Luftwärmepumpe mit Photovoltaik kombinieren: doppelt sparen

Warum Luftwärmepumpe und Photovoltaik so gut zusammenpassen

Das Grundprinzip ist schnell erklärt: Eine Luft-Wasser-Wärmepumpe entzieht der Außenluft Wärmeenergie und hebt deren Temperaturniveau elektrisch an. Sie braucht dafür Strom – und genau diesen Strom kann eine Photovoltaikanlage auf dem Dach liefern. Aus 1 kWh elektrischer Energie macht die Wärmepumpe bei günstigen Außentemperaturen drei bis vier Kilowattstunden nutzbare Wärme. Dieser Faktor trägt die Bezeichnung COP (Coefficient of Performance); über das gesamte Heizjahr gemittelt spricht man von der Jahresarbeitszahl (JAZ).

Für die Wirtschaftlichkeitsrechnung ist die Kombination aus Luftwärmepumpe mit Photovoltaik aus einem einfachen Grund attraktiv: Selbst erzeugter Solarstrom kostet in einem typischen Einfamilienhaus derzeit einen Bruchteil des Netzstrompreises. Wer diesen günstigen Strom in eine Wärmepumpe mit einer JAZ von 3,5 schickt, erzeugt Wärme zu deutlich niedrigeren Kosten als mit einer konventionellen Elektroheizung oder sogar einem Gaskessel, dessen Gaspreis von weltmarktabhängigen Schwankungen geprägt ist.

Hinzu kommt: Seit 2023 gilt für neue PV-Anlagen in Deutschland der Nullsteuersatz (0 % Mehrwertsteuer) auf Lieferung und Installation. Das verbessert die Wirtschaftlichkeit der PV-Seite weiter und senkt die Investitionshürde.

Jahresarbeitszahl (JAZ): Was sie sagt und was sie verschweigt

Die Jahresarbeitszahl ist die wichtigste Kennzahl für eine Wärmepumpe. Sie gibt an, wie viele Kilowattstunden Wärme die Anlage pro Kilowattstunde verbrauchtem Strom erzeugt hat – über das gesamte Heizjahr. Eine JAZ von 3,5 bedeutet: Für jede verbrauchte Kilowattstunde Strom lieferte die Pumpe 3,5 kWh Wärme.

Bei einer Luft-Wasser-Wärmepumpe schwankt die JAZ je nach Außentemperatur erheblich. Im Sommer, wenn die Anlage nur für die Warmwasserbereitung läuft und die Außenluft warm ist, können kurzfristige COP-Werte von 4 bis 5 erreicht werden. An einem Wintertag mit Minusgraden sinkt der COP auf 2 bis 2,5 – die Anlage arbeitet weniger effizient, weil die Temperaturdifferenz zwischen Außenluft und Heizwasser größer ist.

Für die Kombination mit Photovoltaik ist dieser Verlauf von zentraler Bedeutung. Die PV-Anlage liefert im Winter weniger Strom als im Sommer – genau dann, wenn die Wärmepumpe ihren höchsten Strombedarf hat und gleichzeitig weniger effizient arbeitet. Diese Diskrepanz lässt sich nicht wegdiskutieren. Sie bedeutet aber nicht, dass die Kombination unvorteilhaft ist: Selbst wenn im Winter ein größerer Anteil Netzstrom genutzt wird, verbleibt über das gesamte Jahr ein deutlicher Kostenvorteil gegenüber einem System ohne PV.

PV-Überschuss zum Heizen und zur Warmwasserbereitung nutzen

Besonders wertvoll ist die Kombination in den Übergangsmonaten Frühling und Herbst sowie im Sommer: Die PV-Anlage liefert reichlich Strom, der Heizbedarf ist gering oder null, und der gesamte Solarstrom kann genutzt werden, um Warmwasser zu bereiten. Das entlastet das Netz, verbessert den Eigenverbrauch und sorgt dafür, dass die Wärmepumpe im Niedriglastbetrieb mit hohem COP läuft.

Viele moderne Wärmepumpen erlauben eine Anhebung der Warmwassertemperatur oder eine frühere Heizkurvenkorrektur, wenn überschüssiger Solarstrom vorhanden ist. Das Heizungswasser wird dabei gezielt etwas wärmer aufgeladen als nötig – man spricht von thermischer Speicherung oder Pufferung. Der Effekt: Der Strom aus der PV-Anlage wird heute verbraucht, hält das Gebäude und das Warmwasser aber bis in den nächsten Morgen warm. So wird die Batterie der Physik genutzt, ohne zwingend einen Stromspeicher zu benötigen.

Wer zusätzlich einen Pufferspeicher integriert, erhöht die thermische Speicherkapazität weiter. Gerade bei größeren Gebäuden oder wenn die Wärmepumpe ohnehin mit einem Hydraulikpuffer arbeitet, ist das eine sinnvolle Ergänzung zur PV-Anlage.

SG-Ready und Energiemanagement: wie die Steuerung funktioniert

Das Schlagwort, das in diesem Zusammenhang immer fällt, ist SG-Ready. Die meisten in Deutschland verkauften Wärmepumpen verfügen seit Jahren über diese Schnittstelle: zwei digitale Eingänge, über die ein externes Signal – beispielsweise vom Energiemanagementsystem der PV-Anlage – die Betriebsweise der Wärmepumpe steuert. SG-Ready unterscheidet vier Zustände: von gesperrtem Betrieb (Netzsicherheit) über Normalbetrieb bis hin zu zwei Aktivierungsstufen, die der Wärmepumpe signalisieren, dass günstiger oder überschüssiger Strom vorhanden ist.

Ein modernes Energiemanagementsystem (EMS) misst kontinuierlich Erzeugung, Verbrauch und Speicherzustand. Sobald PV-Überschuss erkannt wird, sendet es ein SG-Ready-Signal an die Wärmepumpe, die daraufhin Warmwasser nachlädt oder die Vorlauftemperatur leicht anhebt – ohne dass jemand manuell eingreifen muss. Dieses Zusammenspiel funktioniert umso reibungsloser, je besser die Komponenten aufeinander abgestimmt sind.

BRIAN Solar plant PV-Anlagen, Stromspeicher und Wärmepumpen als integriertes System und stimmt das Energiemanagement von Anfang an ab. Als SENEC-Fachpartner kennen wir die Schnittstellen zwischen Wechselrichter, Speicher und Wärmepumpensteuerung aus der Praxis. Das vermeidet Schnittstellenprobleme, die entstehen, wenn Komponenten verschiedener Hersteller nachträglich miteinander verheiratet werden sollen.

Die Rolle des Stromspeichers: Brücke zwischen Mittag und Abend

Eine PV-Anlage erzeugt ihren Strom tagsüber, die Wärmepumpe läuft aber auch morgens und nachts. Hier kommt ein Batteriespeicher ins Spiel. Er nimmt den Solarstrom auf, wenn die Sonne scheint, und gibt ihn ab, wenn die Wärmepumpe Strom benötigt. Das verlängert das Zeitfenster, in dem selbst erzeugter Strom zum Heizen genutzt werden kann, und verringert den Netzbezug in den Abendstunden.

Ob ein Batteriespeicher in Kombination mit einer Wärmepumpe wirtschaftlich sinnvoll ist, hängt von mehreren Faktoren ab: Größe der PV-Anlage, Strombedarf des Haushalts, Warmwasserbedarf und Heizlastprofil. Als Faustregel gilt: Wer ohne Wärmepumpe bereits über einen Batteriespeicher nachdenkt, profitiert mit Wärmepumpe in der Regel noch stärker davon, weil der Strombedarf insgesamt höher ist und der Speicher häufiger vollständig entladen werden kann.

Umgekehrt kann der thermische Speicher – also Pufferspeicher und Warmwasserspeicher – einen Teil der Funktion eines Batteriespeichers übernehmen. Wärme ist pro Kilowattstunde günstiger zu speichern als elektrische Energie. Wer die Prioritäten richtig setzt, füllt zuerst den thermischen Speicher, dann die Batterie und speist erst danach ins Netz ein.

• Thermischer Speicher (Puffer, Warmwasser) zuerst laden – günstigste Speicherform
• Batteriespeicher als Brücke für Haushaltsstrom abends und morgens
• Netzbezug auf Zeiten mit niedrigen Netzstrompreisen verschieben (Tarif-Steuerung)
• Einspeisung nur, wenn thermischer und elektrischer Speicher voll sind

Wirtschaftlichkeit: Was die Kombination über das Jahr wirklich bringt

Eine pauschale Zahl für die Ersparnis zu nennen wäre unseriös – zu stark variieren Faktoren wie Gebäudedämmung, Heizkörper- oder Fußbodenheizungssystem, Warmwasserbedarf, Dachausrichtung und Standort. Was sich aber sagen lässt: Der größte Hebel liegt in den Sommermonaten und im Frühjahr/Herbst, wenn die PV-Anlage viel Strom liefert und die Wärmepumpe für Warmwasser effizient läuft. In dieser Phase kann ein gut geplantes System den Netzbezug für Heizung und Warmwasser auf nahezu null senken.

Im Winter sieht die Bilanz anders aus. Eine PV-Anlage in Südbaden liefert im Dezember und Januar deutlich weniger Ertrag als im Juni. Die Wärmepumpe bezieht dann einen größeren Anteil ihres Stroms aus dem Netz. Wer eine JAZ von 3,5 und einen Netzstrombezug von durchschnittlich X Cent je Kilowattstunde annimmt, rechnet sich eine Kilowattstunde Wärme aus – und vergleicht das mit Gas- oder Ölkosten. In der Praxis zeigen sich über das Gesamtjahr bei vergleichbaren Gebäuden regelmäßig spürbare Einsparungen gegenüber fossilen Heizsystemen, besonders wenn der Eigenverbrauchsanteil durch PV und Speicher hoch ist.

Konkrete Zahlen für Ihr Gebäude erhalten Sie am zuverlässigsten durch eine individuelle Planung. BRIAN Solar bietet dafür eine kostenlose Erstberatung an – ohne Verpflichtung und auf Basis Ihrer tatsächlichen Situation.

Förderung: BEG und weitere Unterstützung

Für die Wärmepumpe als Heizungsersatz gibt es in Deutschland staatliche Förderung über die Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG), abgewickelt durch die KfW. Der Grundbonus für den Heizungstausch liegt bei 30 Prozent der förderfähigen Kosten; Einkommensbonus und Klimageschwindigkeitsbonus können die Förderquote auf bis zu 70 Prozent erhöhen, wenn bestimmte Voraussetzungen erfüllt sind. Die genauen Sätze und Obergrenzen werden regelmäßig angepasst – prüfen Sie den aktuellen Stand direkt auf der KfW-Website oder lassen Sie sich von Ihrem Fachbetrieb beraten.

Wichtig: Die Förderung muss vor Auftragsvergabe beantragt werden. Außerdem ist ein Energieeffizienz-Experte oder ein Fachbetrieb für Heizung und Klimatechnik in den Antragsprozess einzubeziehen. BRIAN Solar unterstützt Sie dabei und kennt die Anforderungen aus zahlreichen realisierten Projekten im Raum Klettgau, Hochrhein und Schwarzwald.

Die PV-Anlage selbst fördert der Staat nicht direkt per Zuschuss, aber über den Nullsteuersatz (0 % MwSt.) und die Einspeisevergütung nach dem Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG). Die Anlage muss im Marktstammdatenregister (MaStR) der Bundesnetzagentur angemeldet werden – das ist Pflicht und Voraussetzung für die Einspeisevergütung.