Wärmepumpe und Photovoltaik: Warum der Sommerstrom im Winter fehlt
Wärmepumpe und Photovoltaik passen wirtschaftlich zusammen, aber nicht zeitlich: Die Anlage liefert im Sommer am meisten Strom, die Wärmepumpe braucht ihn im Winter. Ohne Speicher deckt der eigene Solarstrom deshalb nur 15 bis 25 Prozent des Wärmepumpenstroms, mit einem passend ausgelegten Speicher 25 bis 35 Prozent. Der Rest kommt aus dem Netz, und genau diese Größenordnung sollte jeder Planung zugrunde liegen.
Wie arbeiten Wärmepumpe und Photovoltaik zusammen?
Die Photovoltaikanlage erzeugt Gleichstrom, den ein Wechselrichter in Wechselstrom umwandelt. Dieser Strom versorgt zuerst die Verbraucher im Haus, darunter die Wärmepumpe, der Überschuss lädt einen Speicher, und erst danach wird ins Netz eingespeist.
Entscheidend ist die Reihenfolge dieser Prioritäten, weil sie der Wechselrichter oder ein Energiemanager steuert. Eine Wärmepumpe mit Schnittstelle nach dem SG-Ready-Standard lässt sich in diese Steuerung einbinden und gezielt dann einschalten, wenn Überschuss vorhanden ist.
Die technische Verbindung ist damit unkompliziert. Die Herausforderung liegt in der zeitlichen Verteilung: Im Juni erzeugt eine 10-Kilowatt-Peak-Anlage rund 1.200 Kilowattstunden, im Dezember etwa 250. Der Wärmebedarf verhält sich genau umgekehrt.
Aus diesem Gegenlauf folgt, wie viel Solarstrom eine Wärmepumpe überhaupt aufnehmen kann.
Wie viel Solarstrom kann eine Wärmepumpe nutzen?
Ohne Speicher nimmt eine Wärmepumpe 15 bis 25 Prozent ihres Jahresstrombedarfs aus der eigenen Anlage auf, mit einem Speicher von 8 bis 12 Kilowattstunden steigt der Anteil auf 25 bis 35 Prozent. Der Rest wird aus dem Netz bezogen, überwiegend zwischen November und Februar.
Der nutzbare Anteil steigt mit drei Maßnahmen deutlich an. Die Warmwasserbereitung wird auf die Mittagsstunden gelegt, weil sie ganzjährig Strom braucht. Der Pufferspeicher wird bei Sonnenschein überhöht geladen, wodurch er zum thermischen Speicher wird. Und die Heizkurve wird an sonnigen Wintertagen angehoben.
Die thermische Überhöhung ist dabei die wirksamste und günstigste Maßnahme. Ein 800-Liter-Pufferspeicher, der mittags von 35 auf 50 Grad geladen wird, nimmt rund 14 Kilowattstunden Wärme auf, was mehreren Stunden Heizbetrieb am Abend entspricht.
Rechenbeispiel
Einfamilienhaus mit 18.000 Kilowattstunden Wärmebedarf, Jahresarbeitszahl 3,6, also 5.000 Kilowattstunden Strombedarf für die Wärmepumpe. Dazu 3.500 Kilowattstunden Haushaltsstrom. Eine 10-Kilowatt-Peak-Anlage erzeugt rund 9.500 Kilowattstunden im Jahr. Mit einem 10-Kilowattstunden-Speicher und Wärmepumpensteuerung liegt der Eigenverbrauch bei etwa 4.800 Kilowattstunden, davon rund 1.600 für die Wärmepumpe. Bei 25 Cent Wärmepumpentarif und 32 Cent Haushaltsstrom spart das rund 1.420 Euro im Jahr, hinzu kommen etwa 365 Euro Einspeisevergütung für die übrigen 4.700 Kilowattstunden.
Aus dem Bedarf ergibt sich unmittelbar die passende Anlagengröße.
Welche Anlagengröße passt zur Wärmepumpe?
Für ein Einfamilienhaus mit Wärmepumpe ist eine Photovoltaikanlage mit 9 bis 12 Kilowatt Peak sinnvoll. Als Faustformel gilt ein Kilowatt Peak je 1.000 Kilowattstunden Jahresstromverbrauch, wobei der Wärmepumpenanteil vollständig mitgerechnet wird.
Die Anlage darf dabei ruhig größer ausfallen als der rechnerische Bedarf, weil die Modulkosten je Kilowatt Peak mit der Anlagengröße sinken. Die Kosten für Gerüst, Wechselrichter, Montage und Anmeldung fallen unabhängig von der Modulzahl an.
Eine Grenze setzt die Einspeisevergütung, die bis 10 Kilowatt Peak 7,78 Cent je Kilowattstunde beträgt und darüber auf 6,73 Cent sinkt. Für Anlagen über 30 Kilowatt Peak gelten zusätzliche Pflichten, die im Einfamilienhaus keine Rolle spielen.
Die Dachausrichtung verschiebt das Bild. Eine Ost-West-Anlage liefert rund 10 bis 15 Prozent weniger Jahresertrag als eine Südanlage, verteilt ihn aber gleichmäßiger über den Tag, was den Eigenverbrauch erhöht. Für den Betrieb mit Wärmepumpe ist das oft der bessere Kompromiss.
Ob ein Speicher hinzukommt, ist die nächste Entscheidung.
Lohnt sich ein Stromspeicher bei einer Wärmepumpe?
Ein Speicher erhöht den Eigenverbrauch deutlich, deckt aber den winterlichen Wärmebedarf nicht ab. Er verschiebt Solarstrom vom Tag in die Nacht, nicht vom Sommer in den Winter, und genau dieser saisonale Ausgleich wäre für die Wärmepumpe nötig.
Wirtschaftlich rechnet sich ein Speicher über die Differenz zwischen Strombezugspreis und Einspeisevergütung, also rund 18 bis 24 Cent je Kilowattstunde. Ein Speicher mit 10 Kilowattstunden verschiebt im Jahr etwa 2.200 Kilowattstunden und erwirtschaftet damit rund 450 Euro.
Bei Anschaffungskosten von 6.000 bis 9.000 Euro und einer Lebensdauer von 12 bis 15 Jahren liegt die Amortisation an der Grenze. Der Speicher rechnet sich damit knapp, und er bringt zusätzlich Notstromfähigkeit, wenn er dafür ausgelegt ist.
Welche Speichergröße zu welcher Anlage passt und welche Zelltechnologien am Markt sind, ist im Beitrag zur Auslegung von Photovoltaik und Speicher im Einzelnen aufgeschlüsselt.
Damit die Kombination im Alltag funktioniert, muss sie gesteuert werden.
Wie wird die Kombination gesteuert?
Die Steuerung übernimmt ein Energiemanagementsystem, das den Überschuss misst und die Wärmepumpe über die SG-Ready-Schnittstelle in einen von vier Betriebszuständen versetzt. Die Schnittstelle besteht aus zwei potentialfreien Kontakten und ist bei praktisch allen aktuellen Geräten vorhanden.
Die vier Zustände reichen von der Sperre bei Netzengpass über den Normalbetrieb und die Einschaltempfehlung bis zum Zwangsbetrieb bei hohem Überschuss. Im dritten Zustand hebt die Wärmepumpe ihre Zieltemperaturen an und nimmt dadurch mehr Strom auf.
Ein Energiemanager kostet zwischen 400 und 1.200 Euro und bindet neben der Wärmepumpe auch Wallbox, Warmwasserbereitung und Speicher ein. Ohne ihn läuft die Anlage zwar, nutzt den Überschuss aber nur zufällig.
Prüfen Sie vor dem Kauf, ob Wärmepumpe, Wechselrichter und Energiemanager miteinander sprechen können. Geräte unterschiedlicher Hersteller lassen sich meist koppeln, aber nicht immer mit vollem Funktionsumfang, und dieser Punkt fällt erst bei der Inbetriebnahme auf.
Was bringt die Kombination wirtschaftlich?
Die Kombination aus Photovoltaik und Wärmepumpe senkt die jährlichen Energiekosten eines Einfamilienhauses um 1.200 bis 1.800 Euro gegenüber Gasheizung und reinem Netzbezug. Die Investition liegt nach Förderung bei 25.000 bis 35.000 Euro für beide Anlagen zusammen.
Die Ersparnis setzt sich aus drei Teilen zusammen: dem Wechsel des Energieträgers von Gas auf Umweltwärme, dem selbst erzeugten Strom und der Einspeisevergütung für den Überschuss. Der größte Anteil entfällt auf den ersten Punkt.
Steuerlich ist die Photovoltaikanlage bis 30 Kilowatt Peak seit 2023 von der Einkommensteuer befreit, die Lieferung unterliegt dem Nullsteuersatz bei der Umsatzsteuer. Für die Wärmepumpe gelten die Fördersätze der Bundesförderung für effiziente Gebäude.
Eine Reihenfolge hat sich bewährt: zuerst die Wärmepumpe planen und die Heizlast klären, dann die Photovoltaikanlage darauf auslegen. Umgekehrt führt es regelmäßig zu einer Anlage, die zum tatsächlichen Verbrauch nicht passt. Welche Voraussetzungen die Wärmepumpe im Bestand braucht, steht im Beitrag zu den Stärken und Grenzen der Wärmepumpe.