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Photovoltaik und Wärmepumpe

Photovoltaik und Wärmepumpe – eine sinnvolle Kombination 

Eine Photovoltaik-Anlage ist eine wirtschaftlich und umweltfreundlich sinnvolle Anschaffung. Es wird sogar noch besser, indem Du so viel wie möglich Deinen eigenen Solarstrom selbst nutzt. Das geht ganz hervorragend wenn Du Deine Photovoltaik-Anlage mit einer Wärmepumpe kombinierst. 

Eine Wärmepumpe arbeitet mit elektrischer Energie, um die Wärme in der Umgebung auf ein höheres Niveau zu bringen. Durch Verdichten kann eine Wärmepumpe aus 1 Kilowattstunde Strom, 3 – 4 Kilowattstunden Wärme erzeugen.  Mit Deiner Photovoltaik-Anlage kannst Du einen Teil dieser Energie abdecken. 

Wärmepumpe mit Solarstrom – Ein Gewinner-Team! 

Zum einen werden durch die Nutzung des Solarstroms die Betriebskosten Deiner Wärmepumpe gesenkt. Der Strom aus der Photovoltaikanlage ist deutlich günstiger als der gekaufte aus der Steckdose. Einfach gesagt sinken Deine Heizkosten durch die Nutzung von Solarstrom in Kombination mit einer Wärmepumpe. 

Zum anderen wird die Rentabilität Deiner Photovoltaikanlage erhöht, denn der Eigenverbrauch von Solarstrom ist wirtschaftlicher als das Einspeisen. Lieber 28 Cent pro Kilowattstunde gespart, wie 8 Cent pro Kilowattstunde für das Einspeisen. 

Es geht also darum möglichst viel Solarstrom Deiner Wärmepumpe zur Verfügung zu stellen. Folgende Faktoren spielen dabei eine Rolle: 

  • Wie groß ist Deine Photovoltaik-Anlage 
  • Ausrichtung Deiner Photovoltaikanlage 
  • Wärmebedarf Deines Gebäudes 
  • Dämmung Deines Gebäudes 
  • Was kann der Wechselrichter an Leistung und Schnittstellen 
  • Wie groß ist Dein Pufferspeicher 
  • Vorlauftemperatur 
  • Temperatur im Pufferspeicher 
  • Kommt ein Stromspeicher zum Einsatz 
  • Welche Leistung hat Dein Speicher 
  • Typ, Größe und Effizienz der Wärmepumpe 

Steigere die Effizienz Deiner PV-Anlage und Wärmepumpe

Umso besser alle Faktoren aufeinander abgestimmt sind, je wirtschaftlicher das gesamte System. Dabei spielt sowohl die Vorlauftemperatur als auch die Temperatur im Pufferspeicher eine große  Rolle, denn umso niedriger die Vorlauftemperatur, desto weniger muss die Wärmepumpe arbeiten. 

Der Pufferspeicher dient gleichzeitig als Speicher für die Solarenergie. Wird hier die Wassertemperatur bei verfügbarem Solarstrom möglichst hoch aufgeheizt, kann die Wärmepumpe ausgeschaltet bleiben, solange die Temperatur im Pufferspeicher höher ist als die Vorlauftemperatur. 

Die Größe der Wärmepumpe ist auch ein wichtiger Punkt. Entscheide Dich ggf. für  eine kleinere Wärmepumpe, wenn die berechnete Heizlast zwischen zwei Modellen liegt. Die maximale Heizlast wird so gut wie nie benötigt und wenn dann in der Nacht. Eine kleinere Wärmepumpe hat automatisch einen höheren Deckungsanteil durch Solarstrom. 

Next level – PV-Anlage mit Strom-Speicher und Wärmepumpe 

Wie erreiche ich das Maximum an Unabhängigkeit, Kosteneinsparung und Nachhaltigkeit? Oftmals wird Strom benötigt wenn die Sonne mal nicht scheint. Das ist vor allem Nachts der Fall. Welche Möglichkeiten gibt es um die Wärmepumpe möglichst oft und viel mit Solarstrom zu bedienen? Es stehen hier unterschiedliche Möglichkeiten zur Wahl: 

SG-Ready 

Die Abkürzung steht für Smart Grid, also intelligentes Netz. Es handelt sich um eine Schnittstelle bzw. Eingang an der Wärmepumpe. Weiter handelt es sich um einen Standard bzw. ein Label, das Wärmepumpenhersteller beantragen können. Technisch gesehen ist es eine schwellwertbasierte Lösung, die das Ansteuern der Wärmepumpe durch den PV-Wechselrichter oder einen Smart-Meter ermöglicht, sofern ein potenzialfreier Kontakt an den Geräten besteht. Diesen potenzialfreien Kontakt kann man ganz einfach programmieren. Immer wenn die PV-Anlage mehr Strom produziert als gerade benötigt wird, erhält die Wärmepumpe ein Signal. Dann arbeitet die Wärmepumpe und macht aus Solarstrom Wärme. Diese Wärme kannst Du im Pufferspeicher oder in Deinem Gebäude speichern.  

EEBus 

Ist eine auf Standards und Normen basierte Kommunikationsschnittstelle, die jedes Gerät und jede technische Plattform unabhängig von Hersteller und Technologie frei nutzen kann. EEBUS verfolgt dabei das Ziel Energieversorgern und Haushalten den Austausch von Anwendungen und Diensten zur Erhöhung der Energieeffizienz zu ermöglichen. Konkret steht EEBUS für eine gemeinsame und herstellerübergreifende Sprache für Energiemanagement im Internet of Things. Hersteller können die EEBUS-Spezifikationen frei nutzen. 

Das Ziel ist, dass Energieversorger, Haushalte und energierelevante Geräte miteinander Daten austauschen können, um die gesamte Energieeffizienz zu erhöhen. Nur damit kann das Potenzial intelligenter Haushalte und Stromnetze wirklich realisiert werden. Für Unternehmen bietet die branchenübergreifende Kommunikation die Möglichkeit, neue Produkte, Dienstleistungen und Geschäftsmodelle zu entwickeln. 

Die Entwicklung von EEBUS wird von der EEBUS Initiative vorangetrieben. Die Mitglieder des Vereins definieren zusammen, basierend auf identifizierten Marktbedürfnissen, konkrete branchenübergreifende Anwendungsszenarien für energierelevante Geräte, die dann im Rahmen des EEBUS als Anwendungsfälle standardisiert werden. Um die Implementierung und Entwicklung von interoperablen Produkten und Dienstleistungen zu ermöglichen, standardisiert EEBUS auch die dafür notwendigen technischen Spezifikationen. 

Künftige Systeme der elektrischen Energieversorgung werden stärker von volatilen Quellen wie Wind oder Sonnenenergie geprägt und dezentraler organisiert sein als heute. Diese Entwicklung wird einen intensiveren Informationsaustausch in Form von intelligenten Stromnetzen zwischen allen Teilnehmern erforderlich machen. Insbesondere Privathaushalte werden dabei aktivere Rollen als bisher einnehmen. Derzeit diskutierte Möglichkeiten sind unter anderem: 

  • Sie treten nicht nur als Verbraucher, sondern auch als Erzeuger auf, z. B. mit eigenen Photovoltaikanlagen oder Blockheizkraftwerken. Diese Erzeugungsanlagen sind eventuell als virtuelle Kraftwerke organisiert. Das schließt die Möglichkeit ein, den benötigten Strom von vornherein vorzugsweise lokal zu erzeugen und damit zur Netzentlastung beizutragen. 
  • Sie stellen die Akkukapazität ihrer am Netz hängenden Elektrofahrzeuge als Puffer für den Ausgleich kurzfristiger Produktions- und Verbrauchsschwankungen zur Verfügung oder sie laden das Fahrzeug mit selbsterzeugtem Strom. 
  • Sie richten ihren Verbrauch an der aktuellen Stromerzeugung aus, indem der Betrieb leistungsstarker Verbraucher in Zeiten großen Stromangebots verlagert wird. Für diese Lastverschiebung eignen sich alle Haushaltsgeräte, deren Betriebszeitpunkte ohne Funktionseinbuße variiert werden können, z. B. Wärmepumpen, Kältegeräte, Spülmaschinen etc. Laut der BDEW-Jahresstatistik aus dem Jahre 2009 entfallen rund 80 % des häuslichen Stromverbrauchs auf diese Kategorie. Nach einer Studie würden solche Verlagerungen auch vom Nutzer akzeptiert. Indem der Energieversorger mit variablen Tarifen den Strombezug bei großem Angebot und/oder geringer Netzauslastung verbilligt, schafft er den Anreiz für die Lastverschiebung. 

All diese Szenarien setzen voraus, dass sämtliche Teilnehmer untereinander Informationen zum Energiemanagement austauschen können: 

  • Lokal können sich alle zum Haushalt gehörenden Erzeuger und Verbraucher untereinander über Produktions- und Verbrauchswerte, Lastgänge und Prognosen etc. verständigen und ihre Betriebszustände aufeinander abstimmen. 
  • Zwischen Energieversorger und Haushalt findet ein bidirektionaler Austausch u. a. von Tarifinformationen und Messwerten statt, der weitgehend automatisiert und ohne persönliches Eingreifen des Nutzers erfolgt. 

Quelle EEBus Wikipedia 

EMS  Energiemanagementsystem 

Eine weitere Möglichkeit die PV-Anlage und Wärmepumpe sowie andere Verbraucher wie zum Beispiel das Elektroauto oder Haushaltsgeräte intelligent miteinander zu vernetzen ist die Anwendung eines Energiemanagementsystems, kurz EMS, oder Smart Home System. Das sind oftmals gute aber auch sehr aufwendige und kostspielige Lösungen, die meist im gehobenen Neubau zum Einsatz kommen. Der Markt bietet hier eine sehr große Produktpalette. Eine spezielle Software sorgt für eine gezielte Steuerung unter Berücksichtigung bestimmter Lastprofile und Wetterprognosen. Das EMS bewertet selbstständig den idealen Einsatz von Solarstrom, sodass möglichst wenig Netzstrom zugekauft werden muss.  Mittels einer App kann aber je nach Bedarf aktiv eingegriffen werden. Beispielsweise soll das Auto jetzt geladen werden, obwohl die Sonne gar nicht scheint. 

Die Steuerung erfolgt nach einer vorgegebenen oder programmierten Hierarchie: 

Erste Hierarchie: Wenn Solarstrom da ist, dann immer den entsprechenden Verbraucher mit Solarstrom bedienen. 

Zweite Hierarchie: Wenn Solarstrom übrig ist, dann im Strom-Speicher einlagern oder die Wärmepumpe soll angehen und Wärme produzieren die dann im Pufferspeicher eingelagert wird. 

Dritte Hierarchie: Ist der Stromspeicher voll, dann Wärmepumpe an. 

Vierte Hirarchie: Solarstrom ist übrig, Speicher ist voll, Pufferspeicher ist aufgeheizt, jetzt Einspeisung ins Netz. 

Diese Hierarchien können beliebig mit anderen Verbrauchern (Elektro-Auto, Heizstab, Pool-Heizung, …) und sogar Erzeugern (BHKW, Windrad, …) erweitert werden. 

Fazit 

Unter guten Rahmenbedingungen kannst Du bis zu 50% von Deinem Strombedarf für Haushalt und Wärmepumpe mit Solarstrom aus Deiner Photovoltaik-Anlage abdecken. Nimmst Du noch einen entsprechenden Stromspeicher in das System mit auf, sind sogar bis zu 80% Abdeckung über Solarstrom möglich. Hierbei ist allerdings zu erwähnen, dass der Strom aus dem Speicher deutlich teurer ist, als der direkte Solarstrom ohne Zwischenspeicherung. Ein Speicher steigert die Unabhängigkeit und verschlechtert die Wirtschaftlichkeit. Eine Ausnahme ist hier die KfW-Förderung beim Standard 40 Plus. Hier ist ein Speicher Pflicht und er wird auch großzügig gefördert. 

Deine Wärmepumpe mit Strom aus Deiner Photovoltaikanlage zu kombinieren unterstreicht einen  nachhaltiger Lebensstil und hilft Dir Deine Stromkosten im Griff zu behalten. Melde Dich bei uns für eine individuelle Beratung.