Diese Vorteile bringt die Kombination einer Wärmepumpe mit PV

Wärmepumpen können Raumwärme und Trinkwarmwasser bereitstellen. Zudem können sie auch Kälte zur Klimatisierung von Räumen erzeugen. Dafür nutzen sie einen thermodynamischen Kreisprozess. In diesem Prozess werden große Mengen von Umweltwärme nutzbar gemacht, indem ein gewisser Anteil Strom zugeführt wird.

Im Sinne des Klimaschutzes und der Energiewende sollte dieser Strom möglichst CO2-neutral und möglichst lokal gewonnen werden. Dazu eignen sich PV-Anlagen. Allerdings liefern diese die höchsten Erträge im Sommer und den Übergangszeiten, in denen der Wärmebedarf der Raumheizung eher gering ist.

Ein wichtiger Aspekt für den Einsatz von PV-Strom in Wärmepumpensystemen ist die zeitliche Übereinstimmung zwischen Energieertrag und -bedarf. Darüber hinaus ist die Art des Energieeinsatzes wichtig. Hier ist zwischen direkter und zeitverzögerter Nutzung zu unterscheiden. So ergeben sich drei Varianten, den PV-Strom zu nutzen:

1. Direkte Nutzung
2. Nutzung in Kombination mit einem thermischen Speicher für die Trinkwarmwasserbereitung
3. Nutzung in Kombination mit elektrischen Speichern

Letztlich bleibt noch eine vierte Option für die Nutzung des selbsterzeugten PV-Stroms: Sind die hausinternen Strombedarfe gedeckt und die Speicher vollständig geladen, wird der PV-Strom in das elektrische Netz eingespeist.

Entscheidend für die Wirtschaftlichkeit der PV-Anlage ist, dass möglichst viel des produzierten Stroms selbst genutzt wird. Hier bietet die Wärmepumpe eine gute Option, die Wirtschaftlichkeit noch zu verbessern – zumindest sofern der Netzbezug teurer ist als die Einspeisevergütung.

Für die genannten Nutzungsvarianten ergeben sich in typischen Anwendungsfällen unterschiedliche Größenordnungen für den durch PV-Strom gedeckten Anteil des Strombedarfs eines Gebäudes (solarer Deckungsgrad). Auf der Basis wissenschaftlicher Modellrechnungen werden Deckungsgrade abgeschätzt. Die betrachteten Systeme unterscheiden sich dabei hinsichtlich des Anwendungsfalls, der Heizleistung und Effizienz der Wärmepumpe, der Größe der PV-Anlage und elektrischer Speicher sowie hinsichtlich der Betriebstemperatur thermischer Speicher.

Der Fokus liegt dabei vor allem auf derzeit wirtschaftlich sinnvollen Anwendungen für Wärmepumpen. Wichtig: Die Ergebnisse zu Deckungsgraden sind stark abhängig vom Gebäude, Komponenten des Heizsystems, umgesetzter Regelung und auch dem Nutzerverhalten und sollten im Einzelfall durch eine Fachplanung am individuellen Objekt überprüft werden.

Für eine effiziente Verbindung von PV-Anlage, Wärmepumpe, thermischer und elektrischer Speicher muss zunächst ein Anlagenkonzept gewählt werden, das festlegt, welche Nutzungsfälle realisiert werden sollen. Anschließend müssen, angepasst für die lokale Wärmeversorgungssituation, Komponenten ausgewählt werden, die über kompatible Schnittstellen verfügen.