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Wärmepumpe und Photovoltaik

12.03.2020 Kevin Murkisch Lesezeit 7 Minuten

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: Kaufe eine Solaranlage mit Wärmepumpe. Denn die Photovoltaikanlage erzeugt kostengünstigen Solarstrom. Dieser kann anschließend zum Betrieb der Wärmepumpe genutzt werden.

Das spart Geld und ist auch noch umweltfreundlich. In unserem heutigen Artikel möchten wir dir daher zeigen, wie du dir die Kombination aus Photovoltaik und Wärmepumpe zunutze machen kannst, um deine Energiekosten drastisch zu senken. Dabei beginnen wir mit einigen grundlegenden Informationen rund um das Thema Wärmepumpe:


Solaranlage


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 äußerst komplexen technischen Prozesses: dem sogenannten Kühlschrank-Prinzip.

Die Wärmepumpe besteht aus drei Hauptkomponenten:


1. zwei Wärmeüberträgern,
2. einem Verdichter sowie
3. 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 mit Hilfe 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.


Wärmepumpe


Welche Arten von Wärmepumpen gibt es?

Um die Umweltenergie mit einer Wärmepumpenheizung nutzen zu können, gibt es unterschiedliche Methoden. So lässt sich die thermische Energie grundsätzlich aus dem Erdreich, der Luft oder aber dem Grundwasser ziehen. Man spricht entsprechend von einer Sole-Wasser-Wärmepumpe, einer Luft-Wasser-Wärmepumpe oder einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe. 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:


1. 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.


2. 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 Wärmeenergie. 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


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.


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 chemikalische 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.


Sektorenkopplung


Die Kosten einer 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, der Hersteller oder auch der Installationsdienstleister einen Einfluss auf den Preis. In der Regel kannst du jedoch mit Kosten von 8.000 bis 12.000 Euro rechnen.

Insgesamt gibt es aber große 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. Sie ist damit die günstigste Variante.

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.


Photovoltaik


Wärmepumpe und Photovoltaik: eine günstige Kombination

Es gibt jedoch eine einfache Möglichkeit, höhere Stromkosten von vornherein zu vermeiden: Deine eigene 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.

Vor allem Betreiber einer Wärmepumpe profitieren dabei von einer PV-Anlage. 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 gering. Sinnvoller ist es da, den elektrischen Strom selbst zu nutzen.

Denn dank der stark gesunkenen Photovoltaik-Preise kostet eine Kilowattstunde (kWh) Solarstrom umgerechnet nur noch 8 bis10 Cent. Herkömmlicher Strom aus dem öffenlichen Netz hingegen liegt bereits bei durchschnittlich 30 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 meist deutlich schneller amortisiert.

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.


Stromspeicher


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 also 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. Lass dir daher noch heute dein individuelles, kostenloses und unverbindliches Angebot für den Kauf und die Installation einer Solaranlage mit Speicher erstellen!

Gemeinsam eine nachhaltige Energiewelt schaffen.