen. Durch das Umwandeln von elektrischer in thermische Energie erhöht sich die Summe der gespeicherten Energie, die dann für die Warmwasserbereitung oder die Raumheizung genutzt wird. Wärmepumpe, PV-Anlage, Stromspeicher und Energiemanagement sind somit eine Investition in die Zukunft, womit Hauseigentümer im betrachteten Beispiel bis zu 55% des Strombedarfs selbst erzeugen können. Als weitere Optimierungsmöglichkeit lässt sich die Eigenverbrauchsquote des selbst erzeugten Stromes optimieren, indem ein Energiemanagementsystem ergänzt wird. Moderne Energiemanagementsysteme wie die App MyEnergyMaster erkennen die Leistung im PV-System, die für die Eigennutzung vorhanden ist, und steuern die Wärmepumpe mit der Kompressorleistung an, die vom selbst erzeugten Strom zur Verfügung steht.

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