Echte Teamplayer

Über die Rendite einer Photovoltaik-Anlage (PV-Anlage) auf dem Gebäudedach entscheidet heute vor allem der Verbrauch von selbst erzeugtem Solarstrom.

Eine moderne Wärmepumpe, die den Strom aus der eigenen PV-Anlage in Wärme/Kälte umwandelt, verbessert unmittelbar die CO2-Bilanz eines Hauses und spart Energiekosten ein. Das Zusammenspiel von Wärmepumpe und PV muss optimal funktionieren, um das größtmögliche Potential für die Energiewende auszuschöpfen.

Unbestritten ist mittlerweile, dass Wärmepumpen-Heizsysteme fossile Brennstoffe ersetzen können. Ordentlich geplant, installiert und in Betrieb genommen, sind Wärmepumpen für Neubauten und Bestandsgebäude ökologisch und ökonomisch sinnvoll. Hausbesitzer, die eine PV-Anlage mit einer elektrischen Wärmepumpe kombinieren, machen sich von Energieversorgern unabhängiger, wenn sie ihren Solarstrom gleich an Ort und Stelle verbrauchen.

Wandelt die Wärmepumpe bei hoher Sonneneinstrahlung den generierten grünen Strom in thermische Energie um, statt ihn ins öffentliche Stromnetz einzuspeisen, wird zudem das Netz entlastet und es kann zum Beispiel an anderer Stelle zusätzlich Windstrom erzeugt werden.

Es ist darüber hinaus in vielen Fällen wirtschaftlich sinnvoll, selbst erzeugten Strom nicht ins öffentliche Netz einzuspeisen, weil die Einspeisevergütungen für Solarstrom in den letzten Jahren stark gesunken sind.

Daher ist die mit Solarstrom betriebene Wärmepumpe insbesondere für Betreiber von älteren funktionstüchtigen PV-Anlagen im Gebäudebestand von Interesse, deren Einspeisevergütung in naher Zukunft ausläuft.

Das Ziel: Eine hohe Eigenversorgung der Wärmepumpe aus selbst produziertem Strom

Selbst erzeugter Solarstrom wird zuerst im gegebenenfalls vorhandenen Stromspeicher gespeichert. Von dort aus fließt der Strom zu den elektrischen Verbrauchern im Haushalt, wie zum Beispiel die Wärmepumpe, Haushaltsgeräte oder das E-Auto. Erst dann, wenn kein Solarstrom mehr im Haushalt verbraucht werden kann, wird er ins öffentliche Stromnetz eingespeist.

Um eine hohe solare Deckung des Stromverbrauchs der Wärmepumpe zu erreichen, sollte sie daher im Sinne des Einspeisemanagements möglichst in Zeiten mit überschüssigem Solarstrom betrieben werden. Bei den oft gleichzeitig entstehenden Engpässen (Stromüberschuss) im Stromnetz übernimmt dann die Wärmepumpe die Rolle einer „Stromsenke“.

Je nach Einstellung und Betriebsweise der Wärmepumpe können bei PV-Betrieb die Sollwerte für die Brauchwarmwasserbereitung und das Heizen (bzw. Kühlen) heraufgesetzt (bzw. herabgesetzt) werden. So wird der anliegende selbst produzierte Strom mit der Wärmepumpe verbraucht bzw. der Solarstrom in thermische Energie umgewandelt und gespeichert.

Sowohl die Sollwert-Erhöhung für den Heizbetrieb als auch die Sollwert-Erniedrigung für den Kühlbetrieb können die Laufzeiten der Wärmepumpe verlängern. Diese Betriebsweise ist mit langen Einschalttakten der Wärmepumpe verbunden, was ihre Effizienz nochmals erhöht. Lässt die Leistung der PV-Anlage nach oder ist die Solltemperatur im Warmwasserspeicher erreicht, schaltet die Wärmepumpe automatisch ab.

Die Lösung: Schnittstelle Smart-Grid-Ready

Um im Zusammenspiel der Komponenten PV-Anlage und Wärmepumpe eine möglichst hohe Effektivität zu erreichen, ist eine Schnittstelle erforderlich, mit der die einzelnen Komponenten barrierefrei miteinander kommunizieren können.

Alle im Bundesverband Wärmepumpe (BWP) e.V. organisierten Unternehmen haben sich auf einen gemeinsamen technischen Kommunikations-Standard für netzdienliche Wärmepumpen verständigt und dazu ein in Deutschland, Österreich und der Schweiz gültiges Siegel eingeführt: Das „Smart-Grid-Ready“- bzw. „SG-Ready Smart Heat Pumps“-Siegel.

Ursprünglich wurde diese Kommunikations-Schnittstelle für Wärmepumpen dazu entwickelt, um eine Möglichkeit zu schaffen, die Geräte von außen zu steuern.

Das könnte zum Beispiel durch einen Zusammenschluss von virtuellen Kraftwerken erfolgen, wobei die Wärme-pumpen gekoppelt als „Stromsenke“ zum lokalen Lastausgleich beitragen. Auch aus diesem Grund wurden Wärme-pumpen mit dieser Schnittstelle als förderfähig eingestuft.

Kommunikation zwischen Wechselrichter, Wärmepumpe und Stromspeicher

Hat aber ein Hausbesitzer das Ziel, möglichst viel selbst produzierten Solarstrom im eigenen Haushalt zu verbrauchen, kann die Wärmepumpe über die SG-Ready-Schnittstelle mit dem Stromspeicher im Haus kommunizieren. Der Wechsel von der Netzeinspeisung hin zum Eigenverbrauch ist daher technisch einfach zu realisieren. In der Regel kann der Wechselrichter über den PV-Kontakt die Wärmepumpe ansteuern.

Wärmepumpen, die das SG-Ready-Label tragen, werden bereits ab Werk mit einem potentialfreien Schalteingang und einer intelligenten Regelungstechnik ausgestattet. Über diese Schnittstelle kann die Wärmepumpe mit dem Wechselrichter des Stromspeichers Informationen austauschen. Demnach ist es den Herstellern von Batterien für die Hausenergieversorgung und Wärmepumpen überlassen, den Datenaustausch zwischen einzelnen Systemen zu ermöglichen. In diesem Fall kann die gesamte Heiztechnik „smart“ über ein zentrales Energiemanagementsystem gesteuert werden. Dieses sorgt im Haushalt dafür, bevorzugt Strom aus der eigenen Photovoltaik-Anlage zu verbrauchen bzw. Energieüberschüsse zu speichern.

Erfahrungswerte zeigen, dass eine PV-Anlage bis zu 35 Prozent des eigenen Strombedarfs im Haus deckt, während ein Stromspeicher die Eigenverbrauchsquote auf bis zu 70 Prozent erhöhen kann. Je nach Auslegung und Konfiguration der Systeme kann die Eigenverbrauchsquote beim „Grünstrom vom Dach“ aber auch noch höher ausfallen.