Solarthermie mit Wärmepumpe kombinieren: Das sollten Sie wissen
Das Heizen mit einer Wärmepumpe spart Geld und schont zugleich die Umwelt. Noch effizienter ist es, eine Wärmepumpe mit einer Solaranlage zu kombinieren und so zugleich die Energie der Sonne zu nutzen. Mehr dazu, wie Wärmepumpen und Solarthermie zusammenwirken, erfahren Sie bei Bosch.
Solarenergie: Was ist der Unterschied zwischen Solarthermie und Photovoltaik
Auch wenn beide die Energie der Sonnenstrahlung nutzen, unterscheiden sich Solarthermie und Photovoltaik in wichtigen Punkten. Eine Solarthermieanlage nutzt die Energie der einfallenden Sonnenstrahlen, um Wärme zu erzeugen. Dafür wird das Sonnenlicht mit Hohlspiegeln gebündelt und auf ein Vakuumrohr gelenkt. Ein im Inneren dieses Rohrs zirkulierendes Kältemittel verdampft dabei, strömt zu einem Wärmetauscher und gibt dort seine Wärme an den Heizkreislauf ab.
Im Gegensatz dazu handelt es sich bei der Photovoltaik um den Einsatz von Solarenergie zur Stromerzeugung. Sonnenstrahlen treffen auf Solarzellen. Diese wandeln die Lichtenergie der Sonnenstrahlen in Gleichstrom um. Der Gleichstrom muss anschließend nur noch mit einem Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt werden und steht dann zur Nutzung, für die Zwischenlagerung in einem Stromspeicher oder für die Einspeisung ins Stromnetz bereit.
Wie funktioniert die Kombination aus Solarenergie und Wärmepumpe?
Wärmepumpen und Solarthermie-Anlagen lassen sich auf verschiedene Weisen miteinander kombinieren: direkt (beide Anlagen produzieren Wärme für Heizung und Warmwasserbereitung) oder indirekt (die Solarthermie-Anlage steigert die Effizienz der Wärmepumpe).
Eine Wärmepumpe greift auf eine Wärmequelle, z. B. die Erdwärme, zu und entzieht dieser mit einem Wärmetauscher Energie. Es verdampft ein Kältemittel, das dann in einem Kompressor verdichtet wird. Dabei steigt das Temperaturniveau der im Kältemittel gespeicherten Wärme, die anschließend an den Heizungskreislauf abgegeben wird.
Bei einer Solar-Wärmepumpe liefert eine Solarthermie-Anlage zusätzliche Wärme, die entweder direkt in den Heizungskreislauf eingespeist wird. Oder aber sie liefert indirekte Heizungsunterstützung dadurch, dass die zusätzliche Wärme in die Wärmequelle fließt. Weil somit die Wärmepumpe auf ein höheres Temperaturniveau zugreifen kann, sinkt ihr Stromverbrauch. Alternativ kann eine Wärmepumpe mit einer Photovoltaikanlage kombiniert werden. Auch dabei handelt es sich um eine Solar-Wärmepumpe.
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Wie kann man mit Solar und Wärmepumpe Energie sparen?
Eine Solarthermie-Anlage unterstützt die Wärmepumpe entweder direkt, indem sie zusätzliche Wärme in den Pufferspeicher der Heizung einspeist und so die Wärmepumpe entlastet. Oder sie unterstützt die Wärmepumpe indirekt, indem sie die Wärmequelle der Wärmepumpe aufheizt. Wärmepumpen arbeiten am effizientesten, wenn sie das Temperaturniveau der aufgenommenen Umweltwärme nur um wenige Grad anheben müssen. Die indirekte Heizungsunterstützung durch Solarthermie macht Wärmepumpen also effizienter und senkt den Stromverbrauch, denn: Sonnenwärme ist kostenfrei vorhanden. Bei einer Solarthermie-Anlage, die nicht nur für die Brauchwassererwärmung ausgelegt ist sondern auch für die Heizungsunterstützung, kann der Wärmebedarf schon zu rund 20 bis 30 Prozent gedeckt werden. In manchen Fällen sind sogar über 50 Prozent drin.
Eine Wärmepumpe kann aber auch mit dem günstigen und klimaneutralen Solarstrom einer Photovoltaikanlage betrieben werden. Überschüssiger Solarstrom kann zudem mithilfe eines elektrischen Heizstabs den Pufferspeicher der Heizung auffüllen.
- direkte Nutzung: speist Wärme in den Pufferspeicher ein
- indirekte Nutzung: speist Wärme in die Wärmequelle der Wärmepumpe ein
- versorgt die Wärmepumpe mit Solarstrom
- füllt mit überschüssigem Strom den Pufferspeicher auf
Ganz gleich, ob Solar-Wärmepumpe oder reine Solaranlage: Um Solarenergie besonders effizient zu nutzen, sollte die Anlage optimal ausgerichtet sein. Photovoltaikanlagen sollten entweder nach Süden oder entlang der Ost-West-Achse ausgerichtet werden. Solarthermie-Anlagen sind am effizientesten, wenn sie möglichst direkt nach Süden ausgerichtet sind.
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Kombination aus Wärmepumpe und Solar: Vorteile
Ob Sie Ihre Wärmepumpe mit Solarthermie oder Photovoltaik kombinieren, ist Ihnen überlassen. Beide Technologien sind umweltfreundlich und werden staatlich gefördert.
- zusätzliche Wärmeproduktion
- Einspeisen von Wärme in die Wärmequelle
- umweltfreundlich
- senkt Stromverbrauch der Wärmepumpe
- zusätzliche Vorteile mit Energiemanager
- nicht bei bedecktem Himmel nutzbar
- Ausrichtung möglichst exakt nach Süden
- Wärmepumpe kann dank selbst erzeugtem Strom klimaneutral betrieben werden
- Betriebskosten sinken
- auch bei bedecktem Himmel nutzbar
- zusätzliche Vorteile mit Energiemanager
- Dachfläche darf nicht verschattet sein
Photovoltaikanlagen werden noch effizienter, wenn zusätzlich ein Solarspeicher zur Verfügung steht. Dabei handelt es sich um einen Batteriespeicher, der überschüssigen Strom aufnimmt und so den Eigenverbrauch von Solarstrom steigert. Auch ein elektrischer Heizstab im Pufferspeicher, der mit überschüssigem Solarstrom betrieben wird, steigert den Eigenverbrauch.
Solarthermie und Photovoltaik können auch kombiniert werden. Dann wird bei höherem Flächenbedarf die Sonnenenergie optimal ausgenutzt.
Wärmepumpe und Solar: Wie hoch sind Kosten und Förderung?
Wenn Sie sich für eine Wärmepumpe mit unterstützender Solaranlage entscheiden, dann müssen Sie mit Anschaffungskosten von etwa 20.000 bis 37.000 Euro rechnen:
Hinzu kommen jährliche Wartungskosten insbesondere für die Wärmepumpe, die aber mit bis zu ca. 150 Euro deutlich unter denen für andere Heizungssysteme, z. B. Brennwertthermen, liegen.
Die Investition lohnt sich, wie die Betrachtung der Heizkosten einer vierköpfigen Durchschnittsfamilie zeigt. Diese hat einen Heizbedarf von ca. 35.000 kWh pro Jahr. Für das Heizen mit einer Öl- oder Gas-Brennwerttherme zahlt sie ca. 2.800 Euro pro Jahr bei einem durchschnittlichen Heizöl- oder Gaspreis von 8 ct/kWh. Nutzt sie hingegen eine effiziente Wärmepumpe mit einer Jahresarbeitszahl (JAZ) von 4 und betreibt diese mit günstigem Wärmepumpenstrom (ca. 20 ct/kWh), dann sinken die Heizkosten auf rund 5 ct/kWh bzw. 1.750 Euro pro Jahr.
Kommt sogar eine Solar-Wärmepumpe zum Einsatz, sinken die Kosten noch weiter. Mit Solarthermie wird die Wärmepumpe entlastet, während eine Photovoltaikanlage der Wärmepumpe kostenlosen und zugleich klimafreundlichen Solarstrom zur Verfügung stellt.
Noch günstiger wird eine Solar-Wärmepumpe, wenn Sie beim Kauf staatliche Förderungen in Anspruch nehmen. Die Bundesförderung effiziente Gebäude (BEG) ermöglicht zinsgünstige Kredite und Zuschüsse für Wärmepumpen, Solarthermie und Photovoltaik, die vielfach auch kombiniert werden können. Beachten Sie jedoch, dass die Förderungen bereits vor dem Kauf bzw. dem Beginn etwaiger Baumaßnahmen beantragt werden müssen.
Erfahren Sie bei Bosch mehr über Förderung für Wärmepumpen.
FAQ zum Thema Solar und Wärmpumpe
Solarthermie und Photovoltaik können kombiniert werden. Sie müssen sich zur Unterstützung Ihrer Wärmepumpe nicht für eine Technik entscheiden, sondern Sie können beide, Solarthermie und Photovoltaik, auch gemeinsam nutzen. Für welche Art der Nutzung Sie sich entscheiden, sollten Sie von Ihrem Nutzungsverhalten, der verfügbaren Dachfläche und der Ausrichtung des Daches abhängig machen.
Ja. Wärmepumpen arbeiten am effizientesten, wenn die Vorlauftemperatur der Heizung niedrig ist, weil sie dann weniger Strom verbrauchen. Niedrige Vorlauftemperaturen haben neben Fußboden- und Wandheizungen auch moderne Niedertemperaturheizkörper. Wird die Wärmepumpe zusätzlich mit Solarthermie oder Photovoltaik kombiniert, arbeitet sie zudem noch effizienter und kann auch etwas höhere Temperaturen kostengünstig bereitstellen.
Nein. Die EVU-Sperre verhindert in der vom Energieanbieter bestimmten Sperrzeit vollständig, dass die Wärmepumpe mit Strom versorgt wird. Sie kann in dieser Zeit auch nicht mit selbst produziertem Solarstrom betrieben werden.
Ja, teilweise. Ein Luftkollektor ist ein Solarkollektor, der die vorbeiströmende Luft erwärmt. Eine solarunterstützte Luftwärmepumpe, die diese erwärmte Luft als Wärmequelle nutzt, arbeitet effizienter als andere Luftwärmepumpen. Voraussetzung ist allerdings, dass während der Heizperiode oft genug die Sonne scheint, damit der Luftkollektor seine Arbeit tun kann. Ist der Himmel im Winterhalbjahr hingegen oft bedeckt, lohnt sich die Investition wahrscheinlich nicht.
Scheint in der Heizperiode häufig die Sonne, kann eine Solarthermie-Anlage eine Gasheizung effizient unterstützen. Ansonsten ist eine Wärmepumpenheizung die bessere Wahl.