Eine Wärmepumpe erhöht den prozentualen Eigenverbrauch einer PV-Anlage im Wohnbereich um rund 10 %. Die Erhöhung des prozentualen Eigenverbrauchs bringt den Nutzern finanzielle Vorteile in der Größenordnung von 80 – 120 €/Jahr: umgerechnet 8 bis 20 % des Durchschnittsverbrauchs (Fallstudie mit einer PV-Anlage von 5 kWp und einem 250-Liter-Tank, berechnet mit einem Strompreis von 0,293 Euro/kWh und einer Einspeisevergütung von 0,078 Euro/kWh).
Die Kombination aus Wärmepumpe und Solarmodulen (PV) ist eine hervorragende Energiespargelegenheit. Die Wärmepumpe kann dank der PV-Anlage teilweise mit kostenlosem Strom betrieben werden. In diesem Abschnitt wird eine interne Fallstudie von Daikin zitiert, die aufzeigt, wie viel bei der Kombination einer Wärmepumpe mit PV-Technik eingespart werden kann.
Wärmepumpen und PV
PV-Module erzeugen Strom durch die Umwandlung von Solarenergie für zwei wesentliche Ziele:
Dieser Strom kann im Haushalt eingesetzt werden und reduziert so die Stromrechnung am Monatsende (Eigenverbrauch)
- Er kann gegen Gebühr ins Netz abgegeben werden (Einspeisevergütung).
Einspeisevergütungen sind ein politisches Instrument zum Fördern von Investitionen in die Photovoltaik, da den Nutzern ein über dem Marktwert liegender Preis für Abgaben an das Stromnetz angeboten wird. Da der PV-Markt reift, wird dieser Anreiz weniger stark benötigt, und die Einspeisevergütungen sinken in vielen europäischen Ländern. Dies bedeutet, dass ein höherer Eigenverbrauch immer wichtiger wird, damit man optimal von der PV-Montage profitiert. Die Gewinnung von Heizung und Warmwasser mit einer Wärmepumpe anstelle von Gas bietet sich dafür an. Sie verlagert den Verbrauch weg von Gas hin zu (teilweise kostenlosem) Strom.
Im Allgemeinen wird ein Haus nur während der Winter- und Nebensaison beheizt, wohingegen PV- Module im Sommer den meisten Strom erzeugen. Wärmepumpen dagegen dienen auch zum Aufheizen eines Warmwasserspeichers für Duschen und Bäder. Die Nachfrage nach Warmwasser bleibt das ganze Jahr über stabil. Darüber hinaus kann die Zeit der täglichen Aufheizung des Speichers optimiert werden. Haushalte mit PV-Modulen sollten sie um die Mittagszeit einplanen, wenn in der Regel viel PV- Leistung verfügbar und der Strombedarf im Haushalt gering ist. Auf diese Weise nutzt die Wärmepumpe Sonnenenergie, wenn sie vorhanden ist. Die Vorbereitung von kostenlosem Warmwasser ist interessanter als der Export verfügbarer Solarenergie in das Netz zu ungünstigen Einspeisevergütungen.
Zweitens kann der mit der Wärmepumpe gekoppelte Warmwasserspeicher als „Energiebatterie“ fungieren. Überschüssige Sonnenenergie kann zusätzliches Warmwasser produzieren über den normalen Haushaltsbedarf hinaus und so Energie zur späteren Verwendung speichern.
Die Daikin-Wärmepumpen verfügen über optimierte Algorithmen, die die Nutzung überschüssiger Sonnenenergie ausreizen.
Fallstudie
Eine Daikin-Fallstudie zeigt die Auswirkungen des Einbaus einer Wärmepumpe mit PV-Optimierung. Sie wurde im Juni 2022 in Belgien durchgeführt und bestand aus einer Daikin-Altherma-Wärmepumpe mit 250-Liter-Tank und einer PV-Anlage von 5 kWp.
Da die Einspeisevergütungen sinken, kann der Nutzen der PV nur durch Erhöhung der Eigenverbrauchsquote optimiert werden. Als Eigenverbrauchsquote wird der Prozentsatz der gesamten PV-Erzeugung bezeichnet, der vom Haushalt genutzt und somit nicht ins Netz exportiert wird.
Die Gleichung für den Eigenverbrauch lautet:
Eigenverbrauch = (Gesamtproduktion - Einspeisung)
Gesamtproduktion
In dieser Fallstudie wurde die Eigenverbrauchsquote auf zwei Arten gesteigert:
Durch höheren Stromverbrauch mittels Warmwasserbereitung mit einer Wärmepumpe anstelle des Gaskessels und damit geringere Stromangabe an das Netz;
Durch Speicherung überschüssiger Energie im Warmwasserspeicher, indem dessen Temperatur um weitere 10 °C erhöht wird, wenn die PV verfügbar ist. So wird Wärmeenergie im Tank gespeichert. Im Endeffekt muss dadurch später, wenn PV-Energie vielleicht nicht verfügbar ist, weniger Strom aus dem Netz entnommen werden.
Das Testgelände zeigt eine sehr deutliche Verbesserung der Eigenverbrauchsquote: von 33 % ohne Wärmepumpe auf 40 % mit Wärmepumpe und deren PV-Optimierungsalgorithmus im Juni 2022. Wenn diese Ergebnisse über ein ganzes Jahr hochgerechnet werden, können 35 % bis 50 % der für die Warmwasserbereitung benötigten Energie durch kostenlosen PV-Strom gedeckt werden. Bei den Strompreisen des Junis 2023 führt das zu Energieeinsparungen von 90 bis 120 Euro allein für die Warmwasserbereitung. Das ist deutlich mehr als die 23 Euro, die durch die Abgabe des überschüssigen Stroms ins Netz hätten gewonnen werden können. Wenn man auch Raumheizung und/oder sogar Kühlung in Betracht zieht, sind die Energieeinsparungen noch höher.
Fazit
Eine Wärmepumpe erhöht den prozentualen Eigenverbrauch einer PV-Anlage im Wohnbereich um rund 10 %. Der finanzielle Nutzen liegt in der Größenordnung von 80 – 120 €/Jahr (Fallstudie berechnet mit 0,293 Euro/kWh für den Stromverbrauch und einer Einspeisevergütung von 0,078 Euro/kWh).
Näheres zur Fallstudie und eine genauere Beschreibung der Wärmepumpenoptimierung finden Sie im vollständigen Artikel auf Englisch.