Solarenergie im Winter: Clevere Tricks für eine effiziente Wärmepumpennutzung

Einführung

Der Winter stellt Hausbesitzer jedes Jahr vor große Herausforderungen – vor allem, wenn es um das Thema Heizen geht. Die Energiekosten schnellen in dieser Zeit oft in die Höhe und auch die Umweltbilanz sieht aufgrund des hohen Energiebedarfs nicht gut aus. Doch es gibt clevere Lösungen, wie Sie Ihr Zuhause auch in der kalten Jahreszeit effizient und nachhaltig warm bekommen können. Eine mögliche Lösung ist die Kombination einer Wärmepumpe mit einer Solaranlage.

In diesem Artikel erfahren Sie, wie Sie Ihre Wärmepumpe und Solaranlage im Winter optimal aufeinander abstimmen können, um die Effizienz zu maximieren und die Heizkosten zu senken. Wir erklären Ihnen, warum sich diese Technologien so gut ergänzen, wie Sie Ihre Anlage ausrichten sollten und was bei der Installation zu beachten ist. So können Sie die Vorteile der Sonnenenergie auch in der dunklen Jahreszeit voll ausschöpfen.

Funktionsweise einer Wärmepumpe

Eine Wärmepumpe nutzt ein natürliches physikalisches Prinzip aus, um Wärmeenergie aus der Umwelt zu gewinnen. Sie funktioniert ähnlich wie ein Kühlschrank, nur umgekehrt: Statt Wärme aus einem geschlossenen System abzuführen, zieht die Wärmepumpe thermische Energie aus der Luft, dem Erdreich oder dem Grundwasser und führt sie dem Haus als Heizwärme zu.

Möglich wird dies durch einen Kältemittelkreislauf, in dem ein Arbeitsmedium verdampft und verdichtet wird. Im Verdampfer, der sich außerhalb des Gebäudes befindet, entzieht das Kältemittel der Umwelt Wärme und verdampft. Der gasförmige Dampf wird zum Kompressor gepumpt und stark verdichtet, wodurch sich der Druck und die Temperatur enorm erhöhen. Im Wärmeübertrager gibt das Kältemittel die Wärme an das Heizsystem ab und kondensiert wieder zu einer Flüssigkeit. In einem Expansionsventil entspannt sich das Kältemittel schließlich und der Kreislauf beginnt von vorn.

Auf diese Weise kann die Wärmepumpe thermische Energie auf ein höheres Temperaturniveau heben und so selbst bei niedrigen Außentemperaturen Heizwärme liefern. Der eigentliche Antrieb erfolgt durch den Strom für den Kompressor.

Vorteile der Kombination

Die Kombination von Solarthermie und Wärmepumpe bringt einige Vorteile mit sich:

Erneuerbare Energien intelligent kombinieren: Mit der Solarenergie und der Wärmepumpe nutzt man gleich zwei erneuerbare Energiequellen für die Wärmeerzeugung. So macht man sich unabhängiger von fossilen Brennstoffen.

Eigenverbrauch steigern: Wenn man den selbst erzeugten Solarstrom auch für den Betrieb der Wärmepumpe nutzt, lässt sich der Eigenverbrauchsanteil der Solarenergie deutlich erhöhen. Gerade im Sommer kann der Strombedarf der Wärmepumpe so gedeckt werden.

Kosten und CO2 sparen: Durch die saubere Wärmeerzeugung aus Sonne und Umweltwärme lassen sich im Vergleich zu einer Öl- oder Gasheizung Betriebskosten und CO2-Emissionen sparen. Die Anfangsinvestition rechnet sich so schneller.

So geht’s: Solarstrom im Winter

Auch im Winter lässt sich mit einer Solaranlage Strom erzeugen, wenn auch deutlich weniger als in den Sommermonaten. Durch die flachere Sonneneinstrahlung und die kürzeren Tage fällt die Stromausbeute geringer aus. Dennoch lohnt es sich, die Solaranlage auch für die Wärmepumpe im Winter zu nutzen.

Mit einer groß dimensionierten Photovoltaikanlage lassen sich selbst an trüben Wintertagen nennenswerte Mengen Solarstrom erzeugen. Moderne Solarmodule arbeiten schon ab einer geringen Lichteinstrahlung. An sonnigen Wintertagen können so bis zu 30 Prozent der Sommererträge erzielt werden. Auch die Ausrichtung der Solarpaneele spielt eine Rolle – eine Südost-West-Ausrichtung optimiert die Erträge im Winter.

Zwar reicht der Solarstrom an manchen Tagen nicht für den vollen Betrieb der Wärmepumpe. Doch in Kombination mit einem Batteriespeicher lässt sich der Eigenverbrauchsanteil deutlich steigern. So kann die Wärmepumpe zumindest teilweise mit günstigem Solarstrom betrieben werden und reduziert die Heizkosten.

Große PV-Anlage empfehlenswert

Um den höchstmöglichen Solarstromertrag für den Betrieb der Wärmepumpe zu erzielen, ist eine große PV-Anlage auf dem Dach oder Grundstück sinnvoll. Je mehr Solarmodule installiert werden, desto mehr Strom kann auch in den Wintermonaten produziert werden. Während eine kleine Anlage mit vielleicht 5 kWp im Dezember nur wenige kWh Strom erzeugt, kann eine groß dimensionierte Anlage mit 15-20 kWp noch spürbar zur Wärmepumpenversorgung beitragen.

Mit einer größeren PV-Anlage lassen sich auch Lastspitzen der Wärmepumpe besser abfangen. An sonnigen Wintertagen können die Module tagsüber ausreichend Strom für den Betrieb der Wärmepumpe liefern. Eine Anlage, die nur knapp dimensioniert ist, würde hingegen die Lastspitzen nicht voll abdecken können, so dass Strom extern zugekauft werden müsste.

Bei der Planung sollte also darauf geachtet werden, die PV-Anlage von Anfang an großzügig zu dimensionieren. Mehrmodule bedeuten mehr Ertrag und eine höhere solarer Eigenversorgung im Winter.

Stromspeicher sinnvoll

Um die Solarenergieeffizienz weiter zu steigern, empfiehlt sich die Installation eines Stromspeichers. Dieser speichert überschüssigen Solarstrom, der nicht direkt verbraucht werden kann. Gerade im Winter, wenn die Solarenergieerträge geringer sind, kann ein Speicher die Eigenverbrauchsquote deutlich erhöhen.

Der gespeicherte Solarstrom steht dann zur Deckung des Wärmepumpenstrombedarfs zur Verfügung. So lässt sich der teure Strombezug aus dem Netz minimieren. Wichtig ist, dass der Speicher groß genug dimensioniert wird. Er sollte mindestens 20-30% der installierten PV-Leistung abdecken können.

Moderne Speichersysteme verfügen über eine intelligente Lade- und Entladesteuerung. Sie bevorzugen den direkten Verbrauch von Solarstrom und greifen nur bei Überschuss auf den Speicher zu. Das optimiert die Ausnutzung der Sonnenenergie. Mit einem Solarspeicher kann der Eigenverbrauchsanteil deutlich gesteigert werden.

Teildeckung des Wärmebedarfs

Auch wenn die Solarstromerträge im Winter geringer sind, ist es möglich einen Teil des Wärmebedarfs der Wärmepumpe durch die eigenen Solarmodule zu decken. Moderne Wärmepumpen können schon ab einer Vorlauftemperatur von 35°C arbeiten. An sonnigen Wintertagen können die Solarmodule problemlos diese Temperatur erreichen. Somit kann an diesen Tagen der Großteil des Wärmebedarfs gedeckt werden. An bewölkten Tagen ist die Solarstromerzeugung natürlich geringer, sodass dann nur ein kleiner Teil des täglichen Wärmebedarfs gedeckt werden kann. Insgesamt ist aber durchaus eine nennenswerte Einsparung an konventionellem Strom für den Betrieb der Wärmepumpe im Winter möglich.

Um die Solarstromnutzung zu maximieren, empfiehlt sich der Einbau eines Stromspeichers. Dieser speichert überschüssigen Solarstrom, der dann bei Bedarf für die Wärmepumpe genutzt werden kann. Ein Batteriespeicher ermöglicht so eine zeitversetzte Nutzung des im Sommer erzeugten Solarstroms.

Ausrichtung der Solarpaneele

Um den Solarenergieertrag in den Wintermonaten zu maximieren, ist die optimale Ausrichtung der Solarpaneele entscheidend. Die klassische Südausrichtung bringt zwar über das Jahr den höchsten Ertrag, im Winter liefern Ost-West-Anlagen aber mehr Strom.

Der Grund ist simpel: Eine Südanlage erreicht um die Mittagszeit ihren Höchstertrag. Im Winter steht die Sonne jedoch sehr flach, sodass eine Ost-West-Anlage den Vorteil hat, dass sie den niedrigen Sonnenstand am Vormittag und Nachmittag optimal nutzen kann.

Experten empfehlen daher für die Kombination aus Wärmepumpe und Solaranlage eine Ost-West-Ausrichtung mit Neigungswinkeln von 30 bis 35 Grad. So kann auch in den Wintermonaten noch ein akzeptabler Solarertrag für den Betrieb der Wärmepumpe erzielt werden.

Komplettanbieter

Viele Hausbesitzer bevorzugen es, alle Komponenten ihrer Solaranlage und Wärmepumpe von einem Anbieter zu beziehen. Das hat einige Vorteile:

• Alles aus einer Hand – Beratung, Planung, Installation und Wartung aus einer Hand. Ansprechpartner ist nur ein Unternehmen.
• Abstimmung der Komponenten – Der Komplettanbieter stellt sicher, dass alle Komponenten wie Solarpaneele, Wechselrichter, Speicher und Wärmepumpe optimal aufeinander abgestimmt sind.
• Verantwortung bei einem Unternehmen – Bei Problemen oder Defekten ist klar, wer dafür verantwortlich ist. Es gibt nur einen Ansprechpartner.
• Einfache Inbetriebnahme – Der Komplettanbieter nimmt alle Komponenten in Betrieb und stellt die reibungslose Funktion sicher.

Komplettanbieter für Solaranlagen und Wärmepumpen finden sich etwa unter den größeren Solarteuren. Sie bieten alle Leistungen aus einer Hand an. Hausbesitzern wird die Entscheidung damit erleichtert.

Alternativen

Nicht jeder Haushalt verfügt bereits über eine Solaranlage. Dennoch kann eine Wärmepumpe sinnvoll sein, da sie deutlich effizienter arbeitet als eine Gas- oder Ölheizung. Auch eine nachträgliche Installation einer Solaranlage ist möglich. So lassen sich zunächst Heizkosten mit der Wärmepumpe senken, bevor später eine PV-Anlage hinzugefügt wird.

Bevor man in eine Wärmepumpe investiert, sollte der Energiebedarf des Hauses analysiert werden. Oft lohnt sich zunächst eine Dämmung oder der Austausch alter Fenster, um den Verbrauch zu senken. Erst danach sollte eine Wärmepumpe dimensioniert und installiert werden.

Wer keine große Investition tätigen möchte, kann zunächst mit einem Stromspeicher starten. Dieser optimiert die Solarnutzung auch ohne Wärmepumpe. Später kann dann einfach die Wärmepumpe hinzugefügt werden.

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Wir hoffen, diese Empfehlungen sind interessant für Sie. Schauen Sie auch regelmäßig auf unserer Website vorbei, um weitere spannende Artikel rund um erneuerbare Energien zu entdecken.

Wie funktioniert eine Wärmepumpe?

Eine Wärmepumpe nutzt ein natürliches physikalisches Prinzip aus, um Wärmeenergie aus der Umwelt zu gewinnen. Ähnlich wie bei einem Kühlschrank, wird ein Kältemittel verdichtet und verflüssigt, um Wärme zwischen einem niedrigen und einem hohen Temperaturniveau zu übertragen.

Konkret saugt die Wärmepumpe über Verdampfer Wärme aus der Luft, dem Erdreich oder dem Grundwasser an. Durch Kompression wird diese auf ein höheres Temperaturniveau gebracht und kann dann über einen Kondensator an das Heizungssystem abgegeben werden. So kann mit relativ wenig Elektroenergie die Umweltwärme genutzt werden, um Gebäude zu heizen und Warmwasser bereitzustellen.

Moderne Wärmepumpen erreichen einen COP-Wert (coefficient of performance) von bis zu 5. Das bedeutet, aus 1 kWh Strom können 5 kWh Heizwärme erzeugt werden. Deshalb gelten Wärmepumpen als sehr effiziente erneuerbare Heiztechnologie.

Lohnt sich eine Wärmepumpe auch ohne Solaranlage?

Ja, der Einbau einer Wärmepumpe kann sich auch ohne eine Solaranlage lohnen. Moderne Wärmepumpen arbeiten effizient und lassen sich kostengünstig mit Strom aus dem Netz betreiben. Allerdings ist die Kombination aus Wärmepumpe und Solaranlage ideal, um einen möglichst hohen Grad an Energieautarkie und Kosteneinsparung zu erreichen.

Wärmepumpen nutzen die Umweltwärme aus Luft, Erde oder Grundwasser. Dafür benötigen sie Strom zum Antrieb des Verdichters. Bei einer reinen Stromversorgung aus dem Netz fallen entsprechende Kosten an. Solarstrom vom eigenen Dach ist preiswerter.

Zudem lässt sich mit einer PV-Anlage der Eigenverbrauchsanteil maximieren. Je mehr preiswerter Solarstrom selbst genutzt wird, desto weniger teurer Fremdstrom muss zugekauft werden. Die Wärmepumpe sollte deshalb vorrangig tagsüber laufen, wenn die Solaranlage Strom liefert.

Fazit: Eine Wärmepumpe lohnt sich auch ohne PV-Anlage. Für maximale Einsparungen empfiehlt sich aber die Kombination mit einer eigenen Solarstromerzeugung.

Welche Solaranbieter auch Wärmepumpen?

Um Wärmepumpe, Photovoltaikanlage und Stromspeicher aus einer Hand zu erhalten, gibt es einige empfehlenswerte Anbieter:

Anbieter 1 ist spezialisiert auf die Kombination dieser Technologien. Das Unternehmen bietet qualitativ hochwertige Produkte von Markenherstellern und übernimmt auch die fachgerechte Installation und Inbetriebnahme. Der Kundenservice ist sehr gut.

Anbieter 2 hat jahrelange Erfahrung mit Solarsystemen und erweitert sein Angebot zunehmend um Wärmepumpen. Die Angebote sind transparent und kundenfreundlich. Auch hier sorgt man für die komplette Abwicklung vom Verkauf bis zur Installation.

Anbieter 3 ist ein lokaler Installateur, der alle Komponenten für ein nachhaltiges Heizsystem mit Solarstrom liefert und einbaut. Der Vorteil ist die persönliche Beratung vor Ort. Die Preise sind allerdings etwas höher.

Neben diesen drei beispielhaften Anbietern gibt es sicher noch weitere gute Optionen für Komplettpakete. Eine Online-Recherche nach Erfahrungsberichten hilft dabei, den passenden Partner für die eigenen Bedürfnisse zu finden.

Wie viel Solarstrom im Winter?

Auch im Winter ist in Deutschland durchaus noch eine nennenswerte Stromerzeugung durch Photovoltaikanlagen möglich. Der Ertrag ist jedoch deutlich geringer als in den Sommermonaten. Im Durchschnitt kann man in den Wintermonaten November bis Februar mit folgenden Erträgen rechnen:

– November: 30-60% des Ertrags wie im Juni

– Dezember: 15-40% des Ertrags wie im Juni

– Januar: 10-25% des Ertrags wie im Juni

– Februar: 15-35% des Ertrags wie im Juni

Entscheidend sind die tägliche Sonnenscheindauer, die Ausrichtung und Neigung der Solarmodule sowie Verschattungen durch Gebäude oder Bäume. In Süddeutschland fallen die Erträge in der Regel höher aus als in Norddeutschland. Durch die niedrige Sonneneinstrahlung lohnt sich der Einsatz von Solarstrom für die Wärmepumpe im Winter vor allem in Kombination mit einem Batteriespeicher.