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Wärmepumpe mit Photovoltaik: lohnt sich das?

Eigenheimbesitzer kennen das Problem: Die Energiekosten sind oft höher als gedacht. Schuld daran ist nicht nur ein hoher Stromverbrauch. Vor allem im Winter macht sich der erhöhte Wärmenergiebedarf bemerkbar. Warmwasser- und Heizkosten von mehr als 1.000 Euro sind da keine Seltenheit.

Viele fragen sich daher, wie sie die Kosten für Strom und Wärme senken können. Die Antwort ist einfach: Investiere in eine Solaranlage mit Wärmepumpe. Denn die PV-Anlage erzeugt kostengünstigen Solarstrom, der anschließend zum Betrieb der Wärmepumpe genutzt werden kann. Das spart Geld und ist auch noch umweltfreundlich.

In diesem Artikel zeigen wir, wie du dir die Kombination aus Photovoltaik und Wärmepumpe zunutze machen kannst, um deine Energiekosten in Zukunft deutlich zu senken.

Was ist eine Wärmepumpe?

Bei der Wärmepumpe handelt es sich um eine spezielle Art von Heizung, die als Alternative zu fossilen Brennstoffen wie Öl oder Gas dient. Denn anders als bei Holz-, Gas-, oder Ölheizungen findet hier keine Verbrennung statt. Stattdessen wird die in der Umwelt gespeicherte thermische Energie zur Erwärmung von Gebäuden genutzt. Dies passiert in einem thermodynamischen Prozess: dem sogenannten Kühlschrank-Prinzip.

Die Wärmepumpe besteht aus drei Hauptkomponenten:

  • zwei Wärmeüberträgern,
  • einem Verdichter sowie
  • einem Entspannerventil.

Die Wärmepumpe arbeitet dabei nach folgendem Prinzip:

Der erste Wärmeüberträger, auch Verdampfer genannt, überträgt die thermische Energie aus der Umgebung auf ein spezielles Kältemittel, das bereits bei niedrigen Temperaturen verdampft. Im zweiten Schritt wird der Druck dieses dampfförmigen Kältemittels durch den Verdichter so lang erhöht, bis dessen Temperatur über der des Heizungssystems liegt.

Nun wird die Wärme mithilfe des zweiten Wärmeüberträgers, dem Verflüssiger, an das Heizungssystem abgegeben. Dabei kühlt das Kältemittel ab und der Druck sinkt, bis sich das Medium schlussendlich wieder verflüssigt hat. Vollständig abgekühlt wird der Druck durch das Entspannerventil auf den Ausgangszustand zurückgebracht. Das Kältemittel fließt zurück zum Verdampfer und der Prozess beginnt von Neuem.

Zum Betrieb der Pumpe, die den Kreislauf am Laufen hält, wird elektrische Energie benötigt. Wenn diese aus der eigenen Solaranlage bezogen wird, sparst du Kosten und heizt dein Haus mit erneuerbarer Energie statt dreckigem Gas oder Öl.

Den Verbrauch im Blick behalten – mit Wärmepumpe heizen

Welche Arten von Wärmepumpen gibt es?

Um die Umweltenergie mit einer Wärmepumpe nutzen zu können, gibt es unterschiedliche Methoden. Wir erklären dir, wie die unterschiedlichen Pumpenarten funktionieren:

Sole-Wasser-Wärmepumpe

Sole-Wasser-Wärmepumpen nutzen die thermische Energie aus dem Erdreich, um die Heizung zu betreiben. Dabei gibt es grundsätzlich zwei Möglichkeiten:

  • Rohrleitungen werden per Sondenbohrung bis zu 150 Meter tief im Erdreich verlegt. Pro Meter Erdreich lassen sich dabei rund 50 Watt thermische Energie aus dem Boden ziehen. Das reicht, um die Beheizung eines Einfamilienhauses zu gewährleisten. Sondenbohrungen sind jedoch nicht immer möglich. In einigen Fällen können technische oder rechtliche Gründe gegen die Tiefenbohrungen sprechen.
  • Sind Sondenbohrungen nicht möglich, können Flachkollektoren zum Einsatz kommen. Flachkollektoren werden in einer Tiefe von ein bis zwei Metern unterhalb der Erdoberfläche verlegt, wodurch aufwendige Sondenbohrungen nicht notwendig sind. Allerdings sinkt auch die Effizienz der Wärmepumpe. So können in der geringen Tiefe nur rund 25 Watt thermischer Energie pro Quadratmeter aus dem Erdreich gewonnen werden. Für die Beheizung eines durchschnittlichen Einfamilienhauses wird daher eine Fläche von rund 350 Quadratmetern benötigt.

Für welche Option du dich auch entscheidest, du nutzt die in der Erde gespeicherte thermische Energie zur Erzeugung von Heizwärmeenergie. Hierfür wird ein Gemisch aus Wasser und Frostschutzmittel durch die verlegten Rohrleitungen gepumpt. Diese Flüssigkeit wird Sole genannt. Sie entzieht dem Erdreich Wärme und transportiert diese zur Wärmepumpe, wo der oben genannte Prozess beginnt.

Der Vorteil:  Bei thermischer Energie aus dem Erdreich profitierst du über das gesamte Jahr hinweg von weitestgehend konstanten Temperaturen. Das kann die Effizienz der Wärmepumpe steigern und auf diese Weise die Heizkosten senken.

Luft-Wasser-Wärmepumpe

Die einfachste und deshalb oft beliebteste Variante ist die Luft-Wasser-Wärmepumpe. Diese zieht die thermische Energie einfach aus der Umgebungsluft und benötigt dazu lediglich eine Vorrichtung, die das Ansaugen und Ausblasen der Außenluft ermöglicht. Sie kann deshalb sowohl im Innen- als auch im Außenbereich zum Einsatz kommen. Die Installation ist daher meist unkompliziert und die Kosten somit im Regelfall niedrig.

Der Nachteil:  Vor allem im Winter, wenn die Wärmeenergie am meisten gebraucht wird, ist die Temperatur der Außenluft meist nur sehr gering. Bei Temperaturen um oder gar unter dem Gefrierpunkt müssen die Wärmeüberträger somit stets frostfrei gehalten werden. Das lässt die Effizienz der Wärmepumpe insgesamt sinken.

Dein Eigenheim für die ganze Familie – mit Wärmepumpe heizen

Wasser-Wasser-Wärmepumpe

Neben Luft und Erde lässt sich jedoch in der Regel auch das Grundwasser zur Gewinnung von thermischer Energie nutzen. Dazu benötigst du zwei Brunnen: einen, aus dem du das Grundwasser entnimmst, und einen, in den du das bereits genutzte Wasser wieder ableitest. Dabei müssen diese beiden Brunnen zwingend in der entsprechenden Fließrichtung des Grundwassers installiert werden. Auch sollte ein Mindestabstand eingehalten werden, um den optimalen Betrieb der Wärmepumpe zu gewährleisten.

Wasser-Wasser-Wärmepumpen gelten dank der ganzjährig konstanten Temperaturen als besonders effizient. Zu beachten ist jedoch, dass die Wasserqualität den Anforderungen der Wärmepumpe entspricht. Denn unterschiedlichste chemische Inhaltsstoffe können zu einer Belastung des Wärmetauschers führen. Die Effizienz und Funktion der Heizung wäre dadurch enorm eingeschränkt.

Hinweis: Beachten solltest du außerdem, dass die Nutzung einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe nicht überall erlaubt ist und stets einer Genehmigung bedarf. Erkundige dich daher unbedingt zunächst im zuständigen Amt nach den Voraussetzungen für deren Nutzung.

Luft-Luft-Wärmepumpe

Eine weitere Variante stellt die Luft-Luft-Wärmepumpe dar. Die Funktion dieser Wärmepumpe unterscheidet sich dadurch, dass kein Kältemittelkreislauf vonnöten ist. Stattdessen werden bei diesem System Ventilatoren genutzt, die die Außenluft ansaugen, welche die verbrauchte Raumluft dann erwärmt. Im Gegensatz zu anderen Wärmepumpen ist die Luft-Luft Wärmepumpe verhältnismäßig günstig und dazu sehr platzsparend, da keine Heizungsrohre oder Heizkörper benötigt werden.

Der Nachteil: Leider arbeiten Luft-Luft Wärmepumpen weniger effizient als andere Wärmepumpen. Darüber hinaus wird dieses Wärmepumpen-Modell nicht so großzügig gefördert.

Brauchwasser-Wärmepumpe

Die fünfte und letzte Pumpenart ist die Brauchwasser-Wärmepumpe – auch bekannt als Warmwasser-Wärmepumpe. Auch dieses Modell überzeugt durch die niedrigen Anschaffungs- und Betriebskosten. Jedoch dient die Brauchwasserwärmepumpe nur zur Brauchwassererhitzung und funktioniert nur in Kombination mit einem zusätzlichen Heizsystem.

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Was kostet eine Wärmepumpe?

Wenn du dich für den Kauf einer Wärmepumpe interessierst, spielen sicherlich auch die Kosten eine Rolle. Die Grundkosten der Wärmepumpe sind dabei unabhängig von der erneuerbaren Energie-Quelle, für die du dich entscheidest, denn die Komponenten sind stets dieselben. Allerdings haben der Standort der Anlage, das Wärmepumpenkonzept, der Hersteller oder auch der Installationsdienstleister einen Einfluss auf den Preis. In der Regel kannst du jedoch mit Kosten von 10.000 bis 20.000 Euro rechnen.

Insgesamt gibt es große preisliche Unterschiede zwischen den soeben vorgestellten Varianten. Dies liegt vor allem an der Art und Weise, wie die Wärmepumpe installiert wird. So kann die Luft-Wasser-Wärmepumpe beispielsweise meist ohne zusätzliche spezielle Technik installiert werden.

Bei der Sole-Wärmepumpe hingegen kommen je nach Installationsart weitere Kosten für die Verlegung der Rohrleitungen hinzu. So können pro Meter Tiefenbohrung bis zu 80 und pro Quadratmeter Flächenkollektoren bis zu 20 Euro mehr anfallen. Bei einer Tiefenbohrung von 150 Meter lägen die Mehrkosten somit bei bis zu 12.000 Euro, bei 350 Quadratmeter Flachkollektoren bei bis zu 7.000 Euro. Die Bohrung zweier Brunnen schlägt im Regelfall mit 5.000 bis 6.000 Euro zu Buche.

Ist die Wärmepumpe einmal installiert, kannst du deine Heizkosten jedoch drastisch senken. Einen anderen Kostenfaktor solltest du allerdings nicht unterschätzen: Deine Stromkosten. Denn die meisten Wärmepumpen arbeiten elektrisch, führen also zu einem höheren Stromverbrauch. Wie hoch die Betriebskosten ausfallen, ist dabei grundsätzlich individuell zu beurteilen.

Kann man Photovoltaik und Wärmepumpe kombinieren?

Es gibt jedoch eine einfache Möglichkeit, höhere Stromkosten von vornherein zu vermeiden: mit einer eigenen Solaranlage. Denn diese macht es möglich, umweltfreundlichen und vor allem kostengünstigen Solarstrom zu produzieren. Der von den PV-Modulen erzeugte Strom kann dabei direkt verbraucht oder in einem Stromspeicher zwischengespeichert werden. Der Eigenverbrauch erhöht sich somit auf bis zu 80 Prozent und du deckst einen Großteil deines Strombedarfs durch Solarenergie.

Die häufig gestellte Frage „Kann man eine Wärmepumpe mit Solarstrom betreiben?“ können wir daher also klar mit „Ja!“ beantworten. Betreiber:innen einer Wärmepumpe profitieren insbesondere dann, wenn sie diese mit einer PV-Anlage betreiben. Denn der im Haushalt nicht verbrauchte Strom müsste ohne Wärmepumpe in das öffentliche Stromnetz eingespeist werden. Dafür würde der Betreiber zwar die garantierte Einspeisevergütung nach dem Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) erhalten, doch diese ist mittlerweile so gering, dass es sinnvoller ist, den elektrischen Strom möglichst selbst zu nutzen.

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Was kostet eine Wärmepumpe in Verbindung mit Photovoltaik?

Dank der stark gesunkenen Photovoltaik-Preise kostet eine Kilowattstunde (kWh) Solarstrom umgerechnet nur noch ca. 8 Cent pro kWh. Herkömmlicher Strom aus dem öffentlichen Netz hingegen liegt bereits bei durchschnittlich 35 Cent pro kWh. Je mehr Solarstrom du also zum Betrieb deiner Wärmepumpe verwendest, desto mehr Stromkosten sparst du. So hat sich der Preis der Wärmepumpe in Verbindung mit einer PV-Anlage meist deutlich schneller amortisiert.

Allgemein starten die Kosten für eine PV-Anlage bei zolar bei 8.512 Euro inkl. MwSt.1 – dieser Preis beinhaltet eine 5-kWp-Solaranlage ohne Speicher. Da sich dein Jahres-Stromverbrauch durch die Kombination mit einer Wärmepumpe jedoch deutlich erhöhen wird, benötigst du auch eine dementsprechend große Solaranlage, die genug Strom für deinen Haushalt und die Wärmepumpe erzeugt. Zusätzlich solltest du auch darüber nachdenken, einen Speicher installieren zu lassen. Dieser hilft dir dabei, dich noch unabhängiger zu machen und noch mehr deiner Stromkosten einzusparen.

Doch nicht nur der Kostenaspekt spricht für die Kombination aus Solaranlage und Wärmepumpe. Auch der Umweltaspekt sollte in deine Entscheidung mit einfließen. Denn die Kombination macht es möglich, einen großen Teil deines Gesamtenergiebedarfs mit regenerativen Energien zu decken. Auf diese Weise treibst du die Energiewende voran und leistest so einen aktiven Beitrag zum Klimaschutz.

Ersparnis berechnen

Was kostet eine Wärmepumpe mit Photovoltaik für ein Einfamilienhaus?

Kommen wir nun zu den Anschaffungskosten für das System. Hier können wir dir eine ungefähre Einschätzung der Kosten für die PV-Anlage geben, jedoch nicht für die Wärmepumpe. In Bezug auf diese Komponente für die Wärmeversorgung deines Haushalts solltest du eine:n Wärmepumpen-Expert:in hinzuziehen, um die genauen Kosten abzuschätzen.

Gehen wir von einem durchschnittlichen Stromverbrauch von 4.000 kWh pro Jahr aus, solltest du an dieser Stelle bereits den zukünftigen Stromverbrauch deiner Wärmepumpe mit einbeziehen. Dieser liegt im Mittel bei 27 bis 42 kWh pro m² Wohnfläche. Bei einem durchschnittlich großen Einfamilienhaus mit einer Fläche von 152 m² sind dies somit mindestens 4.000 kWh, die dazukommen.

In diesem Fall würden wir dir unsere größte Anlage mit einer Leistung von 21 kWp empfehlen. Diese erzeugt im Jahr bis 21.422 kWh Solarstrom2 und kostet dich in der Anschaffung 25.572 Euro inkl. MwSt.1. Hinzu kommen die Anschaffungskosten für eine Wärmepumpe, die im Durchschnitt zwischen 10.000 und 20.000 Euro liegen.

Solarteur trägt Solarmodul – Installation  der Solaranlage

Was kostet eine Photovoltaikanlage mit Speicher und Wärmepumpe für ein Einfamilienhaus?

Idealerweise kombinierst du deine PV-Anlage mit einer Wallbox und mit einem Batteriespeicher. Mit diesem System erreichst du deine maximale Unabhängigkeit. Nehmen wir das oben genannte Preisbeispiel einer 21-kWp-Solaranlage, liegen die Anschaffung mit einem zusätzlichen Stromspeicher bei 30.523 Euro inkl. MwSt.1. Auch hier kommen die Kosten für die von dir ausgewählte Wärmepumpe hinzu.

Wird Photovoltaik in Verbindung mit Wärmepumpe gefördert?

Wenn du dich für den Kauf einer Wärmepumpe interessierst, spielen sicherlich auch die Kosten eine Rolle. Die Grundkosten der Wärmepumpe sind dabei unabhängig von der erneuerbaren Energie-Quelle, für die du dich entscheidest, denn die Komponenten sind stets dieselben. Allerdings haben der Standort der Anlage, das Wärmepumpenkonzept, der Hersteller oder auch der Installationsdienstleister einen Einfluss auf den Preis. In der Regel kannst du jedoch mit Kosten von 10.000 bis 20.000 Euro rechnen.

Insgesamt gibt es große preisliche Unterschiede zwischen den soeben vorgestellten Varianten. Dies liegt vor allem an der Art und Weise, wie die Wärmepumpe installiert wird. So kann die Luft-Wasser-Wärmepumpe beispielsweise meist ohne zusätzliche spezielle Technik installiert werden.

Bei der Sole-Wärmepumpe hingegen kommen je nach Installationsart weitere Kosten für die Verlegung der Rohrleitungen hinzu. So können pro Meter Tiefenbohrung bis zu 80 und pro Quadratmeter Flächenkollektoren bis zu 20 Euro mehr anfallen. Bei einer Tiefenbohrung von 150 Meter lägen die Mehrkosten somit bei bis zu 12.000 Euro, bei 350 Quadratmeter Flachkollektoren bei bis zu 7.000 Euro. Die Bohrung zweier Brunnen schlägt im Regelfall mit 5.000 bis 6.000 Euro zu Buche.

Ist die Wärmepumpe einmal installiert, kannst du deine Heizkosten jedoch drastisch senken. Einen anderen Kostenfaktor solltest du allerdings nicht unterschätzen: Deine Stromkosten. Denn die meisten Wärmepumpen arbeiten elektrisch, führen also zu einem höheren Stromverbrauch. Wie hoch die Betriebskosten ausfallen, ist dabei grundsätzlich individuell zu beurteilen.

Wann lohnt sich Wärmepumpe mit Photovoltaik?

Richtig lukrativ wird der Betrieb einer Wärmepumpe erst dann, wenn diese mit Strom aus deiner eigenen PV-Anlage betrieben wird. In diesem Fall kannst du deinen selbst erzeugten Strom direkt für den Betrieb der Wärmepumpe verwenden. Dies hat direkt mehrere Vorteile:

  • Du sparst den Großteil deiner Stromkosten ein, die ohne eine PV-Anlage für den Betrieb deiner Wärmepumpe angefallen wären.
  • Durch den höheren Eigenverbrauch deiner PV-Anlage erhöhst du auch die Wirtschaftlichkeit dieser.
  • Du kannst deine Unabhängigkeit noch weiter ausbauen, indem du als Ergänzungsspieler für die Kombination einen Stromspeicher einbaust. Dieser hilft dir dabei, mögliche Ertragsschwankungen im Tagesverlauf auszugleichen.
  • Die Kombination aus PV-Anlage und Wärmepumpe verbindet zwei regenerative Energien: Solarstrom und Umweltwärme. Du leistest damit also einen wichtigen Beitrag für eine grüne Zukunft.

Was ist besser: Solarthermie oder Wärmepumpe?

Die Frage, ob eine Solarthermie oder eine Wärmepumpe besser ist, können wir dir nicht pauschal beantworten. Denn das hängt immer davon ab, welche Faktoren dir wichtig sind und welche Vorstellung du hast.

Bei der Frage, welche der beiden Optionen die wirtschaftlichere ist, spielen jedoch in erster Linie die Strompreise eine Rolle. Da für die Solarthermieanlage nur Sonne und kein Strom benötigt wird, hat das System in diesem Punkt einen klaren Vorteil.

Eine Warmwasser-Wärmepumpe kann sich daher insbesondere dann lohnen, wenn du den dafür benötigten Strom mit deiner Solaranlage erzeugst. Das liegt daran, dass du in diesem Fall den Großteil des Stroms, der für den Betrieb deiner Wärmepumpe benötigt wird, nicht aus dem öffentlichen Netz beziehen musst.

Dies sind jedoch nicht die einzigen Vor- und Nachteile beider Systeme. Wir fassen dir diese daher noch einmal übersichtlich zusammen:

WärmepumpeSolarthermie
Vorteile- Lange Lebensdauer
- Hoher Wirkungsgrad
- Gut mit Photovoltaik kombinierbar
- Geringere Anschaffungskosten als bei der Wärmepumpe
- Keine Betriebskosten
Günstige Wartung
Nachteile- Höhere Anschaffungskosten als bei der Solarthermie
- Umgebungsabhängig
Benötigt Strom für den Betrieb
- Gute Wärmedämmung erforderlich
- Nur bei geeigneter Dachfläche möglich
- Platzbedarf und Optik
- Wetterabhängig
- Nicht als alleiniger Wärmeerzeuger geeignet

Wann macht Wärmepumpe keinen Sinn?

Eine Wärmepumpe ergibt insbesondere dann keinen Sinn, wenn dein Eigenheim schlecht gedämmt ist. In diesem Fall arbeitet eine Wärmepumpe nicht effizient, da sie eine zu hohe Vorlauftemperatur hat. Denn: Eine gute Dämmung des Hauses ist eine Voraussetzung für eine niedrige Vorlauftemperatur. Ist dein Eigenheim schlecht gedämmt, geht zu viel Wärme verloren und die Wärmepumpe braucht höhere Vorlauftemperaturen, um Wärme für dein Haus zu erzeugen.

Kunde mit Tablet informiert sich – wann macht eine Wärmepumpe keinen Sinn?

Wie groß muss eine Solaranlage für eine Wärmepumpe sein?

Während der Beratungsgespräche mit unseren Kund:innen erreichen uns häufig Fragen wie „Wie groß muss eine Solaranlage für eine Wärmepumpe sein“ oder aber „Wie viele Solarmodule brauche ich für eine Wärmepumpe?“.

Spielst du mit dem Gedanken, deine Solaranlage mit einer Wärmepumpe zu kombinieren, solltest du dies bereits bei der Planung deiner PV-Anlage beachten. Denn mit der Anschaffung einer Wärmepumpe wird dein Jahres-Stromverbrauch deutlich steigen. Damit du deine bedarfsgerechte Solarlösung ermitteln kannst, solltest du also bereits während der Planung alle zukünftigen Verbraucher mit in die Betrachtung einbeziehen. So stellst du sicher, dass du genug Solarmodule auf dem Dach hast und deine PV-Anlage ausreichend groß dimensioniert ist, um den Großteil deines Bedarfs zu decken.

Fazit

  • Eine Wärmepumpe nutzt die thermische Energie aus ihrer Umgebung, um Wärme herzustellen.
  • Die Lösung ist dabei nicht nur kostengünstiger, sondern auch umweltfreundlicher als herkömmliche Gas- oder Ölheizungen.
  • Unabhängig davon, ob du dich für Erde, Luft oder Wasser als Energiequelle entscheidest – du sparst bares Geld und tust auch noch etwas Gutes für die Umwelt.
  • Verstärkt wird dieser Effekt zusätzlich durch die Kombination mit einer Solaranlage. Denn der selbst erzeugte Solarstrom kann die Wärmepumpe unterstützen. Dadurch wirst du unabhängiger von deinem Energieanbieter und steigenden Energiekosten in der Zukunft.
  • Zusätzlich kannst du von staatlichen Förderungen für dein Projekt profitieren.
  • Bei der Planung der Kombination mit Photovoltaik solltest du immer den durch die Wärmepumpe deutlich ansteigenden Verbrauch beachten und die Dimensionierung basierend darauf ermitteln.
  • Mit der Kombination aus Solaranlage und Wärmepumpe kannst du neben Heiz- und Stromkosten außerdem umweltschädliche CO2-Emissionen deutlich reduzieren.
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