Eine Wärmepumpe erhöht den Eigenverbrauch einer Haus-PV-Anlage um ca. 10 %. Dieser höhere Eigenverbrauch bringt dem Nutzer finanzielle Vorteile in einer Größenordnung von 80 bis 120 €/Jahr – zwischen 8 % und 20 % des Durchschnittsverbrauchs (Fallstudie mit einer PV-Anlage von 5 kWp und 250-Liter-Speicher, berechnet mit 0,293 Euro/kWh Elektroenergieverbrauch und 0,078 Euro/kWh Einspeisetarif).
Die Kombination aus einer Wärmepumpe und einer Solar(PV)-Anlage stellt eine hervorragende Möglichkeit zum Einsparen von Energie dar. Die Wärmepumpe kann dank der PV-Anlage zumindest teilweise mit kostenlosem Strom versorgt werden. Weiter unten in diesem Artikel wird anhand einer Daikin-internen Fallstudie aufgezeigt, wie hoch die durch das Kombinieren einer Wärmepumpe mit einer PV-Anlage erreichbaren Einsparungen sein können.
Wärmepumpen und PV
PV-Solarzellen wandeln Sonnenenergie in elektrische Energie um. Diese elektrische Energie kann auf zwei Weisen genutzt werden:
- im Eigenheim, mit entsprechend niedrigerer Stromrechnung (Eigenverbrauch)
- Einspeisung in das Stromnetz gegen Entgelt (Einspeisetarif)
Einspeisetarife bieten Privathaushalten eine über den Marktpreisen liegende Vergütung für die in das Stromnetz eingespeiste elektrische Energie und sind ein politisches Mittel zur Förderung von Investitionen in PV-Solarzellen. Da der PV-Markt mehr und mehr zur Reife gelangt, kann auch mehr und mehr auf solche Anreize verzichtet werden. Aus diesem Grund sinken in den meisten Ländern Europas diese Einspeisetarife. Somit erlangt ein höherer Eigenverbrauch eine immer größere Bedeutung beim Optimieren des Nutzeffekts einer PV-Anlage. Das Heizen und die Warmwasserbereitung im Eigenheim mit einer Wärmepumpe anstatt mit Gas bietet da hervorragende Möglichkeiten. Mit einer Wärmepumpe verlagern sich die Energiekosten weg von Gas und hin zu (teilweise kostenlosem) Strom.
Normalweise wird ein Haus nur im Winter und in den Übergangszeiten geheizt, Solarzellen hingegen erzeugen den meisten Strom im Sommer. Andererseits werden Wärmepumpen auch zum Heizen eines Brauchwasserspeichers zum Duschen und für Badewasser genutzt. Der Bedarf an Warmwasser erweist sich als über das Jahr recht konstant. Zudem kann die Uhrzeit zum täglichen Heizen des Speichers optimal gewählt werden. Haushalte mit Solaranlagen sollten das Heizen des Speichers auf die Mittagszeit programmieren. Zu dieser Zeit steht typischerweise viel PV-Energie zur Verfügung, der Bedarf an elektrischer Energie im Haushalt hingegen ist zu diesen Zeiten eher gering. Bei dieser Vorgehensweise nutzt die Wärmepumpe die verfügbare Solarenergie. Eine Warmwasserbereitung ist vorteilhafter als das Einspeisen der verfügbaren Solarenergie bei wenig attraktiven Einspeisetarifen in das Stromnetz.
Zudem kann der an die Wärmepumpe angeschlossene Brauchwasserspeicher als „Energie-Akku“ fungieren. Überschüssige Solarenergie wird zum Bereiten zusätzlicher, am Tage nicht im Haushalt benötigter Mengen an Warmwasser genutzt und so energetisch günstig für eine spätere Nutzung gespeichert.
Die optimierten Algorithmen der Daikin Wärmepumpen sorgen dafür, dass überschüssige Solarenergie maximal genutzt wird.
Eine Daikin Fallstudie zeigt den Nutzeffekt einer optimalen Kombination aus Wärmepumpe und PV-Anlage auf. Diese Fallstudie wurde im Juni 2022 in Belgien mit einer Daikin Altherma Wärmepumpe mit 250-Liter-Speicher und einer PV-Anlage mit 5 kWp vorgenommen.
Bei sinkenden Einspeisetarifen können die Vorteile einer PV-Anlage durch Erhöhen des Anteils des Eigenverbrauchs optimal genutzt werden. Der Eigenverbrauchsanteil ist der prozentuale Anteil am insgesamt von der PV-Anlage erzeugten Strom, der im Haushalt verbraucht und demzufolge nicht in das Stromnetz eingespeist wird.
Die Formel für den Eigenverbrauch lautet:
𝑆𝑒𝑙𝑓 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑝𝑡𝑖𝑜𝑛= (𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑖𝑜𝑛−𝐸𝑥𝑝𝑜𝑟𝑡)
𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑖𝑜𝑛
In dieser Fallstudie wurde der Eigenverbrauchsanteil auf zwei Weisen erhöht:
- Erhöhung des Stromverbrauchs durch Bereiten von Warmwasser mittels Wärmepumpe anstatt mit Gaskessel und somit Senkung der Einspeisung in das Stromnetz
- Speichern überschüssiger Energie im Brauchwasserspeicher durch Aufheizen um weitere 10 °C, wann immer Solarenergie verfügbar ist. Auf diese Weise wird die Energie in Form von Wärme im Speicher gehalten und zur Senkung des Strombedarfs genutzt, wenn keine Solarenergie verfügbar sein sollte.
Die Testinstallation zeigte für den Monat Juni des Jahres 2022 eine sehr deutliche Erhöhung des Eigenverbrauchsanteils: von 33 % ohne die Wärmepumpe auf 40 % mit Wärmepumpe mit Algorithmus für PV-Optimierung. Bei Hochrechnen der Ergebnisse auf ein ganzes Jahr ergibt sich, dass 35 % bis 50 % der für die Warmwasserbereitung benötigten Energie durch kostenlose Solarenergie abgedeckt werden kann. Das ergibt (mit den Energiepreisen vom Juni 2023) eine Einsparung von 90 bis 120 Euro, allein bei der Warmwasserbereitung. Diese Einsparungen sind höher als die 23 Euro, die bei Einspeisung dieser überschüssigen Energie in das Stromnetz eingenommen worden wären. Werden auch Raumheizen und/oder sogar Raumkühlen hinzugerechnet, ergeben sich noch höhere Kosteneinsparungen.
Schlussfolgerung
Eine Wärmepumpe erhöht den Eigenverbrauch einer Haus-PV-Anlage um ca. 10 %. Die finanziellen Vorteile für den Nutzer liegen in einer Größenordnung von 80 bis 120 €/Jahr (Fallstudie, berechnet mit 0,293 Euro/kWh Elektroenergieverbrauch und 0,078 Euro/kWh Einspeisetarif).
Die Fallstudie selbst und eine ausführliche Erläuterung zur Wärmepumpenoptimierung findest du im vollständigen Artikel.