Die Heizung ist der größte Verbrauchsfaktor im Haus, und eine Heizungsmodernisierung stellt eine der größten Investitionsmaßnahmen dar, die gut durchdacht werden sollte. Trotz der Irritationen rund um die Einführung des Gebäudeenergiegesetzes kann eine Wärmepumpe für viele der neuen und bestehenden Gebäude eine effiziente Heizlösung sein. Durch den Einsatz solarer Energieerzeugung kann die Effizienz noch weiter gesteigert werden, was sich für die Betreiber auszahlt.
Am Markt hat sich in den vergangenen Jahren die Systemkombination aus Wärmepumpe und Photovoltaik etabliert. Das Leistungsversprechen hat allerdings einen Haken: Wenn die Wärmepumpe im Winter ihren höchsten Strombedarf hat, ist die Erzeugung der Photovoltaikanlage am geringsten. So stimmt zwar die Rechnung, dass das Gebäude mehr Energie erzeugt als verbraucht, doch der Vorteil ist zu einem großen Teil bilanziell, wenn man Erzeugung und Verbrauch über den gesamten Jahresverlauf betrachtet. Ungeachtet dessen, dass die PV-Anlage den Strombezug aus dem Netz im Winter anteilig reduziert.
Mehr Autarkie mit Solarthermie
Der Hersteller Paradigma konnte mit einer Simulationsrechnung belegen, dass durch den Einbau einer solarthermischen Anlage zusätzlich zu Wärmepumpe und Photovoltaik eine Effizienzsteigerung der Wärmepumpe möglich ist. Die Rechnung betrachtet zwei bauliche Ausgangszustände: ein Bestandsgebäude aus dem Baujahreszeitraum von 1995 bis 2001 mit einem Wärmebedarf von 101 kWh pro Quadratmeter und Jahr sowie ein Effizienzhaus 55 mit einem Wärmebedarf von 41 kWh pro Quadratmeter und Jahr. Die zu beheizende Fläche beträgt jeweils 150 m2, die Wärmeverteilung erfolgt in beiden Fällen über Fußbodenheizungen.
Damit sind zwar beide Ausgangszustände für Bestands- und Effizienzhaus in puncto Energieeffizienz günstiger als beim bundesdeutschen Durchschnitt, aber das Vorhandensein einer Fußbodenheizung ist ein realistischer Fall für den Einbau einer Wärmepumpe. Für beide Gebäude betrachtete Paradigma in der Simulationsrechnung drei Anlagenvarianten: eine reine Heizlösung mittels Wärmepumpe, eine Kombination aus Wärmepumpe und Photovoltaikanlage sowie eine Anlagenkombination aus Wärmepumpe, Photovoltaik und Solarthermie.
Solarthermie spart Strom
Als Hauptheizung dient in beiden simulierten Anwendungsfällen eine Paradigma-Wärmepumpe, im energetisch schlechteren Bestandsgebäude das leistungsstärkere Modell WP Aero Marin 11, im Effizienzhaus das Modell WP Aero Marin 8. Die eingesetzte Photovoltaikanlage hat eine Leistung von 8 kW und ist mit einem 8,6-kW-Batteriespeicher verknüpft. Die Solarthermieanlage hat eine Kollektorfläche von 9,8 m2. Weil die Dachfläche beider simulierten Gebäude gleich groß ist, gibt es im Bereich der solaren Energieerzeugung keine Abstufungen.
Bei der Betrachtung der Systemkombination von Wärmepumpe und Photovoltaik zeigen sich bereits deutliche Vorteile: Da ein Teil der Antriebsenergie auf dem Hausdach entsteht, sinkt der Strombezug aus dem Versorgungsnetz beim energetisch schlechteren Bestandsgebäude um 39 %. Beim Effizienzhaus liegt die Einsparung sogar mit 51 % bei mehr als der Hälfte.
Durch den zusätzlichen Einbau der solarthermischen Anlage reduziert sich die Wärmemenge, die die Wärmepumpe liefern muss. Ein Teil entsteht kostenfrei durch die Sonne. Dies spiegelt sich ebenfalls in einem geringeren Stromverbrauch wider. In Gebäudevariante eins sinkt der Strombezug bei der Dreierkombination um 68 %, im Effizienzhaus 55 sogar um 71 %. Haushalte, die dieses Gesamtsystem nutzen, müssen somit nur rund ein Drittel der Strommenge zukaufen, die sie bei einer Wärmepumpe als Einzellösung benötigen. Das bedeutet einen deutlichen Schutz vor Preissteigerungen am Strommarkt.
Ein wertvoller Zusatznutzen entsteht durch die verringerte Laufzeit der Wärmepumpe – ein Vorteil, den nur die Kombination mit Solarthermie bietet. Die Anlage muss über das Jahr hinweg weniger arbeiten: im Sommer und in weiten Teilen der Übergangszeit gar nicht. Die Zahl der Kompressorstarts reduziert sich um 40 bis 55 % und die Jahreslaufzeit ist um 35 bis 50 % geringer. Das schont die Anlagentechnik, sodass die Wärmepumpe durch die solare Unterstützung eine längere Lebensdauer erreichen kann.
Was kostet Solarthermie?
Die Anfangsinvestition in die Anlage ist am höchsten, wenn man drei Systeme kombiniert. Schlägt die Wärmepumpe allein mit 20.000 Euro zu Buche, liegen die Kosten bei Wärmepumpe und Photovoltaik bei 40.000 Euro sowie bei Wärmepumpe, Photovoltaik und Solarthermie bei 50.000 Euro. In diese Kosten sind die Grundförderung und der Klimageschwindigkeitsbonus, die beide unabhängig vom Einkommen bis 2028 gewährt werden, eingeflossen. Generell handelt es sich bei den Kosten um Mittelwerte, da die tatsächlichen Einbaukosten regional schwanken können und von vielen individuellen Faktoren abhängig sind.
Neben der Investition sind die Wartungskosten für eine realistische Kostenbetrachtung zu berücksichtigen. In der Simulationsrechnung wurde sie auch in den zu erwartenden Austausch des Wechselrichters der Photovoltaikanlage einbezogen. Die Betriebskosten für die Wärmepumpe wurden mithilfe der Jahresarbeitszahl und der langfristigen Strompreisprognose des Fraunhofer ISE berechnet. Die solaren Erträge wurden auf Grundlage der Kennzahlen der eingesetzten Paradigma-Produkte und entsprechender Software simuliert.
So lässt sich eine realistische Bilanz über eine Anlagenlaufzeit von 20 Jahren ziehen: Es zeigt sich: Die höheren Investitionskosten amortisieren sich über die Laufzeit nicht nur vollständig, sondern es entsteht sogar eine deutliche Kostenersparnis. So sind beim Effizienzhaus 55 die kumulierten Gesamtkosten aus Investitions-, Wartungs- und Betriebskosten bei der Kombination von Wärmepumpe und Photovoltaik um 23 %, beim zusätzlichen Einbau der solarthermischen Anlage um 24 % geringer. Beim energetisch schlechteren Bestandsgebäude liegt die Einsparung bei der Kombination von Wärmepumpe und Photovoltaik bei 19 % und bei der Dreierkombination bei 30 %.
Gute Argumente für das Beratungsgespräch
Die Ergebnisse der Berechnung zeigen: Es gibt gute Gründe dafür, bei der eigenen Wärmeversorgung Wärmepumpe, Photovoltaik und Solarthermie zu einem Gesamtsystem zu kombinieren. SHK-Fachhandwerker können dies als Argument im Beratungsgespräch mit ihren Kunden nutzen. Paradigma bietet in seinem Produktportfolio für diese Kombination ideal aufeinander abgestimmte Systemkomponenten.
Bild: Paradigma
Bild: Paradigma
Bild: Paradigma
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„Wir wollen ganzheitliche Lösungen für eine sinnvolle Energiewende!“
Ulf Heidrich ist Teamleiter Produktmanagement der Marke Paradigma bei Ritter Energie GmbH & Co. KG.
Der Hersteller Paradigma hat sein Angebot erweitert und setzt auf ein komplettes Energiesystem, das Wärmepumpen, Photovoltaik (PV) und Solarthermie miteinander verbindet. Die klassische Kombination aus Wärmepumpe und PV-Anlage ist bereits vielerorts im Einsatz, doch auch durch eine weitere Ergänzung mit Solarthermie ergeben sich Vorteile. Heidrich stellt fest, dass Solarthermie oft unterschätzt wird, obwohl sie eine hohe Leistung bietet und flexibel einsetzbar ist.
Laut Heidrich erzeugen leistungsstarke Vakuumröhrenkollektoren viermal so viel Energie pro Quadratmeter wie PV-Module. Eine PV-Anlage reduziert den Stromverbrauch der Wärmepumpe, während Solarthermie den gesamten Wärmebedarf eines Gebäudes um bis zur Hälfte senken kann. Dadurch kann die Wärmepumpe in den Sommermonaten sogar komplett ausgeschaltet bleiben. Das führt zu bis zu 50 % weniger Starts des Kompressors, was die Lebensdauer der Wärmepumpe erheblich verlängert.
Mehr dazu im vollständigen Interview in der SBZ 11.2024, S. 64 ff.
