Wärmepumpe und Photovoltaik - HYCUBE

Homeowners know the problem: energy costs are often higher than expected. This is not only due to high power consumption. The increased demand for thermal energy is particularly noticeable in winter. Hot water and heating costs of more than 1,000 euros are not uncommon.


Many are wondering how they can reduce electricity and heating costs. The answer is simple: buy a solar system with a heat pump. Because the photovoltaic system generates inexpensive solar power. This can then be used to operate the heat pump.


This saves money and is also environmentally friendly. In today’s article, we would like to show you how you can take advantage of the combination of photovoltaics and heat pumps to drastically reduce your energy costs. We start with some basic information about heat pumps:

Was ist eine Wärmepumpe?

The heat pump is a special type of heating that serves as an alternative to fossil fuels such as oil or gas. Because unlike wood, gas or oil heating, there is no combustion here. Instead, the thermal energy stored in the environment is used to heat buildings. This happens in an extremely complex technical process: the so-called refrigerator principle.


The heat pump consists of three main components:


1. two heat exchangers,
2. a compressor and
3. a pressure relief valve.

Die Wärmepumpe arbeitet dabei nach folgendem Prinzip:

Der erste Wärmeüberträger, auch Verdampfer genannt, überträgt die thermische Energie aus der Umgebung auf ein spezielles Kältemittel, das bereits bei niedrigen Temperaturen verdampft. Im zweiten Schritt wird der Druck dieses dampfförmigen Kältemittels durch den Verdichter so lang erhöht, bis dessen Temperatur über der des Heizungssystems liegt.

Nun wird die Wärme mit Hilfe des zweiten Wärmeüberträgers, dem Verflüssiger, an das Heizungssystem abgegeben. Dabei kühlt das Kältemittel ab und der Druck sinkt, bis sich das Medium schlussendlich wieder verflüssigt hat. Vollständig abgekühlt wird der Druck durch das Entspannerventil auf den Ausgangszustand zurückgebracht. Das Kältemittel fließt zurück zum Verdampfer und der Prozess beginnt von Neuem.

Welche Arten von Wärmepumpen gibt es?

Um die Umweltenergie mit einer Wärmepumpenheizung nutzen zu können, gibt es unterschiedliche Methoden. So lässt sich die thermische Energie grundsätzlich aus dem Erdreich, der Luft oder aber dem Grundwasser ziehen. Man spricht entsprechend von einer Sole-Wasser-Wärmepumpe, einer Luft-Wasser-Wärmepumpe oder einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe. Wir erklären Ihnen, wie die unterschiedlichen Pumpenarten funktionieren:

Sole-Wasser-Wärmepumpe

1. Rohrleitungen werden per Sondenbohrung bis zu 150 Meter tief im Erdreich verlegt. Pro Meter Erdreich lassen sich dabei rund 50 Watt thermische Energie aus dem Boden ziehen. Das reicht, um die Beheizung eines Einfamilienhauses zu gewährleisten. Sondenbohrungen sind jedoch nicht immer möglich. In einigen Fällen können technische oder rechtliche Gründe gegen die Tiefenbohrungen sprechen.

2. Sind Sondenbohrungen nicht möglich, können Flachkollektoren zum Einsatz kommen.

Flachkollektoren werden in einer Tiefe von ein bis zwei Metern unterhalb der Erdoberfläche verlegt, wodurch aufwendige Sondenbohrungen nicht notwendig sind. Allerdings sinkt auch die Effizienz der Wärmepumpe. So können in der geringen Tiefe nur rund 25 Watt thermischer Energie pro Quadratmeter aus dem Erdreich gewonnen werden. Für die Beheizung eines durchschnittlichen Einfamilienhauses wird daher eine Fläche von rund 350 Quadratmetern benötigt.

Für welche Option Sie sich auch entscheiden, Sie nutzen die in der Erde gespeicherte thermische Energie zur Erzeugung von Wärmeenergie. Hierfür wird ein Gemisch aus Wasser und Frostschutzmittel durch die verlegten Rohrleitungen gepumpt. Diese Flüssigkeit wird Sole genannt. Sie entzieht dem Erdreich Wärme und transportiert diese zur Wärmepumpe, wo der oben genannte Prozess beginnt.

Der Vorteil: Bei thermischer Energie aus dem Erdreich profitieren Sie über das gesamte Jahr hinweg von weitestgehend konstanten Temperaturen. Das kann die Effizienz der Wärmepumpe steigern und auf diese Weise die Heizkosten senken.

Luft-Wasser-Wärmepumpe

Die einfachste und deshalb oft beliebteste Variante ist die Luft-Wasser-Wärmepumpe. Diese zieht die thermische Energie einfach aus der Umgebungsluft und benötigt dazu lediglich eine Vorrichtung, die das Ansaugen und Ausblasen der Außenluft ermöglicht. Sie kann deshalb sowohl im Innen- als auch im Außenbereich zum Einsatz kommen. Die Installation ist daher meist unkompliziert und die Kosten somit im Regelfall niedrig.

Der Nachteil: Vor allem im Winter, wenn die Wärmeenergie am meisten gebraucht wird, ist die Temperatur der Außenluft meist nur sehr gering. Bei Temperaturen um oder gar unter dem Gefrierpunkt müssen die Wärmeüberträger somit stets frostfrei gehalten werden. Das lässt die Effizienz der Wärmepumpe insgesamt sinken.

Wasser-Wasser-Wärmepumpe

Neben Luft und Erde lässt sich jedoch in der Regel auch das Grundwasser zur Gewinnung von thermischer Energie nutzen. Dazu benötigen Sie zwei Brunnen: einen, aus dem Sie das Grundwasser entnehmen, und einen, in den Sie das bereits genutzte Wasser wieder ableiten. Dabei müssen diese beiden Brunnen zwingend in der entsprechenden Fließrichtung des Grundwassers installiert werden. Auch sollte ein Mindestabstand eingehalten werden, um den optimalen Betrieb der Wärmepumpe zu gewährleisten.

Wasser-Wasser-Wärmepumpen gelten dank der ganzjährig konstanten Temperaturen als besonders effizient. Zu beachten ist jedoch, dass die Wasserqualität den Anforderungen der Wärmepumpe entspricht. Denn unterschiedlichste chemikalische Inhaltsstoffe können zu einer Belastung des Wärmetauschers führen. Die Effizienz und Funktion der Heizung wäre dadurch enorm eingeschränkt.

Hinweis: Beachten sollten Sie außerdem, dass die Nutzung einer Wasser-Wasser-Wärmepumpe nicht überall erlaubt ist und stets einer Genehmigung bedarf. Erkundigen Sie sich daher unbedingt zunächst im zuständigen Amt nach den Voraussetzungen für deren Nutzung.

Die Kosten einer Wärmepumpe

Wenn Sie sich für den Kauf einer Wärmepumpe interessieren, spielen sicherlich auch die Kosten eine Rolle. Die Grundkosten der Wärmepumpe sind dabei unabhängig von der erneuerbaren Energie-Quelle, für die Sie sich entscheiden, denn die Komponenten sind stets dieselben. Allerdings haben der Standort der Anlage, der Hersteller oder auch der Installationsdienstleister einen Einfluss auf den Preis. In der Regel können Sie jedoch mit Kosten von 8.000 bis 12.000 Euro rechnen.

Insgesamt gibt es aber große Unterschiede zwischen den soeben vorgestellten Varianten. Dies liegt vor allem an der Art und Weise, wie die Wärmepumpe installiert wird. So kann die Luft-Wasser-Wärmepumpe beispielsweise meist ohne zusätzliche spezielle Technik installiert werden. Sie ist damit die günstigste Variante.

Bei der Sole-Wärmepumpe hingegen kommen je nach Installationsart weitere Kosten für die Verlegung der Rohrleitungen hinzu. So können pro Meter Tiefenbohrung bis zu 80 und pro Quadratmeter Flächenkollektoren bis zu 20 Euro mehr anfallen. Bei einer Tiefenbohrung von 150 Meter lägen die Mehrkosten somit bei bis zu 12.000 Euro, bei 350 Quadratmeter Flachkollektoren bei bis zu 7.000 Euro. Die Bohrung zweier Brunnen schlägt im Regelfall mit 5.000 bis 6.000 Euro zu Buche.

Ist die Wärmepumpe einmal installiert, können Sie Ihre Heizkosten jedoch drastisch senken. Einen anderen Kostenfaktor sollten Sie allerdings nicht unterschätzen: Ihre Stromkosten. Denn die meisten Wärmepumpen arbeiten elektrisch, führen also zu einem höheren Stromverbrauch. Wie hoch die Betriebskosten ausfallen ist dabei grundsätzlich individuell zu beurteilen.
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Euro
für eine Wärmepumpe

Wärmepumpe und Photovoltaik: eine günstige Kombination

Es gibt jedoch eine einfache Möglichkeit, höhere Stromkosten von vornherein zu vermeiden: Ihre eigene Solaranlage. Denn diese macht es möglich, umweltfreundlichen und vor allem kostengünstigen Solarstrom zu produzieren. Der von den PV-Modulen erzeugte Strom kann dabei direkt verbraucht oder in einem Stromspeicher zwischengespeichert werden. Der Eigenverbrauch erhöht sich somit auf bis zu 80 Prozent und Sie decken einen Großteil Ihres Strombedarfs durch Solarenergie.

Vor allem Betreiber einer Wärmepumpe profitieren dabei von einer PV-Anlage. Denn der im Haushalt nicht verbrauchte Strom müsste ohne Wärmepumpe in das öffentliche Stromnetz eingespeist werden. Dafür würde der Betreiber zwar die garantierte Einspeisevergütung nach dem Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) erhalten, doch diese ist mittlerweile gering. Sinnvoller ist es da, den elektrischen Strom selbst zu nutzen.

Denn dank der stark gesunkenen Photovoltaik-Preise kostet eine Kilowattstunde (kWh) Solarstrom umgerechnet nur noch 8 bis10 Cent. Herkömmlicher Strom aus dem öffenlichen Netz hingegen liegt bereits bei durchschnittlich 30 Cent pro kWh. Je mehr Solarstrom Sie also zum Betrieb Ihrer Wärmepumpe verwenden, desto mehr Stromkosten sparen Sie. So hat sich der Preis der Wärmepumpe meist deutlich schneller amortisiert.

Doch nicht nur der Kostenaspekt spricht für die Kombination aus Solaranlage und Wärmepumpe. Auch der Umweltaspekt sollte in Ihre Entscheidung mit einfließen. Denn die Kombination macht es möglich, einen großen Teil Ihres Gesamtenergiebedarfs mit regenerativen Energien zu decken. Auf diese Weise treiben Sie die Energiewende voran und leisten so einen aktiven Beitrag zum Klimaschutz.

Fazit

Eine Wärmepumpe nutzt die thermische Energie aus ihrer Umgebung, um Wärme herzustellen. Die Lösung ist dabei nicht nur kostengünstiger, sondern auch umweltfreundlicher als herkömmliche Gas- oder Ölheizungen. Unabhängig davon, ob Sie sich für Erde, Luft oder Wasser als Energiequelle entscheiden – Sie sparen also bares Geld und tun auch noch etwas Gutes für die Umwelt.

Verstärkt wird dieser Effekt zusätzlich durch die Kombination mit einer Solaranlage. Denn der selbst erzeugte Solarstrom kann die Wärmepumpe unterstützen. Dadurch werden Sie unabhängiger von Ihrem Energieanbieter und steigenden Energiekosten in der Zukunft. Lassen Sie sich daher noch heute Ihr individuelles, kostenloses und unverbindliches Angebot für den Kauf und die Installation einer Solaranlage mit Speicher erstellen!

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