Wärmepumpe mit Photovoltaik kombinieren 

Die Kombination aus Photovoltaik und Wärmepumpen gewinnt zunehmend an Bedeutung für Unternehmen, die nach effizienten und umweltfreundlichen Energielösungen suchen. Diese Technologien bieten eine attraktive Möglichkeit, den Energieverbrauch sowie die Wirtschaftlichkeit des Unternehmens zu optimieren und gleichzeitig einen Beitrag zum Klimaschutz zu leisten. Ziel der Bundesregierung ist es seit diesem Jahr (2024) jährlich 500.000 neue Wärmepumpen zu installieren. Im letzten Jahr lag die Zahl bei 356.000 installierten Geräten. Eine Steigerung von rund 120.000 zum Vorjahr (2022). Zudem zielen die Neuerungen im Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) und im Gebäudeenergiegesetz (GEG) darauf ab, den Einsatz weiter zu fördern und die Effizienz in Wohn- und Gewerbegebäuden zu steigern. Die Grafik zeigt die deutliche Steigerung des Wärmepumpenabsatzes 2004-2023.

Wie funktioniert der Betrieb einer Wärmepumpe? 

Wärmepumpen sind ein effizientes Mittel zur Beheizung und Kühlung von Unternehmens- und Wohngebäuden. Sie nutzen die Umgebungs- und Abwärme aus der Luft, dem Wasser oder dem Erdreich, um thermische Energie zum Heizen und Kühlen bereitzustellen. Das Kältemittel verdampft und wird mit Hilfe eines Kompressors weiter verdichtet. Durch diesen Prozess kann ein höheres Temperaturniveau erreicht werden. Die Art der Wärmepumpe unterscheidet sich nach Luft-Wasser-Wärmepumpe, Sole-Wasser-Wärmepumpe und Wasser-Wasser-Wärmepumpen, die je nach Anwendungsgebiet und Umgebungsbedingungen ausgewählt werden. Voraussetzungen für einen lohnenden Einsatz ist eine gute Wärmedämmung des Gebäudes. Somit eignen sich vor allem Neubauten sowie sanierte Immobilien für den Einsatz von Wärmepumpen.

Da die Wärmepumpe mit Strom betrieben wird, steigt der Strombedarf im Gebäude. Dieser lässt sich selbst berechnen. Das Unternehmen Buderus gibt die Berechnung wie folgt an: 

Jährlicher Heizbedarf in kWh / JAZ = jährlicher Stromverbrauch  

Jährlicher Stromverbrauch * Stromkosten in Euro pro kWh = Jährliche Stromkosten in Euro  

Die Jahresarbeitszahl (JAZ) kann dabei durchschnittlich und je nach Modell der Wärmepumpe bei 2,5 -4,5 Jahren liegen. 

Wie funktioniert eine Photovoltaikanlage?

Photovoltaikanlagen (PV-Anlagen) sind entscheidend für Unternehmen und Wohngebäude, die nachhaltige Energiequellen nutzen möchten. Sie wandeln Sonnenlicht direkt in Strom um, was durch die Verwendung von Solarzellen erreicht wird.

Diese Zellen bestehen aus Halbleitermaterial, das die Sonnenenergie absorbiert und in elektrische Energie umwandelt. Die Effizienz solcher Anlagen und derer Module hat sich in den letzten Jahren erheblich verbessert, was sie zu einer zunehmend attraktiven Option für den Unternehmenssektor macht. Hinzu kommen die derzeit günstigen Modulpreise, die sich in Kombination mit zusätzlichen Verbrauchern, wie Wärmepumpen und E-Mobilität positiv auf die Amortisation und Wirtschaftlichkeit der Anlage auswirken können. Photovoltaik bietet Unternehmen so die Möglichkeit nachhaltigen, günstigen und vor allem eigenen Strom flexibel einzusetzen.

Wärmepumpe mit Photovoltaik kombinieren – Eigenverbrauch optimieren

Wie bereits erwähnt, führt eine Kombination beider Systeme zu einem positiven Synergieeffekt. Den Anteil an elektrischem Strom, den die Wärmepumpe zum Betrieb benötigt, kann das Unternehmen kostengünstig, nachhaltig und stabil mit Photovoltaik decken. Besonders in Wohngebäude, wie Ein- und Mehrfamilienhäusern, in denen Mieterinnen und Mieter tagsüber oft nicht zu Hause sind und der Strombedarf und somit der Eigenverbrauch des Stroms der Photovoltaikanlage gering ausfällt und mehr Strom eingespeist wird, kann eine Wärmepumpe den ohnehin produzierten Solarstrom direkt vor Ort nutzen. Dies wirkt sich positiv auf die Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit beider Systeme aus. Welche weiteren Vorteile die Nutzung von Photovoltaikanlagen auf Mehrfamilienhäuser hat, erfahren Sie hier. Auch im Gewerbe- und Industriebereich lässt sich die Effizienz der PV-Anlage und Wärmepumpe in gegenseitiger Wechselwirkung und in Bezug auf das Kosten-Nutzen-Verhältnis positiv beeinflussen. Zwar sind die anfänglichen Investitionskosten zu beachten, doch durch Energieeinsparungen und mögliche staatliche Förderungen wird die Amortisationszeit verkürzt.  Wärmepumpen sind sehr effiziente Geräte zur Wärmeerzeugung, da sie mehr Energie in Form von Wärme erzeugen, als sie in Form von Strom verbrauchen. Wenn dies kein teurer Strom aus dem Netz ist, sondern von einer PV-Anlage günstig bezogen wird, kann die Gesamteffizienz des Systems weiter erhöht werden. Zudem erhöht sich die Unabhängigkeit von fossilen Energieträgern und Strompreisschwankungen, was zu einer langfristigeren Planbarkeit führen kann.  

Forschungsprojekt bestätigt den effizienten Einsatz 

Der Abschlussbericht des Forschungsprojektes „LowEx-Bestand“, welches sich im Projekverbund des Frauenhofer ISE, dem Institut für Nachhaltige Technische Systeme (INATECH) sowie dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT) mit der dem effizienten Einsatz von Wärmepumpen, Wärmeübergabesysteme und Lüftungssysteme bei der energetischen Modernisierung von Mehrfamiliengebäude beschäftigt hat, bestätigt den sinnvollen Einsatz von Wärmepumpen in Mehrfamiliengebäuden. Über die Projektlaufzeit wurde eine rasante Entwicklung des Marktumfeld und der Dringlichkeit des Themenfelds abgezeichnet. Dabei bestätigt der Bericht, dass sich Wärmepumpen auch in Bestandsgebäuden als eine ernstzunehmende Technologie abzeichnen würden.

Mieterstrom mit Kombination aus Wärmepumpe und PV-Anlage

Am Beispiel eines unserer Mieterstromprojekte mit integrierter Wärmepumpe (im Bild rechts), lässt sich ablesen, dass der Eigenverbrauch auch in den Mittagsstunden erhöht bleibt. Grund dafür ist die zusätzliche Nutzung des Solarstroms für den Betrieb der Wärmepumpe. Wie bereits oben beschrieben, wirkt sich dies positiv auf die Rentabilität der Anlage aus. Bei hohen oder steigenden Stromkosten kann so beim Eigenverbrauch des Solarstroms gespart werden, da die Stromgestehungskosten des Photovoltaik-Strom deutlich geringer sind als der Preis für den Strommix aus dem öffentlichen Netz. Zudem sind Stromspeicher derzeit noch recht teuer, was die Nutzung einer PV-Wärmepumpen-Kombination zur Verwendung des von den MieterInnen nicht genutzten Solarstroms deutlich attraktiver und wirtschaftlicher macht. Ein weiterer, derzeit sehr relevanter Aspekt ist die zusätzlich gewonnene Unabhängigkeit vom Bezug fossiler Energieträger. Darüber hinaus lassen sich so die CO2-Einspareffekte deutlich erhöhen.  

Schritte zur Implementierung von Wärmepumpen in Kombination mit Photovoltaik in bestehende Unternehmensstrukturen 

Die Integration in bestehende Gebäude- und Unternehmensstrukturen erfordert eine sorgfältige Planung und Umsetzung. Zunächst ist es entscheidend, eine umfassende Energieanalyse durchzuführen, um den Energiebedarf des Unternehmens zu ermitteln. Anschließend sollten die geeigneten Standorte für die Installation von Photovoltaik-Anlage identifiziert werden, unter Berücksichtigung von Dachflächen, Freiflächen und örtlichen Gegebenheiten. Die Auswahl der richtigen Wärmepumpen und deren Integration in die bestehende Heizungs- und Kühlsysteme erfordert ebenfalls eine genaue Abstimmung mit einem Fachexperten. Holen Sie sich ein Angebot ein und lassen Sie eine Wirtschaftlichkeitsanalyse erstellen.

Integration in Energiemanagement- und Smart Grid Systeme 

Zusätzliche Effizienzvorteile erreichen Sie durch die Integration der beiden Technologien in Energiemanagement- und Smart-Grid-Systeme. Durch die Implementierung intelligenter Steuerungssysteme können Unternehmen den selbst erzeugten Solarstrom optimal nutzen. Dies bedeutet, dass die Wärmepumpen dann betrieben werden, wenn der erzeugte Strom am kostengünstigsten ist, was zu weiteren Kosteneinsparungen führt. Die bidirektionale Kommunikation mit dem Stromnetz ermöglicht es Unternehmen auch, Überschussstrom zu speichern oder ins Netz einzuspeisen und dafür finanziell belohnt zu werden. 

Vergleich der Investitionen und Betriebskosten: Kombination von Wärmepumpe mit Photovoltaik-Strom zu herkömmlichen Systemen 

Ein weiterer wesentlicher Aspekt bei wirtschaftlichen Betrachtungen ist der Vergleich der Investitionen und Betriebskosten im Vergleich zu herkömmlichen Energieversorgungssystemen. Hier zeigt sich oft, dass die Kombination aus Photovoltaik und Wärmepumpen langfristig kostengünstiger ist. Herkömmliche Heiz- und Kühlsysteme, die auf fossilen Brennstoffen basieren, sind in der Regel teurer im Betrieb und tragen zu höheren Umweltauswirkungen bei. Der Umstieg auf erneuerbare Energien führt zu einer langfristigen Kostensenkung und trägt zur ökologischen Verantwortung des Unternehmens bei. 

Mit Förderungen für Wärmepumpe und Photovoltaik die Rentabilität erhöhen 

Wie bereits zu Beginn erwähnt, plant die Bundesregierung einen Ausbau von 500.000 Wärmepumpen im Jahr. Um Gebäudeeigentümer bei der Umsetzung von Photovoltaik-Wärmepumpenprojekten zu unterstützen, gibt es eine Vielzahl von Förderprogrammen auf regionaler und nationaler Ebene. Diese Programme bieten finanzielle Anreize, Zuschüsse und Steuervergünstigungen, um die Investitionskosten zu reduzieren und die Wirtschaftlichkeit zu erhöhen. Unternehmen sollten die verfügbaren Fördermöglichkeiten recherchieren und nutzen, um die Implementierung dieser nachhaltigen Technologien zu erleichtern. 

Wärmepumpenförderung 2024: 

Das Jahr 2024 bringt einige Änderungen und Anpassungen im Bereich der Wärmepumpenförderung mit sich.  

Hier die wichtigsten Eckdaten: 

• Der maximale Förderbetrag beträgt 70% der förderfähigen Kosten, wobei die Obergrenze bei 30.000 Euro liegt. Wenn beispielsweise Kosten in Höhe von 30.000 Euro anfallen, können Sie einen Zuschuss von bis zu 21.000 Euro erhalten. 
• Die Antragsverfahren bei der KfW starten voraussichtlich ab Ende Februar 2024. Handwerker haben jedoch die Möglichkeit, bereits mit der Installation zu beginnen und die Förderanträge bis Ende August nachzureichen. 
• Es besteht die Möglichkeit, von einer Basisförderung in Höhe von 30% für den Einbau einer Wärmepumpe zu profitieren (KfW-Programm 262). 
• Ein “Klima-Geschwindigkeits-Bonus” belohnt den frühzeitigen Austausch alter Heizungen mit einem Bonus von bis zu 20%. Dieser Bonus reduziert sich bis zum Jahr 2028. Je früher eine alte Heizung ausgetauscht wird, desto höher fällt der Bonus aus. Ab 2028 wird er auf 0% reduziert. 
• Ein “Effizienzbonus” in Höhe von 5% wird für besonders effiziente Wärmepumpen gewährt. Zusätzlich gibt es weitere 5% Förderung für besonders effiziente Wärmepumpen, die bestimmte Kriterien erfüllen. 
• Sanierungsmaßnahmen an Gebäudehülle, Anlagentechnik oder Heizung in sanierten Gebäuden können zusätzliche Förderungen in Höhe von 15-40% erhalten. 

Mehr dazu hier