Wärmepumpe mit Photovoltaik – klimafreundlich heizen

Wärmepumpe mit PV-Anlage: der Inhalt

• Zusammenhang von PV-Anlage und Wärmepumpe
• Mit welchen Wärmepumpen kann Photovoltaik kombiniert werden?
• Wärmepumpe mit Photovoltaik und Speicher
• Kosten einer Wärmepumpe mit Photovoltaik
• Förderung von Photovoltaik mit Wärmepumpe
• Wärmepumpe mit Photovoltaik im Altbau
• Wann lohnt sich eine Wärmepumpe mit Photovoltaik?
• FAQ

Zusammenhang von PV-Anlage und Wärmepumpe

Erneuerbare Energien erobern mit Photovoltaikanlagen die Dächer und mit Wärmepumpen die Heizungskeller. Während Photovoltaikanlagen Strom bereitstellen, sorgen Wärmepumpen für wohlige Wärme im Haus. Da Wärmepumpen für ihren Betrieb Strom benötigen, sind beide Technologien die idealen Partner für eine umfassende umweltfreundliche Strom- und Wärmeversorgung.

Photovoltaik und Wärmepumpe ergänzen sich bestens: im Hinblick auf eine klimafreundliche Energieversorgung ebenso wie auf kostensparendes Heizen. Denn in Zeiten von Strompreisen in Höhe von rund 50 Cent pro Kilowattstunde ist jeglicher Strom für die Wärmepumpe, der vom eigenen Dach kommt, eine Ersparnis. Und da eine Wärmepumpe, die mit Strom betrieben wird, nur dann als klimafreundliche Heizmethode zu bezeichnen ist, wenn sie mit grünem Strom versorgt wird, ist die Kombination einer Wärmepumpe mit einer eigenen PV-Anlage eine in vielerlei Hinsicht gute Lösung. Eine Auswertung von DAA zeigt ebenfalls, dass die Verknüpfung beider Systeme zunehmend gefragt ist:

DAA zeigt in einer Auswertung der eigenen Zahlen, dass die Nachfrage nach PV mit Wärmepumpe stetig steigt. | Grafik: DAA GmbH

Wie funktioniert eine Wärmepumpe mit Photovoltaik?

Eine Wärmepumpe mit einer PV-Anlage betreiben – wie funktioniert das eigentlich? Zunächst ist es sinnvoll, die Funktionsweisen der einzelnen Systeme zu beleuchten, um sie im Anschluss zusammenzubringen.

Wie funktioniert eine Wärmepumpe?

Das Funktionsprinzip einer Wärmepumpe. | Grafik: Heizungsfinder.de

Wärmepumpen nutzen die Umweltwärme aus Umgebungsluft, Erdreich oder Grundwasser. Mithilfe des physikalischen Phänomens namens Joule-Thomson-Effekt, Druck, Verdichtung und Verdampfung erzeugt die Wärmepumpe letztlich angenehme Wärme für Innenräume. Um die genannten Prozesse in Gang zu setzen, benötigt jede Wärmepumpe Strom.

• Erfahren Sie in unserem Ratgebertext zum Prinzip einer Wärmepumpe in detaillierterer Form mehr zur Wärmepumpen-Funktionsweise.

Wie funktioniert Photovoltaik?

Das Funktionsprinzip von Photovoltaik. | Bildquelle: AdobeStock_KKT Madhusanka

Photovoltaik wandelt Sonnenenergie in elektrischen Strom um. Hierfür nutzt sie den Photoeffekt. Grob gesagt, sorgt hierbei die auftreffende Lichtintensität für das Bewegen von Photonen und Elektronen, wodurch elektrischer Strom erzeugt wird.

Was ist bei der Kombination zu beachten?

Wenn man Photovoltaik mit einer Wärmepumpe koppeln will, ist es von größter Bedeutung, dass beide Systeme optimal aufeinander abgestimmt sind. Am besten übernimmt dies ein entsprechender Fachbetrieb. Grundlegend ist, dass die PV-Anlage optimal ausgerichtet ist, also entweder gen Süden oder in Ost-West-Ausrichtung. Auch die optimale Dachneigung spielt eine wichtige Rolle.

Weiterhin ist eine funktionale Wärmedämmung des mit einer Wärmepumpe in Verbindung mit Photovoltaik zu heizenden Gebäudes hilfreich. Und im Idealfall sorgt zudem ein Energiemanager dafür, dass der Sonnenstrom zur richtigen Zeit und in der richtigen Menge bei der Wärmepumpe und anderen Abnehmern ankommt.

Wichtig ist überdies in jedem individuellen Fall, eine Heizlastberechnung durchzuführen und auch den individuellen Energieverbrauch der Hausbewohner einzubeziehen. Nur so können Sie letztlich günstig heizen.

Mit welchen Wärmepumpen kann Photovoltaik kombiniert werden?

Grundsätzlich kann man mit Strom aus Photovoltaik jede Wärmepumpe betreiben. Denn wofür der erzeugte Strom letztlich verwendet wird, lässt sich individuell steuern. Hierfür eignet sich ebenfalls der Einsatz eines Energiemanagers. Im Folgenden erfahren Sie, worauf dennoch bei verschiedenen Systemen zu achten ist, wenn Sie Photovoltaik für eine Wärmepumpe einsetzen wollen.

• Luftwärmepumpe mit Photovoltaik: Der Strombedarf einer Luftwärmepumpe lässt sich mithilfe von selbst erzeugtem Strom aus der eigenen PV-Anlage zu einem großen Teil decken. Somit lässt sich auch die Luft-Wasser-Wärmepumpe mit Photovoltaik kombinieren. Vor allem bei einer Luft-Wasser-Wärmepumpe lassen sich mit Photovoltaik die Kosten senken: Denn das luftbasierte System benötigt vor allem bei kalten Temperaturen mehr Strom als andere Wärmepumpen. Das ist an der relativ geringen JAZ von rund 3 ablesbar. Somit ist hier jede Einsparung am einträglichsten.

• Luft-Luft-Wärmepumpe mit Photovoltaik kombinieren: Luft-Luft-Wärmepumpen bereiten die verbrauchte und vorgewärmte Innenluft auf, reichern sie mit Frischluft an und wärmen damit Innenräume. Ebenso wie die anderen Wärmepumpen benötigt auch die Luft-Luft-Wärmepumpe Strom. Daher können Sie auch diese Wärmepumpe mit Photovoltaik kombinieren. Denn grundsätzlich lässt sich Ihr selbst erzeugter Sonnenstrom für den Betrieb eines jeden Gerätes in Ihrem Haushalt verwenden.

• Sole-Wärmepumpe mit Photovoltaik: Mit einer mittleren JAZ von etwa 4 lohnt sich die Sole-Wasser-Wärmepumpe mit Photovoltaik ebenfalls. Da die Erdwärmepumpe aber weniger Strom als die Luftwärmepumpe benötigt, besteht sogar die Chance, mit den richtigen Einstellungen nur noch sehr geringe bis nahezu gar keine Stromkosten zu haben, wenn die Erd-Wärmepumpe mit Photovoltaik durch Strom versorgt wird.

• Wasser-Wasser-Wärmepumpe mit Photovoltaik: Die Wasser-Wasser-Wärmepumpe hat mit etwa 5 die höchste JAZ und ist somit die effizienteste Wärmepumpe. Demzufolge verbraucht diese Wärmepumpe die geringste Strommenge unter den Wärmepumpen. Somit lässt sich in diesem Fall bei der Kombination aus PV-Anlage und Wärmepumpe möglicherweise nahezu der gesamte Strombedarf durch eigenen Solarstrom decken.

Wärmepumpe mit Photovoltaik und Speicher

Eine PV-Anlage mit Stromspeicher und Wärmepumpe zu kombinieren, ist in vielerlei Hinsicht sinnvoll. Zum einen ist ein Stromspeicher grundsätzlich imstande, den Eigenverbrauch von etwa 30 Prozent ohne Speicher auf bis zu 60 bis 80 Prozent zu erhöhen. Damit steigt der Eigenverbrauch deutlich – was sich in Zeiten von rund 54 Cent pro Kilowattstunde (Verivox, Oktober 2022) definitiv rechnet.

Zum anderen handelt es sich bei einer PV-Anlage mit Stromspeicher und Wärmepumpe um eine hervorragende gegenseitige Ergänzung. Denn während die Wärmepumpe zu einem großen Teil mit dem Strom aus der eigenen Photovoltaikanlage betrieben wird, ist sie zugleich ein weiterer Abnehmer des Stroms vom eigenen Dach – was den Eigenverbrauch und damit die Ersparnis wiederum erhöht.

Nicht zuletzt ist zu bedenken, dass eine Wärmepumpe mit Photovoltaik und Stromspeicher auch dann mit dem klimafreundlichen und günstigeren Strom betrieben werden kann, wenn die Sonne nicht scheint. Denn der gespeicherte Strom ist auch später durch die Wärmepumpe und andere Abnehmer aus dem Stromspeicher abrufbar.

Wärmepumpe mit Pufferspeicher und Photovoltaik

Wärmepumpe und Photovoltaik lassen sich gut gemeinsam mit einem Pufferspeicher betreiben. Denn während die Wärmepumpe mithilfe des Stroms aus der PV-Anlage betrieben wird, kann die von der Wärmepumpe erzeugte und ggf. überschüssige Wärme im Pufferspeicher gespeichert werden. Dieser gibt sie bei Bedarf zur Unterstützung an das Heizungssystem ab.

Wärmepumpe mit Solarthermie

Die Sonne liefert nicht allein Strom, sondern auch Wärme. Diese wird durch Solarthermie nutzbar gemacht – in der Regel, um auf klimafreundliche Weise Warmwasser zu erzeugen. Solarthermie kann zusätzlich zu Photovoltaik eingesetzt werden oder auch allein – in jedem Szenario entlastet Solarthermie die Wärmepumpe, sodass deren Stromverbrauch sinkt. Auch das umweltfreundliche Heizen wird mithilfe der Solarthermie unterstützt.

Kosten einer Wärmepumpe mit Photovoltaik

Bei jeglichem Einsparpotenzial, das einen PV-Anlage mit Wärmepumpe bietet, fallen bei der Anschaffung zunächst relativ hohe Kosten an. Da sind zunächst die Wärmepumpen-Kosten. Je nach Art der Wärmepumpe liegen die Anschaffungskosten bei etwa 8.000 bis 15.000 Euro. Hinzu kommen Kosten für die Installation. Diese können zwischen etwa 2.000 und 22.000 Euro liegen. Für die Wärmepumpe fallen somit zu Beginn zwischen etwa 10.000 und 37.000 Euro an. Gehen wir hier von 20.000 Euro inkl. Installation und Umfeldmaßnahmen aus.

• Diese Kosten lassen sich durch die Wärmepumpen-Förderung mithilfe der Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) um etwa 25 bis 40 Prozent reduzieren.

Hinzu kommen die Photovoltaik-Kosten. Hier wirkt sich die Größe der Anlage auf die Kosten aus. Größere Anlagen kosten pro Kilowattpeak (kWp) Leistung weniger als solche mit geringerer Leistung. Eine PV-Anlage mit 4 kWp kostet etwa 6.400 Euro und eine mit 10 kWp kostet etwa 13.000 Euro. Für eine Photovoltaikanlage kommt als Förderung der Anschaffungskosten lediglich ein zinsgünstiger Kredit der KfW infrage. Denn eine BEG-Förderung ist für Photovoltaik nicht vorgesehen. Grob gesagt lassen sich etwa 10.000 Euro für eine Solaranlage ansetzen.

• Im groben Schnitt liegen für Photovoltaik mit Wärmepumpe die Kosten zusammen also bei rund 30.000 Euro.
• Abzüglich 25 Prozent BEG-Förderung für die Wärmepumpe, die inkl. Installation und Umfeldmaßnahmen etwa 20.000 Euro kostet, (- 5.000 Euro) sind es noch 25.000 Euro.

• Tipp: Genaue und individuelle Preisauskünfte erhalten Sie von einem Fachbetrieb.

Ein weiterer wichtiger Aspekt sind die Kosten für Wärmepumpe mit Photovoltaik und Stromspeicher. Es kommen also noch die Stromspeicher-Preise zur Gesamtrechnung hinzu. Hierfür können in etwa 11.000 Euro eingeplant werden. Eine typische Förderung für Stromspeicher gibt es von den Bundesländern. Gehen wir von einem Zuschuss in typischer Höhe von 4.000 Euro aus. Dann kostet Sie der Batteriespeicher noch etwa 7.000 Euro.

• In diesem Beispiel liegen für eine Wärmepumpe mit Photovoltaik und Stromspeicher die Kosten also bei etwa 32.000 Euro.

Wie sehr kann das Heizen mit Photovoltaik und Wärmepumpe die Kosten senken?

Für die Komplettausstattung mit einer Wärmepumpe mit PV und Speicher kommt also eine recht ansehnliche Summe zusammen. Da ist es interessant zu sehen, wie hoch die Einsparungen dann im laufenden Betrieb sind.

• Die PV-Anlage in diesem Beispiel hat 8 kWp. Damit erzeugt sie etwa 8.000 kWh im Jahr.
• Die vierköpfige Familie, die das Einfamilienhaus mit 100 qm bewohnt, hat einen Stromverbrauch von etwa 4.000 kWh.
• Die Wärmepumpe benötigt etwa 3.000 kWh.
• Dank des Speichers können etwa 70 Prozent der 8.000 erzeugten kWh selbst verbraucht werden. Das sind etwa 5.600 kWh.
• Die Vergütung für die übrige Überschusseinspeisung beträgt 8,6 Cent pro Kilowattstunde, also 2.400 kWh * 0,086 Euro = 206,40 Euro.

• Es müssen noch etwa 2.400 kWh zugekauft werden, um den Strombedarf von Familie und Wärmepumpe zu decken. Das kostet, Stand Oktober 2022, etwa 0,54 Cent * 2.400 kWh = 1.296 Euro.

• Hinzu kommen die Stromgestehungskosten für die 8.000 selbst erzeugten Kilowattstunden: 0,08 Euro * 8.000 kWh = 640 Euro.

Die Heizkosten einer Wärmepumpe steigen stetig. | Grafik: co2online.de

Rechenbeispiele zu verschiedenen Szenarien

Wärmepumpe mit Photovoltaik und Speicher (70 % Eigenverbrauch)

- 640 Euro Stromgestehungskosten

+ 206,40 Euro Einspeisevergütung (2.400 kWh * 0,086 Euro)

- 1.296 Euro zugekaufter Netzstrom

+ 3.024 Euro Ersparnis durch eingesparten Netzstrom

= 1.294 Euro Ersparnis pro Jahr

Wärmepumpe mit Photovoltaik ohne Speicher (30 % Eigenverbrauch)

- 640 Euro Stromgestehungskosten

+ 481,6 Euro Einspeisevergütung (5.600 kWh * 0,086 Euro)

- 3.024 Euro zugekaufter Netzstrom

+ 1.296 Euro Ersparnis durch eingesparten Netzstrom

= 1.886,40 Euro Stromkosten pro Jahr

Wärmepumpe ohne Photovoltaik

- 0 Euro Stromgestehungskosten

+ 0 Euro Einspeisevergütung

- 3.780 Euro Stromkosten (7.000 kWh * 0,54 Cent)

+ 0 Euro Ersparnis durch eingesparten Netzstrom

= 3.780 Euro Stromkosten pro Jahr

In diesem – stark vereinfachten – Rechenbeispiel zeigt sich, dass sich bei den aktuell sehr hohen Strompreisen eine Wärmepumpe nur rechnet, wenn sie mit einer Photovoltaikanlage und einem Stromspeicher kombiniert wird. Denn dann findet eine Amortisation in weniger als 20 Jahren statt. Sowohl ohne Speicher, und erst recht ganz ohne Photovoltaik, wird die Anschaffung ein Minusgeschäft.

• Zum Vergleich: Was kostet eine Gasheizung für das 100 qm große, durchschnittliche Einfamilienhaus pro Jahr? Laut dem Vergleichsportal Verivox kostet im Oktober 2022 eine kWh Gas 20,45 Cent. Ein durchschnittliches Einfamilienhaus verbraucht 160 kWh Gas pro Jahr und Quadratmeter – also 16.000 kWh bei dem Haus mit 100 qm. Die Kosten liegen also bei 3.920 Euro. Hinzu kommt der CO2-Preis von etwa 100 Euro pro Jahr (2022, steigend). Eine Gasheizung würde Sie also rund 4.000 Euro pro Jahr kosten. Somit ist – zum jetzigen Zeitpunkt – jede Wärmepumpen-Variante besser als eine Gasheizung, ob mit oder ohne Photovoltaik.

Förderung von Photovoltaik mit Wärmepumpe

In der Kombination Photovoltaik in Verbindung mit Wärmepumpe ist lediglich die Wärmepumpe direkt förderfähig. Dies ist – bei einer Nachrüstung – über die BEG EM (Einzelmaßnahmen) möglich. Ist der Einbau einer Wärmepumpe hingegen Teil einer umfangreicheren Sanierungsmaßnahme, so wird sie indirekt mit der BEG WG mitgefördert. Die Förderhöhe der Wärmepumpe bewegt sich, je nach Art der Wärmepumpe und potenziellen weiteren Boni, zwischen 25 Prozent und 40 Prozent. Sie beantragen diese Wärmepumpen-Förderung beim BAFA.

Photovoltaikanlagen hingehen werden im Rahmen des EEG (Erneuerbare Energien Gesetz) mithilfe der Einspeisevergütung gefördert. Das bedeutet, für jede ins Netz eingespeiste Kilowattstunde Strom wird eine bestimmte Summe gezahlt, die für 20 Jahre fest ist. Diese Art der Förderung unterstützt allerdings nicht bereits beim Kauf wie andere Fördermaßnahmen, die die Anschaffungskosten reduzieren.

Bei der Anschaffung der Photovoltaikanlage unterstützt lediglich der zinsgünstige KfW-Kredit 270. Dieser umfasst auch zugehörige Kosten für etwa Planung, Projektierung und Installation.

Für Wärmepumpe mit Photovoltaik steht also Förderung in verschiedener Ausführung zur Verfügung. Wichtig ist stets, dass Sie sich vorab bereits gut informieren, um bei der Beantragung der Förderung einer Wärmepumpe mit Photovoltaik keinen Fehler zu machen. Nehmen Sie am besten rechtzeitig Kontakt zu einem Fachbetrieb auf, denn dieser kann Ihnen auch bei den Förderanträgen weiterhelfen.

Wärmepumpe mit Photovoltaik im Altbau

Immer mehr Häuser mit Wärmepumpe ausgestattet. | Grafik: BWP

Zu einer Wärmepumpe mit Photovoltaik im Altbau zeigen die Erfahrungen, dass es einzig mit der Installation beider Systeme nicht getan ist. Vielmehr muss der Gesamtzustand des Altbaus in Gänze beurteilt und möglicherweise angepasst werden. Das bezieht sich zum Beispiel auf die Dämmung, den Zustand des Daches und die Prüfung, ob möglicherweise Denkmalschutz vorliegt.

Da grundsätzlich der Dämmzustand eines Altbaus nicht dem eines hochwärmedämmenden Neubaus entspricht, ist es ratsam, eine effizientere Wärmepumpe zu wählen, also eine mit einer höheren JAZ beziehungsweis einem höheren COP-Wert. Am besten wäre also, die Photovoltaik mit einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe zu kombinieren. Denn sie ist mit einer JAZ von 5 besonders effizient. Grundsätzlich gilt aber, dass alle Wärmepumpen-Systeme immer leistungsfähiger werden und sich daher umso besser für weniger gut gedämmte Altbauten rechnen.

Um eine Photovoltaikanlage mit einer Wärmepumpe im Altbau kombinieren zu können, muss dieser über ein tragfähiges Dach verfügen. Vor allem bei einem Altbau sollte also zuvor die Tragfähigkeit des Daches fachmännisch geprüft werden. Ist sie in Ordnung, so ist eine Aufdach-Montage der Solarmodule zu empfehlen, um die Dachhaut nicht zu beschädigen. Stellt sich hingegen voraus, dass das Dach ohnehin saniert werden muss, so kann direkt die Indach-Montage der Module gewählt werden.

Die Wärmepumpe mit Photovoltaik im Altbau verursacht Kosten. Diese entsprechen jedoch grundsätzlich den weiter oben beschriebenen. Allerdings besteht die Möglichkeit, dass im Vorfeld des Einbaus der Wärmepumpen-Heizung Sanierungs- oder Dämmarbeiten notwendig werden, die weitere Kosten verursachen – allerdings auch langfristig die Heizkosten senken.

Wann lohnt sich eine Wärmepumpe mit Photovoltaik?

Anhand der vorhergehenden Beispielrechnungen lohnt sich eine Wärmepumpe mit Photovoltaik umso mehr, je höher der Eigenverbrauch ist. Dieses Prinzip funktioniert umso besser, je höher die Energiekosten gerade sind. Ein entsprechend hoher Eigenverbrauch des Sonnenstroms vom Dach lässt sich nur mit einem Stromspeicher erreichen.

Eine Wärmepumpe mit Photovoltaik ist also sinnvoll, wenn diese Systeme zudem mit einem Stromspeicher kombiniert werden. Das verursacht zunächst höhere Anschaffungskosten. Hierbei ist aber das Einsparpotenzial auch entsprechend hoch, sodass die höheren Anschaffungskosten sich nach spätestens 20 Jahren amortisieren. In diesem Zeitraum wird dann zudem das Klima erheblich geschont – vor allem, wenn man darauf achtet, dass es sich auch bei dem geringen Stromanteil, der zugekauft werden muss, ebenfalls um Ökostrom handelt.

Die Kombination von Wärmepumpe mit Photovoltaik wird noch effizienter, wenn Sie eine Inverter Wärmepumpe verwenden. Sie passt ihre Heizleistung stufenlos dem häuslichen Bedarf an und arbeitet in weiten Zeiträumen im Teillastbereich. Das bedeutet, dass sie über eine längere Strecke Solarstrom von der PV-Anlage bezieht - das steigert Ihren Eigenverbrauch noch weiter und Sie heizen sparsamer.

Vorteile und Nachteile

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