Klimafreundliche Energie: Wie Wärmepumpen und Photovoltaik auch im Rahmen von Mieterstromprojekten harmonieren

Die Kombination von Wärmepumpen mit Photovoltaikanlagen (PV) bietet eine effiziente und umweltfreundliche Lösung für die Energieversorgung von Gebäuden. Durch die Nutzung von Solarstrom zur Betreibung der Wärmepumpe kann sowohl der PV-Eigenverbrauch gesteigert als auch der CO₂-Ausstoß reduziert werden. In diesem Blogbeitrag beleuchten wir die Funktionsweise von Wärmepumpen, die verschiedenen Arten und ihre Kombinationsmöglichkeiten mit PV-Anlagen und Mieterstrom sowie die Vorteile und Herausforderungen dieser Technologie.

Wärmepumpen: Effiziente Nutzung von kostenloser Umweltwärme

Wärmepumpen nutzen die Umgebung (Luft, Wasser oder Erde) als Energiequelle, um daraus Wärme zu gewinnen und in nutzbare Heizenergie umzuwandeln. Diese kostenlose Umweltenergie steht das ganze Jahr über zur Verfügung. Für den Betrieb benötigen Wärmepumpen elektrische Energie, um den Kältemittelkreislauf – oder genauer gesagt, den Kompressionsprozess des Kältemittels anzutreiben. Dieser geschlossene Kreislauf besteht aus vier Schritten, die sich kontinuierlich wiederholen. Dank der Nutzung von Umweltwärme können Wärmepumpen mehr Energie bereitstellen, als sie verbrauchen, was sie zu einer besonders effizienten Heizlösung macht. Mit einem Wirkungsgrad, der bis zu 5 Mal höher ist als bei anderen Heizsystemen, gelten Wärmepumpen als besonders energieeffizient.

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Effizienz von Wärmepumpen im Sommer und im Winter

Übrigens - auch im Winter funktioniert der Kältemittelkreislauf: Selbst bei niedrigen Temperaturen in der Umgebung ist noch genug Wärme vorhanden, um das Kältemittel im ersten Schritt des Kreislaufs zum Verdampfen zu bringen und die Wärmepumpe zuverlässig arbeiten zu lassen. Allerdings nimmt die Effizienz mit sinkenden Temperaturen ab.

Wärmepumpen sind bekannt für ihre Effizienz beim Heizen und die Bereitstellung von Warmwasser. Doch kaum jemand weiß, dass sie auch eine praktische Kühlfunktion bieten können. Im Sommer können viele Wärmepumpen die Raumtemperatur durch eine Umkehrung ihres Heizprozesses senken. Diese aktive Kühlfunktion ist vor allem bei Luft-Wasser-Wärmepumpen möglich. Dabei kann die Raumtemperatur um bis zu 3 °C gesenkt werden, was an heißen Tagen für ein angenehmes Raumklima sorgt.

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Arten von Wärmepumpen und ihre Kombinierbarkeit mit Photovoltaik

Es gibt verschiedene Arten von Wärmepumpen. Zu den bekanntesten gehören:

• Luft-Wasser-Wärmepumpen: Nutzen die Umgebungsluft als Wärmequelle.
• Sole-Wasser-Wärmepumpen: Entziehen dem Erdreich Wärme mittels Erdkollektoren oder Erdsonden.
• Wasser-Wasser-Wärmepumpen: Nutzen Grundwasser als Wärmequelle.

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Alle diese Wärmepumpenarten können mit Photovoltaikanlagen kombiniert werden, um den benötigten Strom für den Betrieb der Wärmepumpe bereitzustellen. Besonders vorteilhaft ist die Kombination mit Luft-Wasser-Wärmepumpen, da sie einfacher zu installieren sind und keine aufwendigen Bohrungen erfordern.

2023 Rekordabsatz von Wärmepumpen in Deutschland

2023 erreichte der Verkauf von Wärmepumpen laut BDH/BWP-Absatzstatistik einen neuen Höchststand: Mit 356.000 verkauften Geräten stieg der Absatz im Vergleich zum Vorjahr erneut um mehr als 50 %. Luft-Wasser-Wärmepumpen dominierten mit einem Anteil von über 90 %. Diese Zahlen verdeutlichen den Trend hin zu nachhaltigen Heizsystemen, die idealerweise mit Photovoltaikanlagen kombiniert werden können, um den Betrieb noch effizienter und umweltfreundlicher zu gestalten.

Kombination aus PV und Wärmepumpe: So arbeiten Wärmepumpe und Photovoltaik zusammen

Die Photovoltaikanlage erzeugt tagsüber Strom aus Sonnenlicht, der direkt für den Betrieb der Wärmepumpe genutzt werden kann. Diese wandelt Umgebungswärme mithilfe der elektrischen Energie aus der hauseigenen PV-Anlage in Heizwärme um. Reicht der Solarstrom nicht aus, wird der zusätzliche Strombedarf der Wärmepumpe durch Netzstrom gedeckt. Mit einer Photovoltaikanlage lässt sich somit ein Teil des benötigten Stroms für den Betrieb der Wärmepumpe durch selbst erzeugten Solarstrom ersetzen. Die Wärmepumpe bietet eine effiziente Möglichkeit, die erzeugte elektrische Energie der PV-Anlage auch zur Beheizung des Hauses zu nutzen. 

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Einige Vorteile:

• Effizienz: Die Wärmepumpe nutzt überschüssigen Solarstrom, der nach Deckung des Haushaltsbedarfs verfügbar ist, was die Energiekosten senkt.
• CO₂-Einsparung: Durch die Nutzung von erneuerbarem Solarstrom wird der Betrieb der Wärmepumpe umweltfreundlicher.

⇨ Optimierung: Ein Energiemanagementsystem stellt sicher, dass die Wärmepumpe nur dann mit Solarstrom betrieben wird, wenn ausreichend überschüssige Energie vorhanden ist. Das maximiert die Wirtschaftlichkeit und Effizienz der Anlage.

Stromspeicher: Die Ergänzung zur Wärmepumpe-PV-Kombi

Die Einbindung eines Stromspeichers bietet zusätzliche Vorteile, ist jedoch nicht in jedem Fall zwingend erforderlich. Überschüssiger Solarstrom, der tagsüber nicht sofort genutzt wird, kann zwar gespeichert und später verwendet werden – etwa für den Betrieb der Wärmepumpe in den Abendstunden –, allerdings können Wärmepumpen auch über ein Energiemanagement-System gesteuert werden. Dadurch wird der Bedarf an einem Speicher reduziert. Wichtig ist außerdem zu berücksichtigen, dass Wärmepumpen vor allem im Winter laufen, wenn die PV-Anlage weniger Strom liefert. Dennoch kann aus Erfahrung etwa 25 % des Strombedarfs einer Wärmepumpe über die PV-Anlage gedeckt werden – abhängig von der Größe der Wärmepumpe und der PV-Anlage.

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Sektorenkopplung: Eignung von Wärmepumpen für Mieterstromprojekte

Die Integration von Wärmepumpen in Mieterstromprojekte bietet eine effiziente Möglichkeit, Mehrfamilienhäuser und Quartiere nachhaltig mit Energie zu versorgen. Unter Sektorenkopplung versteht man die Verbindung verschiedener Energiesektoren wie Strom und Wärme, um erneuerbare Energien effizient zu nutzen. In Mehrfamilienhäusern wird dies durch die Installation von PV-Anlagen und zentralen Wärmepumpen realisiert. Im Rahmen von Mieterstrommodellen werden zunehmend auch mehrere Wärmepumpen miteinander verknüpft. Der von der PV-Anlage erzeugte Solarstrom treibt die Wärmepumpe an, die wiederum Wärme, Warmwasser und bei Bedarf auch Kälte für die Parteien des Mehrparteienhauses bereitstellt. Diese Flexibilität macht sie besonders geeignet für größere Quartiere, in denen verschiedene Energieanforderungen abgedeckt werden müssen. Mehrere Wärmepumpen können je nach Bedarf gleichzeitig oder unabhängig voneinander arbeiten, wodurch die Energieversorgung noch effizienter wird.

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Mögliche Aspekte der Kombination von PV-Anlage und Wärmepumpen im Mieterstrommodell:

• Verbesserter Primärenergiefaktor: Die Nutzung des vor Ort erzeugten Solarstroms verbessert die Energieeffizienz des Gebäudes und senkt den Primärenergiefaktor erheblich.
• Höhere Fördersummen: Die Kombination von PV und Wärmepumpen hilft, anspruchsvolle Förderkriterien zu erfüllen, was finanzielle Anreize schafft.
• Maximierter Eigenverbrauch: Der direkt vor Ort genutzte Solarstrom minimiert den Netzstrombezug und senkt Energiekosten.
• Vielseitigkeit: Die Fähigkeit, Wärme, Warmwasser und Kälte bereitzustellen, bietet einen erheblichen Mehrwert, insbesondere in größeren Projekten.
• Wirtschaftlichkeit: Das Mieterstrommodell bietet dem Anlagenbetreiber die Chance, eine jährliche Rendite zu erzielen und so die hohen Investitionskosten aller Anlagen schneller zu amortisieren. 

Verwaltungs-Herausforderung: Die Umsetzung solcher integrierten Konzepte erfordert ein präzises Energiemanagement und klare vertragliche Regelungen zwischen Vermietern und Mietern.

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⇨ metergrid hat bereits zahlreiche Mieterstromprojekte erfolgreich realisiert, bei denen Wärmepumpen eine zentrale Rolle einnehmen. Der Trend zur Integration von Wärmepumpen in solche Projekte wächst stetig, da immer mehr Vermieter und Bauträger die Vorteile der Kombination von PV-Anlagen und Wärmepumpen erkennen. Mit einem großen Partnernetzwerk bietet metergrid maßgeschneiderte Lösungen für die Integration von Wärmepumpen in PV-Anlagen, um Mieterstromprojekte nachhaltig, effizient und ganz den Bedürfnissen unserer Kunden entsprechend umzusetzen. Jetzt kostenlos beraten lassen!

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Lohnt sich eine Wärmepumpe in Kombination mit einer PV-Anlage?

Eine Wärmepumpe mit PV lohnt sich in mehreren Fällen:

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‍Positive Aspekte:

• Hohe Energieunabhängigkeit durch Eigenverbrauch.
• Reduzierung der Betriebskosten.
• Nachhaltige Energieversorgung mit CO₂-Einsparung.
• Möglichkeit staatlicher Förderungen.

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Einschränkungen:

• Hohe Investitionskosten, besonders bei größeren Systemen.
• Begrenzte Effizienz bei sehr kalten Temperaturen (vor allem bei Luft-Wasser-Systemen).
• Erhöhter Planungsaufwand bei Mieterstromprojekten.

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Die Wirtschaftlichkeit hängt von individuellen Faktoren wie Energieverbrauch, Standort und Größe der Anlagen ab. Eine gute System-Kombination setzt eine richtig dimensionierte PV-Anlage voraus, die genug Solarstrom produziert, um den Strombedarf der Wärmepumpe und anderer Verbraucher im Gebäude größtmöglich zu decken.