Beschäftigt man sich heute als stolzer Hausbesitzer oder angehender Bauherr mit regenerativen Energieformen landet man unweigerlich bei dem Thema PV-Anlagen sprich Photovoltaikanlagen und Wärmepumpen. Auf der einen Seite haben sich in den letzten Jahren die Investitionskosten für eine PV-Anlage massiv reduziert, auf der anderen Seite bekommt man immer weniger Geld für überschüssigen PV-Strom den man in das öffentliche Netz einspeisen möchte.
Die Lösung ist ein möglichst hoher sinnvoller Eigenverbrauch oder die Speicherung der kostenlosen Energie vom Dach. Heizenergie und Energie für Warmwasser stellen in der Energiebilanz eines Einfamilienhauses die größten Teile dar. Was liegt also näher als den kostenlosen PV-Strom für diese Bereiche zu nutzen.
Ist die Wärmepumpe der perfekte Partner der PV-Anlage?
Eine Wärmepumpe nutzt Strom um kostenlose Wärme aus dem Boden, der Luft oder dem Grundwasser in das Haus zu pumpen. Sie macht dies sehr effizient. Mit 1 kWh Strom können durch den Betrieb der Wärmepumpe bis zu 5 kWh Wärme in das Haus oder das Warmwasser „gepumpt“ werden. Verheizt man den Strom direkt mit einem Heizstab oder Elektroboiler kann man mit 1 kWh Strom nur 1 kWh Wärme erzeugen. Die Wärmepumpe vervielfacht den Energieertrag wodurch sie für das Heizen und Warmwasserbereiten ein unschlagbarer Partner wird.
Für eine effiziente, langlebige Wärmepumpenanlage gibt es einige Punkte die man beachten sollte welche nachfolgend angeführt sind.
Die Modulation
Wärmepumpen werden entweder nach dem EIN/AUS-Prinzip betrieben oder moderne Anlagen, stufenlos modulierend. Bei modulierenden Anlagen passt sich die Leistung der Wärmepumpe in der Regel dem Bedarf des Gebäudes oder des Warmwassers an. Kostenloser PV-Überstrom ist nicht konstant. Er variiert je nach Jahreszeit, Bewölkung und Tageszeit. Modulierende Wärmepumpen sind hier ideal da diese in der Lage sind Ihre Leistungsabgabe und somit auch Ihre Leistungsaufnahme zu verändern. Ideal ist somit eine modulierende Wärmepumpe die Ihre Leistung nicht nur an den Bedarf anpassen kann sondern auch an das momentane PV-Angebot. Womit wir beim nächsten Punkt wären.
Tiefe Integration der PV-Überstromnutzung in die Wärmepumpensteuerung:
Für eine optimale Nutzung des kostenlosen Photovoltaik-Überstroms mit der Wärmepumpe ist eine tiefe Integration dieser Funktion in der Wärmepumpensteuerung erforderlich. Nur die Wärmepumpe weiß wo Wärme benötigt wird oder wo Wärme gespeichert werden kann. Nur sie kann entscheiden ob die Drehzahl (Leistung) der Wärmepumpe ohne Komfortverlust erhöht oder reduziert werden kann. Externe Optimierungssteuerungen führen hier in der Regel zu keinem Erfolg. Bei einer tiefen Integration dieser Funktion in der Wärmepumpe kann das kostenlose PV-Angebot durch Temperatur- und Drehzahlanpassungen optimal genutzt werden.
Kompatibilität von Wärmepumpe und Photovoltaikanlage:
Die Wärmepumpe und die PV-Anlage sollten voneinander unabhängig funktionieren. Die Wärmepumpe sollte mit allen PV-Anlagen und Wechselrichtern zusammenarbeiten können. Kann die Wärmepumpe nur mit einem oder mehreren bestimmten Wechselrichtern (Photovoltaikanlagen) zusammen arbeiten besteht das Risiko, dass bei einer Änderung der Anlagenzusammenstellung (z.B. nach 10 Jahren) keine Kompatibilität mehr besteht.
Die richtige Größe des Warmwasserspeichers:
Ein durchschnittlicher 4-Personenhaushalt benötigt pro Tag ca. 180-200 Ltr Warmwasser. Diese Menge muss in solch einem Haushalt ständig vorgehalten werden damit immer ausreichend Warmwasser zur Verfügung steht. Will man nun das Warmwasser mit kostenlosen PV-Überstrom bereiten ist dies nur möglich, wenn man einen Warmwasserspeicher mit der 2-2,2-fachen Bedarfsmenge installiert hat. In diesen Fall ca. 500 Ltr. Der 500 ltr. Speicher kann somit zu Mittag mit kostenlosen Strom geladen werden, am Nachmittag, Abend und Morgen kann geduscht und gebadet werden und am Folgetag zu Mittag wieder mit kostenlosen Strom erneut aufgeladen werden. Man kann mit solch einem System nahezu von April bis September autonom sein Warmwasser bereiten.
Hat man nur einen 200 oder 300 ltr Warmwasser-Speicher ist eine PV-Überstromsteuerung nicht möglich. Der Sensor im Speicher spricht hier nach ca. 100 ltr. Verbrauch an und spätestens am Morgen wird die Wärmepumpe entscheiden nachzuladen. Der Speicher wird somit bereits voll sein, wenn kostenloser Strom verfügbar wäre.
Ein Frischwassersystem.
Bei einem Frischwassersystem wird im Trinkwasserspeicher nicht direkt das Trinkwasser gelagert, sondern nur die Energie. Das Trinkwasser wird in Sekundenschnelle frisch und hygienisch bereitet. Neben den hygienischen Vorteilen bietet dieses System bei einer PV-Anlage einen wertvollen zusätzlichen Nutzen. Frischwassersysteme werden bei Wärmepumpen in der Regel mit Temperaturen von unter 50°C betrieben. Herkömmliche Warmwasserspeicher müssen aus hygienischen Gründen (Legionellen) immer auf 60°C gehalten werden. 60°C stellt jedoch bei modernen Heizungswärmepumpen die Einsatzgrenze dar. Hat man nun ein Frischwassersystem, erhält man zum einen trotz großem Speichervolumen von 500 Ltr. immer frisches Warmwasser, zum anderen kann zusätzlich kostenlose PV-Energie im Warmwasserspeicher gespeichert werden indem dieser von 50°C auf bis zu 60°C geladen wird.
Die Isolation:
Ist ein Speicher erst einmal geladen ist es wichtig, dass dieser auch die Energie lange Zeit bereithalten kann. Eine ausreichende Isolation des Speichers und der Anschlussleitungen ist hier von großer Bedeutung.
Die Förderung:
Wärmepumpen werden in Deutschland z.B. durch die BAFA oder das 10.000-Häuser-Programm und der KfW gefördert. In Österreich durch die Wohnbauförderung und die KPC. Auch in der Schweiz gibt es Förderungen bei durchdachten Anlagenkonzepten. Achten Sie darauf, dass Ihre Wärmepumpe, Ihr geplantes System in den Förderprogrammen gelistet ist.
Auch wenn die Investition für eine Fotovoltaikanlage verschoben wird sollten Sie bei der Auswahl Ihres Heizsystems, Ihrer Wärmepumpe obige Punkte beachten. PV-Anlagen werden immer günstiger und der Zeitpunkt wo Sie eine Anlage nachrüsten kommt bestimmt. Aufwändige Anpassungen und umbauten können so vermieden werden.
Für das Einfamilienhaus bis 220m² gibt es bereits kostengünstige Kompaktgeräte (WP+Speicher in einem Gerät) die diese Funktionen sicherstellen. Eine Wärmepumpe die als eine der Top 3 Innovationen beim Staatspreis Verena für Innovationen in Österreich 2017 ausgezeichnet wurde, die NHWP von OVUM Heiztechnik GmbH, stellt zur Zeit die beste Lösung für das moderne Einfamilienhaus dar. Für größere Objekte ist eine Kombination aus einer getrennten Wärmepumpe und einem Warmwasserspeicher zu wählen.
Das Wärmepumpen 1x1 