Die Kombination von Wärmepumpe mit Photovoltaik erhöht den Eigenverbrauch, was die Effizienz beider Systeme gleichermaßen steigert. Dieser Artikel enthält Informationen zu Kosten, zur Wirtschaftlichkeit sowie hilfreiche Tipps zur Kombination von Photovoltaik mit einer Wärmepumpe.
Das Wichtigste zuerst
Was kostet es?
Eine Wärmepumpe in Kombination mit Photovoltaik kostet für eine Einfamilienhaus 30.000 und 50.000 €.
Welche Förderungen gibt es?
Wärmepumpen werden mit bis zu 70% gefördert. Für PV gibt es zinsgünstige Kredite der KfW.
Lohnt es sich?
Die Kombination von Wärmepumpe mit PV lohnt sich bei Neubauten und gut gedämmten Altbauten mit niedrigem Wärmebedarf.
Welche Alternativen gibt es?
Andere Möglichkeiten zum Heizen mit PV sind die Kombination aus Photovoltaik mit Heizstab oder einer Infrarotheizung.
Was kostet eine Wärmepumpe mit Photovoltaik?
Eine Wärmepumpe mit Photovoltaik für ein Einfamilienhaus kostet zwischen 30.000 und 50.000 €. Der Preis für die PV-Anlage liegt im Schnitt zwischen 12.000 und 20.000 €. Die Wärmepumpe kostet durchschnittlich 15.000 bis 25.000 €. Fügen Sie einen PV-Speicher hinzu, steigen die Kosten um 5.000 bis 10.000 €.
| Eigenschaften | Beispiel 1 | Beispiel 2 | Beispiel 3 |
|---|---|---|---|
| PV-Leistung | 10 kWp | 10 kWp | 15 kWp |
| Kosten PV-Anlage | 12.000 - 16.000 € | 12.000 - 16.000 € | 18.000 - 24.000 € |
| Speicherkapazität | - | 10 kWh | - |
| Kosten PV-Speicher | - | 8.000 € | - |
| WP-Leistung | 4 kWh | 4 kWh | 8 kWh |
| Kosten Wärmepumpe | 15.000 - 22.000 € | 15.000 - 22.000 € | 18.000 - 26.000 € |
| Gesamtkosten | 27.000 - 38.000 € | 35.000 - 46.000 € | 36.000 - 50.000 € |
Lohnt sich eine Wärmepumpe mit Photovoltaik?
Die Kombination einer Wärmepumpe mit Photovoltaik lohnt sich für energieeffiziente Häuser. Das gilt für Neubauten und sanierte Altbauten mit geringem Wärmebedarf durch Dämmung. Sind die Voraussetzungen nicht erfüllt, lohnt sich die Systemkombination nicht.
Beispielrechnung
Der Bezug von Strom aus dem öffentlichen Netz kostet etwa 36 Ct/kWh (Stand: Januar 2024). Die Stromgestehungskosten für Photovoltaik liegen bei 5 bis 11 Ct/kWh. Mit diesen Annahmen haben wir das folgende Beispiel konstruiert.
Nehmen wir typisches Einfamilienhaus mit folgenden Daten an:
- Jährlicher Heizwärmebedarf: 20.000 kWh
- Jährlicher Strombedarf Wärmepumpe: 5.000 kWh
- Jährlicher PV-Ertrag: 5.000 kWh
- Gaspreis: 0,10 €/kWh
- Strompreis: 0,36 €/kWh
- PV-Strom: 0,08 €/kWh
Rechnung:
- Heizkosten Gasheizung: 0,10 €/kWh x 20.000 kWh = 2.000 €
- Heizkosten Wärmepumpe mit Strompreis: 0,36 €/kWh x 5.000 kWh = 1.800 €
- Heizkosten Wärmepumpe bei 70% Strompreis + 30% PV-Strom: (0,36 €/kWh x 5.000 kWh x 0,70) + (0,08 €/kWh x 5.000 kWh x 0,30) = 1.260 € + 120 € = 1.380 €
Die Einsparungen beim Betrieb einer Wärmepumpe mit Solarstrom betragen 620 € pro Jahr im Vergleich zu einer Gasheizung und 200 € pro Jahr im Vergleich zu einer mit Netzstrom betriebenen Wärmepumpe.
Jetzt Photovoltaik-Angebote vergleichen und 30% sparen!
Nehmen Sie sich 60 Sekunden Zeit und füllen ein kurzes Formular aus. Wir verbinden Sie mit bis zu fünf geprüften Fachfirmen aus Ihrer Region. Der Vergleich ist für Sie kostenlos und unverbindlich.
Lohnt sich eine Wärmepumpe mit Photovoltaik und Speicher?
Mit einem PV-Speicher erhöhen Sie den Eigenverbrauch deutlich, was sich positiv auf die Wirtschaftlichkeit einer Wärmepumpe mit Photovoltaik auswirkt. Mit einem PV-Speicher können Sie überschüssigen Solarstrom tagsüber speichern und in den Nachtstunden für die Wärmepumpe nutzen. Nachteilig ist der hohe Anschaffungspreis des Stromspeichers von 800 bis 1.000 € pro kWh Speicherkapazität.
Nehmen wir das obere Beispiel und fügen ein PV-Speicher hinzu. Die Stromgestehungskosten für Photovoltaik mit Speicher liegen bei 5 bis 20 Ct/kWh. Damit erhöhen wir den Eigenverbrauch aber auf 70%.
Folgendes wird angenommen:
- Jährlicher Heizwärmebedarf: 20.000 kWh
- Jährlicher Strombedarf Wärmepumpe: 5.000 kWh
- Jährlicher PV-Ertrag: 5.000 kWh
- Speicherkapazität: 5 kWh
- Gaspreis: 0,10 €/kWh
- Strompreis: 0,36 €/kWh
- PV-Strom: 0,13 €/kWh
Rechnung:
- Heizkosten Gasheizung: 0,10 €/kWh x 20.000 kWh = 2.000 €
- Heizkosten Wärmepumpe mit Strompreis: 0,36 €/kWh x 5.000 kWh = 1.800 €
- Heizkosten Wärmepumpe bei 30% Strompreis + 70% PV-Strom: (0,36 €/kWh x 5.000 kWh x 0,30) + (0,13 €/kWh x 5.000 kWh x 0,70) = 540 € + 455 € = 995 €
Mit einem Speicher steigen zwar die Investitionskosten, dafür aber auch die Kosteneinsparungen. Statt 620 € sparen Sie 1.000 € pro Jahr gegenüber einer herkömmlichen Gasheizung. Im Vergleich zu einer mit Netzstrom betriebenen Wärmepumpe sparen Sie 805 € pro Jahr anstatt nur 200 €.
Welche Förderungen gibt es für Wärmepumpe mit Photovoltaik?
Für Wärmepumpe und Photovoltaik sind verschiedene Förderungen erhältlich.
Für Wärmepumpen erhalten Sie einen Zuschuss der Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) von bis zu 70% der förderfähigen Kosten.
Für Photovoltaik und Stromspeicher können Sie den zinsgünstigen Kredit-270 der Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) beanspruchen. Darüber hinaus sind PV-Anlagen seit dem 1. Januar 2023 steuerfrei, so dass Sie beim Kauf keine Mehrwertsteuer zahlen. Wenn Sie Strom in das öffentliche Stromnetz einspeisen, erhalten Sie eine Einspeisevergütung.
Welche Wärmepumpe eignet sich für Photovoltaik?
Grundsätzlich eignen sich alle Wärmepumpen für die Kombination mit Photovoltaik. Wichtig ist ein möglichst geringer Wärmebedarf, damit der Stromverbrauch gering ist. Besonders geeignet sind daher Sole-Wasser- und Wasser-Wasser-Wärmepumpen für Photovoltaik. Diese haben einen höheren Wirkungsgrad und verbrauchen weniger Strom.
| Wärmepumpentyp | Vorteile | Nachteile |
|---|---|---|
| Luft/Wasser-Wärmepumpe | vergleichsweise einfache, kostengünstige Installation; etwas günstigere Anschaffung; aktive Kühlung möglich (optionale Funktion) | Außentemperaturen haben einen direkten Einfluss auf den Wirkungsgrad; Schallemissionen |
| Sole/Wasser-Wärmepumpe | hoher Wirkungsgrad bzw. geringer Stromverbrauch; konstante Temperatur des Erdreichs; minimaler Wartungsaufwand; passive Kühlung möglich (optionale Funktion) | aufwändige Erdarbeiten; hohe Investitionskosten |
| Wasser/Wasser-Wärmepumpe | hoher Wirkungsgrad bzw. geringer Stromverbrauch; konstante Temperatur des Grundwasser; minimaler Wartungsaufwand; passive Kühlung möglich (optionale Funktion) | Brunnenanlage erforderlich; hohe Investitionskosten |
Wie viel Photovoltaik brauche ich für eine Wärmepumpe?
Für eine Wärmepumpe in einem Einfamilienhaus brauchen Sie eine Photovoltaikanlage mit 8 bis 10 kWp, je nach Stromverbrauch der Wärmepumpe. Pro 1.000 kWh Stromverbrauch im Jahr benötigen Sie circa 1 kWp PV-Leistung. Der Stromverbrauch eines Einfamilienhauses beträgt durchschnittlich 4.000 kWh Strom pro Jahr. Eine Wärmepumpe verbraucht 3.000 bis 5.000 kWh Strom im Jahr.
| Eigenschaften | Beispiel 1 | Beispiel 2 | Beispiel 3 |
|---|---|---|---|
| Stromverbrauch Haushalt | 4.000 kWh | 4.000 kWh | 5.000 kWh |
| Stromverbrauch Wärmepumpe | 3.000 kWh | 5.000 kWh | 5.000 kWh |
| Stromverbrauch Gesamt | 7.000 kWh | 9.000 kWh | 10.000 kWh |
| PV-Leistung | 7 kWp | 9 kWp | 10 kWp |
| Speicherkapazität (optional) | 8 kWh | 10 kWh | 12 kWh |
Was sollte ich bei der Planung beachten?
Für den Betrieb einer Wärmepumpe mit Photovoltaik müssen Sie beide Systeme auf Ihre spezifischen Gegebenheiten abstimmen:
- Wärmepumpe: Eignen sich nur für Gebäude mit geringem Wärmebedarf und Heizsystemen mit Vorlauftemperaturen unter 50 °C;
- Photovoltaik: Für den höchstmöglichen Ertrag benötigen Sie eine Ausrichtung nach Süden mit einem Neigungswinkel von 30°. Für eine gleichmäßigere Stromerzeugung empfiehlt sich eine Ost-West-Ausrichtung mit Neigungswinkel von 15 bis 20°.
Für die Planung von Wärmepumpe und Photovoltaik ist die Auslegung der PV-Anlage entscheidend. Sie beeinflusst den Ertrag und die solare Stromeinspeisung der Wärmepumpe, auch im Winter. Die Auslegung sollte auf einer individuellen Berechnung unter Berücksichtigung der Heizlast und des Verbraucherverhaltens der Bewohner beruhen. Dies ist besonders wichtig, wenn Sie eine Wärmepumpe mit PV in einem Altbau installieren.
Kann eine Wärmepumpe vollständig mit Solarstrom betrieben werden?
Der Betrieb einer Wärmepumpe allein mit Photovoltaikstrom ist in Deutschland nicht möglich. Der Grund ist einfach: Die Wärmepumpe läuft im Winter auf ihrem Höhepunkt und verbraucht in dieser Zeit den meisten Strom. Eine Photovoltaikanlage hingegen erzeugt den größten Teil ihres Solarstroms in den Sommermonaten, also außerhalb der Heizperiode. Im Winter reicht die Leistung der Photovoltaikanlage nicht aus, um die Wärmepumpe durchgängig mit Solarstrom zu versorgen.
Wie funktioniert eine Wärmepumpe mit Photovoltaik?
Das Funktionsprinzip aus Wärmepumpe und Photovoltaik ist recht einfach: Photovoltaik wandelt Sonnenstrahlung in Strom um, dieser wird dann zum Betrieb der Wärmepumpe genutzt.
Der Prozess sieht im Detail so aus:
- Aufnahme der Sonnenenergie: Solarmodule absorbieren die Sonnenenergie von der Sonne. Sie werden auf dem Dach oder einer anderen Fläche angebracht. Diese Module haben Solarzellen, die das Sonnenlicht in Gleichstrom (DC) umwandeln;
- Umwandlung in Wechselstrom: Der Solarstrom wird an einen Wechselrichter weitergeleitet. Der Wechselrichter wandelt den Gleichstrom in Wechselstrom (AC) um. Der Wechselstrom wird von Haushaltsgeräten und der Wärmepumpe genutzt;
- Energieverteilung: Der Wechselstrom wird über den elektrischen Schaltkasten im Gebäude verteilt. Überschüssige Energie wird für die Wärmepumpe genutzt oder für den späteren Gebrauch in einem PV-Speicher gespeichert. Ist dies nicht möglich, wird der Solarstrom in das öffentliche Netz eingespeist;
- Wärmepumpenbetrieb: Die Wärmepumpe verbraucht elektrische Energie aus der Photovoltaikanlage. Sie entzieht einer Wärmequelle Wärme und hebt sie anhand von Strom auf eine höhere Temperatur an. Wärmepumpen nutzen Luft, Wasser oder geothermische Energie als Wärmequelle;
- Wärmeübertragung: Die Wärmepumpe besteht aus vier Hauptkomponenten: einem Verdampfer, einem Kompressor, einem Verflüssiger und einem Expansionsventil:
- Im Verdampfer nimmt das Kältemittel Wärme aus der Umgebung auf, wird erhitzt und verdampft;
- Der Verdichter erhöht dann den Druck und die Temperatur des Kältemittels;
- Anschließend wird es zum Verflüssiger geleitet, wo es die Wärme an das Heizsystem abgibt und kondensiert;
- Das Kältemittel wird dann durch das Expansionsventil entspannt, bevor es zum Verdampfer zurückkehrt, um den Kreislauf erneut zu beginnen.
- Heizung und Warmwasserbereitung: Die Wärmepumpe erzeugt Wärmeenergie zum Heizen und/oder zur Warmwasserbereitung. Es gibt auch die Möglichkeit zur Speicherung der Wärmeenergie mittels Pufferspeicher.
Welche Vor- und Nachteile hat die Kombination aus Wärmepumpe und Photovoltaik?
Die Kombination aus Wärmepumpe und Photovoltaik erfordert eine hohe Anfangsinvestition. Diese Investition rentiert sich auf lange Sicht, denn Sie reduzieren Ihre Betriebskosten erheblich. Zudem machen Sie sich unabhängiger von Energieversorgern und Energiepreisschwankungen.
| Vorteile von Wärmepumpe und Photovoltaik | Nachteile von Wärmepumpe und Photovoltaik |
|---|---|
| reduzierte Betriebskosten | hohe Investitionskosten für Anschaffung und Installation |
| autonome Stromerzeugung und -nutzung | hoher Bedarf an Installationsfläche |
| Unabhängigkeit von Energieversorgern | |
| keine CO₂-Emissionen | |
| staatliche Förderungen |
Welche Alternative gibt es zur Wärmepumpe mit Photovoltaik?
Die Kombination aus Wärmepumpe mit Photovoltaik ist die beliebteste Kombination zum Heizen mit Photovoltaik. Andere Möglichkeiten sind die Kombination aus Photovoltaik mit Heizstab oder einer Infrarotheizung. Alternativ ist eine Warmwasserbereitung mit Photovoltaik möglich.
PV-Angebote vergleichen und bis zu 30% sparen
Füllen Sie das untere Formular aus und erhalten bis zu fünf Angebote von qualifizierten und geprüften Fachunternehmen für Photovoltaik aus Ihrer Region - kostenlos und unverbindlich. Es dauert nur zwei Minuten. Durch den Vergleich sparen Sie beim Kauf bis zu 30%.