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Sonnenenergie und Wärmepumpen

Die Kombination von zwei umweltfreundlichen Technologien schont die Ressourcen des Planeten und spart Energie und senkt außerdem die laufenden Kosten. Bleibt natürlich die Frage, ob Photovoltaik oder Solarthermie die bessere Alternative ist.

Situation 1: Eine Photovoltaikanlage ist bereits vorhanden. Lohnt es sich eine Wärmepumpe anzuschaffen?

Bei dieser Konstellation kommt es auf das Baujahr der Anlage an. Wenn die Photovoltaik Anlage zwischen dem 01.01.2009 und 31.03.2012 in Betrieb genommen wurde, gibt es eine Vergütung für den Eigenverbrauch. Ihre Höhe hängt vom Anteil des Eigenverbrauchs ab. Wer weniger als 30% des erzeugten Solarstroms selbst verbraucht, bekommt weniger, als bei einem höheren Anteil. Hier lohnt sich eine Wärmepumpe immer, denn ohne deren Verbrauch ist die 30%-Grenze kaum zu überwinden.

Wenn die Anlage nach dem Stichtag 31,03,2012 in Betrieb ging, aber vor dem 31,12,2015 bekommt keine Vergütung des Eigenverbrauchs. Der Wärmepumpentarif ist in der Regel recht günstig ist, liegt aber meist über der Einspeisevergütung. Der Kauf einer Wärmepumpe ist daher durchaus sinnvoll.

Ab 2016 ist für den Eigenverbrauch eine EEG-Umlage fällig. Damit ist es weitgehend sinnlos eine Wärmepumpe anzuschaffen, um den Eigenverbrauch zu erhöhen. Im Rahmen von Sanierungsmaßnahmen kann die Kombination aus Wärmepumpe und Photovoltaik allerdings einen Vorteil bringen. Die Überlegungen sind identisch mit denen bei der Situation 2.

Situation 2: Zu einer vorhandenen Wärmepumpe soll eine Photovoltaikanlage angeschafft werden beziehungsweise es ist die Anschaffung beider Komponenten geplant.

Diese Konstellation macht ökonomisch nur Sinn, wenn sie dazu dient, das Haus auf einen Niedrigenergiehaus-Standard zubringen. Die EnEV 2016 bezieht sich auf den Primärenergiebedarf, Wärme und Strom aus erneuerbaren Energien, dazu zählt auch die Solaranlage wird nicht mit eingerechnet. Es ist daher möglich, dass ein Haus einen Niedrig-Energiestandard erreicht, der zu Fördermitteln berechtigt, welcher ohne Wärmepumpe nur mit sehr aufwendigen Dämmmaßnahmen möglich wäre. Dies muss ein Fachmann aber im Einzelfall durchrechnen.

Wenn es in erster Linie darum geht, die Umwelt zu entlasten, ist eine Entscheidung für einen 100%-Ökostrom Wärmepumpentarif sinnvoll. Es muss nicht der Strom vom eigenen Dach sein, wenn Hausherren eine Wärmepumpe ökologisch betreiben möchten.

Situation 3: Wärmepumpe und Solarthermie

Generell bieten sich 3 Optionen an, wie sich Sonnenwärme und Wärmepumpe kombinieren lassen.

Option 1: Unterstützung der Solarheizung durch Wärmepumpe

Wenn das Dach eine südliche Ausrichtung hat und einer großen Kollektorfläche Platz bietet, ist zusammen mit einem großzügig dimensionierten Solarspeicher fast eine ganzjährige Versorgung des Hauses mit Wärme für die Raumheizung und die Warmwasserversorgung möglich. In den hiesigen Breitengraden ist aber eine 100 % Solardeckung im Winter kaum möglich. Für die kalte Jahreszeit ist daher ein Zuheizen mit einer Wärmepumpe sinnvoll. Für diesen Zweck sind Erd- oder Grundwasserwärmepumpen geeignet.

Luft-Wärmepumpen sind als Zusatzheizung nicht zu empfehlen. Bei niedrigen Außentemperaturen haben Luftwärmepumpen einen sehr niedrigen Wirkungsgrad. In der Regel übernimmt bei diesen Modellen ein elektrischer Heizstab die Wärmezufuhr bei großer Kälte. In Kombination mit Solarthermie ist eine Luftwärmepumpe uninteressant, da diese genau dann für Wärme sorgen muss, wenn es sehr kalt ist und die Solaranlage daher nicht ausreicht.

Option 2: Wirkungsgrad der Solaranlage erhöhen

Die Wärme der Solaranlage dient als Wärmelieferant der Wärmepumpe. Wärmequellen wie Luft, Grundwasser oder Erdreich sind nicht erforderlich. Selbst im Winter ist das Temperaturniveau im Solarspeicher höher als das des Grundwassers oder des Erdreichs. Das Wasser im Speicher ist auch deutlich wärmer als die Umgebungsluft. Die Nutzung der Wärme des Solarspeichers ist daher sinnvoll, denn der Wirkungsgrad einer Wärmepumpe ist umso besser, je höher das Temperaturniveau ist.

Tatsache ist: Wärme bewegt sich immer von einem warmen Ort zu einem kalten. Je höher die Temperaturdifferenz ist, umso stärker ist der Wärmestrom. Im Winter entstehen in den Modulen auf dem Dach keine Temperaturen, die deutlich über denen des Solartanks liegen. Daher fließt keine Wärme in den Tank. Wenn eine Wärmepumpe die Wärme des Tanks nutzt, um einen Heizkreislauf zu betreiben oder warmes Wasser für den Gebrauch zu erzeugen, sinkt der Temperatur im Solartank. So entsteht ein Wärmegefälle zwischen dem Dachmodul und dem Tank. Die Anlage liefert auch bei niedrigen Außentemperaturen Wärme.

Option 3: Wechselnde Aggregatzustände nutzen (latente Wärme)

Diese Anlagen kommen mit sehr kleinen Solartanks aus, denn sie nutzen als Energiespeicher den Übergang zwischen Aggregatzuständen. Um beispielsweise Eis von 0° C zu Wasser von 0° C zu schmelzen, ist genauso viel Wärme nötig, wie wenn die gleiche Menge Wasser von 0° C auf 80° C erhöht wird. Bei diesem System entzieht eine Wärmepumpe dem Speicher solange Energie, bis der Inhalt erstarrt. Die Solaranlage führt Wärme hinzu, um das Eis zu schmelzen.

Ein sogenannter Latenteiswärmespeicher kann beispielsweise in 320 Litern so viel Energie speichern wie ein herkömmlicher 2.500-Liter-Solartank. Diese Lösung ist besonders für Häuser interessant, in denen es an Platz mangelt, um einen großen Speicher unterzubringen.

Fazit: Die Kombination von Sonnenenergie und Wärmepumpe ist eine sinnvolle Lösung. In der Regel ist es besser, Solarthermie statt Photovoltaik für diesen Zweck einzusetzen.

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