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Haben Sie sich schon einmal gefragt, wie man eine Wärmepumpe am sinnvollsten in das Haus integrieren kann? Wie schafft man es, neben Energie-Einsparungen gleichzeitig einen möglichst großen Beitrag für die Umwelt zu leisten? Und wie ist es derzeit umsetzbar, die größtmögliche Freiheit und Unabhängigkeit von den Entwicklungen der Energiepreise zu bekommen? Die Antwort auf diese Fragen lässt sich in drei Schritte unterteilen, die wir Ihnen in diesem Beitrag aufzeigen möchten. Wir beginnen mit der Nutzung einer Photovoltaikanlange:

Schritt 1: mit der Photovoltaikanlage "grünen" Strom produzieren

Erneuerbare Energien sind die Energielieferanten der Zukunft. Um sie jetzt schon für Ihr Zuhause nutzbar zu machen, ist eine Photovoltaikanlage (= Solaranlage zur Stromgewinnung) die optimale Möglichkeit.

Immer noch gelten hier staatliche Förderungen wie die Einspeise- oder Eigenverbrauchsvergütung. Allerdings sind die Vergütungen für das Einspeisen ins Stromnetz inzwischen ziemlich niedrig und sie fallen jeden Monat weiter. Es ist deshalb mittlerweile viel lukrativer geworden, so viel eigenproduzierten Solarstrom wie möglich selbst zu verbrauchen.

Eine Möglichkeit hierzu ist ein Stromspeicher beziehungsweise Stromakku. Wichtig ist, dass dieser genau zur verwendeten Photovoltaikanlage passt. Im Akku wird ganz einfach Solarstrom gespeichert, den Sie gerade nicht verwenden können. Sie können den Strom dann später nutzen, wenn Sie ihn brauchen. Damit vermeiden Sie, überschüssigen Strom zu „ungünstigen“ Konditionen ins Netz einzuspeisen.

Durch die Kombination aus einer Photovoltaikanlage und einem Solarakku können Sie immerhin bis zu 60% des erzeugten Solarstroms selbst nutzen. Wie hoch der Eigenverbrauch tatsächlich ist, hängt unter anderem von Ihren Gewohnheiten und natürlich von den Kapazitäten des genutzten Solarspeichers ab.

Bei 60 % des selbst genutzten Stroms bleiben aber natürlich noch 40% übrig, die doch ins Stromnetz eingespeist werden müssen und dadurch zu finanziellen Verlusten führen. Gibt es nicht weitere sinnvolle Möglichkeiten, um diese Energie zu nutzen und zu speichern? Doch! Hier kommt im nächsten Schritt die Wärmepumpe ins Spiel!

Schritt 2: Photovoltaik kombiniert mit einer Wärmepumpe

Normalerweise würde der überschüssige Solarstrom in das Netz eingespeist, also verkauft werden, sobald der Solarspeicher voll ist. Dies kann man vermeiden, indem man den Solarstrom intelligent an anderer Stelle nutzt.

Und hier sind wir bei der Wärmepumpe angelangt. Eine Wärmepumpe nutzt elektrische Energie, um Wärme aus dem Boden, der Luft oder dem Grundwasser für das Haus zu erhöhen und im Raum nutzbar zu machen. Aus 1 kW Strom kann sie etwa 3 bis 4 kW Wärme generieren. Die Wärmepumpe ist damit eine sehr effiziente und gleichzeitig umweltschonende Wärmequelle.

Das gilt umso mehr, wenn Sie Ihre Photovoltaikanlage nutzen, um den benötigten Strom zu produzieren. Auf diese Weise sparen Sie noch mehr Geld und werden unabhängiger vom Energieanbieter, weil Sie keinen Strom (oder nur noch sehr wenig) für Ihre Heizung zukaufen müssen. Gleichzeitig wird der Eigenverbrauch Ihrer Anlage höher. Und die Wärmepumpe bietet noch eine ganze Reihe von weiteren Möglichkeiten, den Solarstrom als Energie zu speichern:

Pufferspeicher zur Wärmespeicherung

Wenn Sie ohnehin schon einen Pufferspeicher für das Heiz- beziehungsweise Warmwassersystem Ihres Hauses nutzen, können Sie die Wärmepumpe einsetzen, um die Temperatur dieses Pufferspeichers anzuheben. Auf diese Weise speichern Sie überschüssige Energie als Wärmeenergie. Das ist sehr effizient, wie eine Beispielrechnung zeigt:

  • In unserem Beispiel hat der Pufferspeicher ein Volumen von 750 Litern.
  • Die Wärmepumpe kann mit Solarstrom die Temperatur dieser Wassermenge von 40 auf 50 °C anheben.
  • Auf diese Weise speichern Sie 8,7 kWh Wärmeenergie in Ihrem Pufferspeicher.
  • Und das Beste dabei: Sofern schon ein Pufferspeicher vorhanden ist, haben Sie keine zusätzlichen Ausgaben.

Solarstrom für die Raumwärme

Sie können mit der Wärmepumpe natürlich auch direkt die Temperatur der Räume anheben und dafür den Solarstrom nutzen. Schon 0,5 °C können je nach der Quadratmeterzahl des Hauses etliche kWh Energie speichern.

Die Luxusvariante: Eisspeicher & Klimatisierung

Eine besonders intelligente und innovative Art der Energiespeicherung sind Eisspeicher. Hier saugt die Wärmepumpe die Wärmeenergie nicht aus der Umgebungsluft, dem Grundwasser oder dem Boden Ihres Grundstücks, sondern aus einer im Erdreich versenkten „Zisterne“. Wenn die Wärmepumpe aus der Temperatur des Wassers ständig Energie in Form von Wärme für Ihr Haus abführt, kühlt dieser Prozess das Wasser im Eisspeicher immer weiter herunter, bis es anfängt zu gefrieren.

Interessant hierbei ist der Übergang von Wasser zu Eis. Bei diesem Übergang (auch Phasenwechsel genannt) wird sehr viel Energie frei.

Konkret: Um 0 °C kaltes Wasser von der flüssigen Form in Eis zu verwandeln, braucht man genau so viel Energie, als wenn man das Wasser von 0 °C auf 80 °C bringen wollte. In dem Moment, in dem das Wasser gefriert, gibt es eine große Menge Energie ab. Und diese kann genutzt werden, um Wärme zu produzieren.

  • In der kalten Jahreszeit ist der Eisspeicher eine hervorragende Möglichkeit, um Energie in dem Speicher in Raumwärme umzuwandeln.
  • Der große Vorteil ist, dass die gespeicherte Kälte in den wärmeren Monaten dann umgekehrt zur Klimatisierung Ihrer Räume genutzt werden kann. Auch diese Aufgabe übernimmt die Wärmepumpe.

Wie ein solcher Eisspeicher funktioniert, sehen Sie in diesem fünfminütigen Video:

video

Spezialfälle der Wärmenutzung

Für besondere Anwendungen bieten sich weitere Möglichkeiten, um Wärmeenergie zu nutzen und damit die Eigennutzung des Solarstroms zu verbessern:

  • Haben Sie ein Schwimmbad, können Sie auch dieses über die Wärmepumpe erwärmen und somit „überschüssigen“ Strom aus der Photovoltaikanlage nutzen.
  • Manchmal kann überschüssige Solarenergie auch von der Wärmepumpe für Spezialfälle genutzt werden, zum Beispiel für die thermische Desinfektion in Bezug auf die Gefahr von Legionellen im Trinkwasser. Dies ist im Privathaushalt in der Regel nicht nötig, in verschiedenen Betrieben gibt es dazu aber gesetzliche Vorschriften.

Wie viel bringt die Kombination aus Wärmepumpe und Photovoltaikanlage?

Wie Sie bei Schritt 1 gesehen haben, können Sie bei der Standardvariante mit einer Photovoltaikanlage und einem Stromspeicher bis zu 60% Ihres Stroms selbst verbrauchen (Säule 1 in der Grafik).
Wenn Sie eine Wärmepumpe mit ihren zusätzlichen Speichermöglichkeiten nutzen, steigt der realistisch mögliche Eigenverbrauch schon auf bis zu 85% (Säule 2 in der Grafik) an.

Doch da ist immer noch Luft nach oben (Säule 3 in der Grafik)! Und die nutzen Sie optimal mit Smart Home:

Schritt 3: Smart Home als Ergänzung der Wärmepumpe

Seit einigen Jahren sind sogenannte Smart-Home-Systeme immer mehr im Kommen. Eine programmierbare Steuerung dient sozusagen als Gehirn des Hauses. Augen, Ohren und Tastsinn der Anlage werden durch Sensoren ersetzt, die an unterschiedlichen Stellen im Haus installiert werden. Dazu gehören unter anderem

  • Temperaturfühler,
  • Thermostate,
  • Bewegungsmelder und
  • Helligkeitssensoren.

Auf diese Weise bekommt die Steuerung ein sehr gutes Bild von den Umgebungsvariablen im Haus. Sie erhält die Daten der Sensoren und kann dann je nach Bedarf Geräte im Haus steuern. Die Steuerung geschieht zum Beispiel über Wlan, Netzwerk oder Energiesteckdosen. Die Anlage steuert im Grunde alles, was Sie möchten, zum Beispiel:

Sie können zum Beispiel die Jalousien in Abhängigkeit von der Tageszeit, der Helligkeit oder auch von der Temperatur in den einzelnen Zimmern öffnen und schließen. Im Sommer könnte die Steuerung also ein Zimmer automatisch abdunkeln, wenn es aufgrund der Sonneneinstrahlung zu warm wird. Im Winter schließen sich die Jalousien dann automatisch, wenn es draußen dunkel wird. In Verbindung mit der Wärmepumpe sind hier sehr spannende Möglichkeiten der Einsparung programmierbar.

Ihr Haus wird also in einen Computer verwandelt, der jederzeit optimal auf die Umgebungsvariablen reagieren kann. Auf diese Weise kann jede Menge Energie gespart oder ganz gezielt genutzt werden.
Zusätzlich können Sie über Handy-Apps von unterwegs auf Ihr Haus zugreifen, Ihre Systeme prüfen oder anpassen. Sie können auf diese Weise zum Beispiel die Heizung genau so starten, dass es bei Ihrer Ankunft zu Hause angenehm warm ist.

Mit einem solchen Smart-Home-System ist damit noch weiteres Einsparpotenzial verbunden, sodass Sie auf diese Weise tatsächlich bis zu 100% Ihres Solarstroms zu Hause nutzen können. Eine perfekte Kombination!

Geschrieben von: Jascha Schmitz , 17. Dezember 2020


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