Photovoltaik und Wärmepumpe: geschickt kombiniert im Sonnenhaus

Rainer Körner, 2. Vorsitzender des Sonnenhaus-Institut e.V., hat mit seinem Bauunternehmen KHB-Creativ Wohnbau bereits über 20 Sonnenhäuser gebaut, viele davon mit einer solarstromgeregelten Wärmepumpe in Kombination mit einer Photovoltaikanlage (Foto: KHB-Creativ Wohnbau)

Interview mit Rainer Körner, 2. Vorsitzender des Sonnenhaus-Institut e.V., über Sonnenhäuser mit Photovoltaik-Wärmepumpen-System für Wärme, Strom und Elektromobilität und was zu beachten ist, wenn wirklich Solarstrom genutzt werden soll.

Frage: „Innerhalb von zehn Jahren hat sich die Kombination von Photovoltaik und Wärmepumpe zu einem äußerst beliebten Heizsystem entwickelt. Heizen mit Strom wurde wieder populär, weil überschüssiger Solar- und Windstrom sinnvoll verwendet werden sollte. Als umweltfreundliches Heizsystem beworben, gehen Hausbesitzer davon aus, dass sie dann mit Solarstrom heizen. Hält die Lösung, was sie verspricht?“

Körner: „In den meisten Fällen nicht, aber der Reihe nach. Wärmepumpen sind in den vergangenen Jahren leistungsfähiger geworden. Außerdem lassen sich mit ihnen relativ leicht die Vorgaben der Energieeinsparverordnung (EneV) und kostengünstig die KfW-Förderrichtlinien erfüllen. Dies hat dazu geführt, dass Wärmepumpen immer beliebter wurden und in vielen Gebäuden zum Einsatz kommen. Auch die Solarstrom-Module sind in den vergangenen Jahren leistungsfähiger geworden und die Preise sind gefallen.

Interessant wurde die Kombination von Photovoltaik-Anlage und Wärmepumpe aber erst seit 2012. Denn vorher war die Einspeisevergütung für Solarstrom noch so hoch, dass es nicht wirtschaftlich war, den eigenen Strom selbst zu verbrauchen.

Da in den Haushalten die meiste Energie für Heizung und Warmwasser verbraucht wird, liegt es nahe, eine Wärmepumpe in Verbindung mit der eigenen Solarstromanlage zu nutzen. Es ist eine gute Möglichkeit, seinen Eigenverbrauch an Solarstrom zu erhöhen und dadurch seine Nebenkosten zu senken.

Allerdings ist es leider nicht so einfach, wie es scheint, und das liegt in der Natur der Sache. Denn wenn die Sonne scheint, verbraucht ein gut gedämmtes Haus wenig bis gar keine Energie. Durch große, nach Süden ausgerichtete Fensterflächen, wie sie heute meistens eingebaut werden, erwärmen sich Wohnräume sogar. Die Wärmepumpe wird dann natürlich nicht benötigt – außer für ein bisschen Warmwasserbereitung –, obwohl eigener Strom vom Dach ausreichend zur Verfügung stehen würde.

Die Wärmepumpe muss erst dann wieder Wärme produzieren, wenn die Sonne untergeht und es draußen kälter wird. Dann muss sie aber mit Kraftwerksstrom betrieben werden, was sich weder ökologisch noch wirtschaftlich sinnvoll darstellt, denn für den eigenen Sonnenstrom erhält man eine Einspeisevergütung von zirka zwölf Cent – abzüglich der Versteuerung – und für den gekauften Kraftwerksstrom muss man zirka 27 Cent bezahlen.

Ein weiterer Punkt ist, dass immer noch wenige Wärmepumpen-Systeme auf dem Markt sind, die eine tatsächlich solarstromgeregelte Funktion sowie eine effiziente Wärmeverteilung und Wärmespeicherung möglich machen. Dies ist jedoch wichtig, da nur so eine weitgehendste Unabhängigkeit von Energieversorgern und dauerhaft niedrigen Wohnnebenkosten gesichert werden kann.“

Frage: „Können Speicher eine Lösung sein, damit mehr Solarstrom verbraucht wird?“

Körner: „Hier ist zwischen Wärme- und Stromspeicher zu unterscheiden. Stromspeicher sind für den Haushaltsstrom interessant, aber nicht für eine Wärmenutzung. Ein Wärmespeicher, zum Beispiel ein mit Wasser gefüllter Stahltank, ist hier wesentlich günstiger, hat unendlich viele Lade- und Entladezyklen und ist daher alternativlos. Die üblichen Stromspeichergrößen von sechs bis zehn kWh reichen im Winter gerade mal, um den Haushaltsstrom vom Abend bis über die Nacht zu decken. An die Verwendung für eine Wärmepumpe ist somit nicht zu denken, wenn man bedenkt, dass eine Wärmepumpe bei einer Anforderung alleine schon zirka zwei kW Strom pro Stunde benötigen würde.

Bei den marktüblichen Wärmespeichern für PV-Wärmepumpen-Systeme sind die Speicher allerdings bei Standard-Anlagen oft zu klein dimensioniert, zum Beispiel mit einem 100 Liter Pufferspeicher. Hier sind Speichergrößen von 1.000 bis 2.900 Liter für ein Einfamilienhaus zu empfehlen. Diese lassen sich platzsparend in den meisten, auch nicht unterkellerten Häusern realisieren. Übrigens sind auch die Wärmespeicher bei thermischen Sonnenhäusern heute aufgrund der geringeren Energieverbräuche wesentlich kleiner dimensioniert. Bei einem Einfamilienhaus reichen oftmals schon 4 500 Liter in eingeschossiger Aufstellung für eine 50-prozentige solare Deckung des Wärmebedarfs aus.“

Frage: „Auch Sonnenhäuser werden heute schon mit Photovoltaik-Anlage und Wärmepumpe gebaut. Was ist das Besondere daran?“

Körner: „Die beiden Technikteile Wärmepumpe und Photovoltaikanlage haben in den vergangenen Jahren eine starke Effizienzverbesserung verbuchen können. Das macht es interessant, diese Komponenten zu kombinieren. Wir vom Sonnenhaus-Institut haben schon vor über fünf Jahren praxistaugliche PV-Wärmepumpen-Systeme mit hohen solaren Deckungsanteilen, also über 50 Prozent, entwickelt und eingebaut.

Die Erfahrungen von mehreren Wintern sind somit schon da. Das Erfreuliche daran ist, dass die Erfahrungen allesamt positiv sind. Hier hat sich natürlich die jahrzehntelange Erfahrung mit einer effizienten Wärmeverteilung und der Wärmespeicherung der thermischen Sonnenhäuser positiv ausgewirkt. Wobei anzumerken ist, dass die Wärmespeicher in einem PV-Sonnenhaus wesentlich kleiner ausfallen können als beim Einsatz in einem thermischen Sonnenhaus.

Von einer Sonnenhausheizung spricht man, wenn mindestens 50 Prozent der Energie für Heizung und Warmwasser solar erzeugt werden. Das ist schon eine ganz sportliche Zahl, da im Winter die Sonne tief steht, es weniger Sonnenstunden gibt und so in diesen Monaten weniger Sonnenenergie eingefangen werden kann. Hervorzuheben ist auch, dass das Sonnenhaus als einziges Hausbausystem für den Nutzer von Anfang an die späteren Verbrauchskosten offenlegt. Durch eine Simulation, in die örtliche Wetterdaten mit einfließen, wird errechnet, wie hoch der solare Deckungsgrad ist und wie viel Kilowatt Energie dann eventuell noch zugeheizt werden muss.“