Energiewende im Eigenheim: Wärmepumpen in Kombination mit Solaranlagen

Im Zuge der notwendigen Energiewende und der nachhaltigen Umgestaltung unserer Energieversorgung, hat die Integration erneuerbarer Energien in privaten Haushalten in Deutschland an Bedeutung gewonnen. Eine besonders effiziente Kombination zur Umsetzung dieser Energiewende im Eigenheim stellt die Verbindung von Wärmepumpen mit einer Photovoltaikanlage dar. In der vorliegenden Abhandlung soll erläutert werden, warum sich eine solche Kombination lohnt und wie sie funktioniert.

Funktionsweise von Wärmepumpen und Solaranlagen

Zunächst zur Funktionsweise der einzelnen Komponenten: Eine Wärmepumpe nutzt das Prinzip der Carnot’schen Wärmemaschine, um Wärme aus der Umgebung - aus der Erde, der Luft oder dem Grundwasser - auf ein höheres Temperaturniveau zu bringen. Dies geschieht durch einen Zyklus von Verdampfung, Kompression, Kondensation und Expansion. Die gewonnene Wärme kann dann für Heizung und Warmwasserbereitung verwendet werden.

Eine Solaranlage, genauer eine Photovoltaikanlage, wandelt Sonnenlicht mithilfe von Solarzellen direkt in elektrische Energie um. Diese Elektrizität kann entweder direkt genutzt, in einem Heimspeicher zwischengespeichert oder ins öffentliche Stromnetz eingespeist werden.

Vorteile der Kombination von Wärmepumpe und Solaranlage

Die Kombination von Wärmepumpe und Solaranlage eröffnet eine Reihe von Vorteilen. Zunächst kann die durch die Solaranlage erzeugte Elektrizität genutzt werden, um den Strombedarf der Wärmepumpe zu decken. Dies senkt nicht nur die Betriebskosten der Wärmepumpe, sondern ermöglicht auch eine weitgehend autarke Energieversorgung. Die Solaranlage liefert den Strom, den die Wärmepumpe benötigt, um Wärmeenergie zu erzeugen und ins Haus zu transportieren.

Darüber hinaus trägt die Kombination beider Systeme zur Reduzierung der CO2-Emissionen bei und unterstützt somit den Klimaschutz. Während herkömmliche Heizsysteme auf fossilen Brennstoffen basieren, nutzen sowohl Wärmepumpen als auch Solaranlagen "erneuerbare" Energiequellen und produzieren während des Betriebs keine schädlichen Emissionen.

Ertrag der Solaranlage im Winter

Ein häufig geäußerter Einwand gegen die Nutzung von Solaranlagen ist der geringere Ertrag im Winter. Tatsächlich ist die Sonneneinstrahlung in den Wintermonaten in Deutschland geringer als in den Sommermonaten, was zu einem niedrigeren Stromerzeugungspotential führt. Dennoch erzeugen moderne Solaranlagen auch bei bewölktem Himmel und niedrigen Temperaturen einen beachtlichen Anteil an Strom. Dieser kann effizient zur Versorgung der Wärmepumpe genutzt werden.

Besonders hervorzuheben ist hierbei, dass Wärmepumpen im Winter ihren Höchstbedarf haben, genau dann also, wenn die Heizlast im Gebäude am größten ist. Trotz geringerer Solarerträge im Winter kann so ein signifikanter Anteil des Strombedarfs der Wärmepumpe gedeckt werden. Der zusätzlich benötigte Strom kann dann aus dem öffentlichen Netz bezogen oder aus einem eventuell vorhandenen Heimspeicher entnommen werden.

Konkrete Zahlenwerte: Solarertrag und Wärmepumpenverbrauch im Winter

Zur Veranschaulichung der vorherigen Ausführungen hilft ein Blick auf konkrete Zahlenwerte. Durchschnittlich erzielt eine gut ausgerichtete Solaranlage in Deutschland im Sommer etwa 70-100% ihrer maximalen Leistung. Im Winter hingegen, wenn die Sonneneinstrahlung deutlich geringer ist, sinkt dieser Wert auf etwa 10-30% des Sommerertrags. Es ist also durchaus richtig, dass die Solarerträge im Winter signifikant niedriger sind als im Sommer.

Wenn man nun beide Faktoren zusammen betrachtet, wird deutlich, dass trotz der reduzierten Solarerträge im Winter, diese noch ausreichen, um einen erheblichen Anteil des erhöhten Energiebedarfs der Wärmepumpe zu decken. Zwar wird nicht der gesamte Bedarf der Wärmepumpe durch die Solaranlage gedeckt, doch der Beitrag zur Energieversorgung ist keineswegs vernachlässigbar.

Diese Zahlen verdeutlichen die Effizienz und das Potential der Kombination von Solaranlagen und Wärmepumpen, selbst unter den anspruchsvollen Bedingungen des deutschen Winters. Daher bleibt die Kombination dieser beiden Technologien eine empfehlenswerte Strategie für nachhaltige und autarke Energieversorgung im Eigenheim.

Warmwasserversorgung im Sommer durch Solarstrom

Ein weiterer Aspekt, der bei der Betrachtung von Solaranlagen und Wärmepumpen nicht vernachlässigt werden sollte, ist die Bereitstellung von Warmwasser im Sommer. Warmwasserbereitung macht in vielen Haushalten etwa 30% -40% des gesamten Wärmebedarfs aus. Daher stellt die effiziente und nachhaltige Warmwasserbereitung eine wichtige Komponente der Hausenergieplanung dar.

Im Sommer, wenn die Solarerträge auf ihrem Höhepunkt sind, kann der gesamte Bedarf an Warmwasser nahezu vollständig durch Solarstrom gedeckt werden. Die Photovoltaikanlage erzeugt den notwendigen Strom, der dann von der Wärmepumpe zur Erwärmung des Wassers verwendet wird. Dadurch wird im Sommer die Warmwasserbereitung fast vollständig durch erneuerbare Energien ermöglicht.

Diese effiziente Nutzung der Solarerträge im Sommer trägt nicht nur zur weiteren Reduzierung der Energiekosten bei, sondern ermöglicht es auch, den ökologischen Fußabdruck des Haushalts zu minimieren. Es zeigt sich also einmal mehr, dass die Kombination von Wärmepumpe und Solaranlage eine nachhaltige und wirtschaftliche Lösung zur Deckung des gesamten Energiebedarfs eines Haushalts darstellt.

Nutzung von Rechnertools für Photovoltaikanlagen

Für eine genaue Einschätzung des Energieertrags von Photovoltaikanlagen und deren Rentabilität gibt es online verfügbare Photovoltaik-Rechner, wie hier auf unserer Website. Solche Tools nehmen eine Vielzahl von Faktoren in Betracht, einschließlich der geografischen Lage, der Dachneigung und -ausrichtung sowie der Größe und Effizienz der Solaranlage.

Ebenso sind online Rechner für Wärmepumpen verfügbar, die einem bei der Auslegung helfen können und den zu erwartenden Strombedarf ermitteln. Ein Rechner von Stefan Holzheu der Uni Bayreuth findet Sie unter diesem Link: Wärmepumpenrechner

Die Ergebnisse dieser Berechnungen können veranschaulichen, dass auch in den Übergangsmonaten Februar/März sowie Oktober/November, also außerhalb der klassischen "Sonnenmonate", erhebliche Mengen an Strom erzeugt werden können. Diese Monate werden oft unterschätzt, obwohl sie einen bedeutenden Beitrag zur Jahresleistung einer Photovoltaikanlage leisten können.

Die Nutzung dieser Tools ermöglicht es Eigenheimbesitzern, eine fundierte Entscheidung über die Installation einer Photovoltaikanlage zu treffen und ihre Energieversorgung optimal zu planen. Sie tragen dazu bei, die Effizienz der Kombination von Wärmepumpe und Solaranlage zu verdeutlichen und das volle Potential dieser Technologien auszuschöpfen.

Schlussbetrachtung und Ausblick

Die Kombination von Wärmepumpen und Solaranlagen bietet zahlreiche Vorteile, insbesondere für Eigenheimbesitzer, die eine nachhaltige, autarke und kosteneffiziente Energieversorgung anstreben. Angesichts der fortlaufenden Verbesserungen der Technologie und des sinkenden Preises sowohl für Photovoltaikanlagen als auch für Wärmepumpen, wird diese Kombination immer attraktiver. Wenn auch derzeit der Markt für Wärmepumpen stark aufgeheizt ist, werden die Preise sich in den kommenden Jahren wieder auf ein normales Niveau hinbewegen. Hier kann es also sinnvoll sein, noch einen kleinen Augenblick zu warten.

Allerdings kann es auch jetzt schon sinnvoll sein, die Investition zeitnah durchzuführen. Derzeit fördert die Bundesregierung den Einsatz von Solaranlagen und Wärmepumpen durch verschiedene Programme, was den finanziellen Aufwand für die Installation senkt. Dies macht die Kombination aus Solaranlage und Wärmepumpe zu einer zunehmend attraktiven Option für Hausbesitzer, die einen Beitrag zur Energiewende leisten wollen.

Angesichts der aktuellen Debatte in Deutschland zur Notwendigkeit der Energiewende und der Bedeutung von Eigenheimbesitzern in diesem Prozess, ist es essenziell, dass sich mehr Menschen für diese effiziente und umweltfreundliche Energieversorgung entscheiden. Mit dem Einsatz von Solaranlagen und Wärmepumpen kann jeder Einzelne einen Beitrag zur Energiewende leisten und so zur Erreichung der Klimaziele beitragen.