1. PV und Wärmepumpe - geht das überhaupt?

Wichtig für die Kombination von Solaranlage und Wärmepumpe ist, dass die Unterschiede im jährlichen Wärmeenergieverbrauch zwischen Standorten, Gebäudeeigenschaften und Nutzerverhalten eine pauschal gültige Aussage unmöglich machen. 

Die Strahlungsintensität der Sonne auf der Erdoberfläche ist abhängig von der geographischen Lage, Jahres- und Tageszeit sowie dem Himmelszustand. Logische Konsequenz ist, dass es in Deutschland im Sommer viel Sonnenlicht und Wärme gibt und im Winter wenig. Die durchschnittliche Sonneneinstrahlung für Deutschland reicht von 900 bis 1.200 Kilowattstunden pro Quadratmeter und Jahr, im Durchschnitt etwa ~ 1.000 kWh/m²/a. Dies entspricht einem Energiegehalt von 90 bis 120 Litern Heizöl pro Quadratmeter und Jahr. 

Der Wärmebedarf eines Gebäudes steigt proportional zur sinkenden Außentemperatur. Zwar gibt es in Deutschland kein offizielles Gesetz, das die Heizperiode vorschreibt, aber der etablierte Standard ist von Oktober bis einschließlich April. Je nach Wetterlage oder Region beginnt die Heizperiode früher oder dauert auch länger an, z. B. Mitte September bis Mai. 

Werden nun Solaranlage und Wärmepumpe zur Wärmeversorgung eines Gebäudes kombiniert, steht im Winter wenig Sonneneinstrahlung zur Umwandlung von Licht in elektrische Energie zur Verfügung. Gleichzeitig ist der Bedarf an Wärme für das Gebäude hoch. Die Abbildung zeigt die Stromerzeugung einer Solaranlage im Vergleich zum prinzipiellen Heizwärmebedarf im Jahresverlauf. Anzunehmen, mit einer PV-Anlage kann die Wärmepumpe nun kostenfrei mit eigenem Solarstrom betrieben werden, wäre also falsch. Dennoch kann die Solaranlage einen guten Teil des jährlichen Strombedarfs der Wärmepumpe abdecken. Hier zeigt sich umso mehr: Je mehr PV-Leistung vorhanden ist, desto höher ist die Stromausbeute, insbesondere im Winter zählt also jedes Modul. 

Technische Grundlagen der Wärmepumpe

Wie eine Wärmepumpe funktioniert, welche Arten der Wärmepumpe es gibt und worauf beim Nachrüsten einer Wärmepumpe im Bestandsgebäude zu achten ist, erläutern wir im Wiki-Beitrag: Wärmepumpen Grundlagen

Wird die Wärmepumpe auch für die Warmwasserbereitung des Haushaltes genutzt, kann diese im Sommer in der Regel vollkommen vom PV-Strom betrieben werden - denn im Gegensatz zur Raumheizung ist der Bedarf für Warmwasser beinahe ganzjährig konstant.

2. Speicher für die Wärmepumpe

Um die Kombination von PV-Anlage und Wärmepumpe optimal nutzen zu können, lohnt es sich, überschüssige Energie aus der Solaranlage zu speichern und damit die Betriebszeiten in den Abend- und Nachtstunden weitestgehend mit günstigem PV-Strom zu unterstützen. Eine Option bieten thermische Speicher, die andere Option bieten elektrische Speicher

Thermischer Speicher 

Die meisten Wärmepumpen-Systeme werden mit Warmwasser-Pufferspeichern ausgerüstet. Damit lassen sich die Bereitstellung und der Verbrauch von Wärme entkoppeln, was einen gleichmäßigen Betrieb der Wärmepumpe ermöglicht. Dies ist ein wichtiges Kriterium für die Lebensdauer, denn ein häufiges Ein- und Ausschalten (sogenanntes “takten”) ist schlecht für den Kompressor und verringert die Lebensdauer der Wärmepumpe. Der Pufferspeicher kann dann dazu genutzt werden, in sonnigen Phasen den Strom aus der Solaranlage in Wärme für die spätere Heizphase zwischenzuspeichern. So werden die Betriebsstunden der Wärmepumpe in die Tageszeit mit ausreichend Licht verlegt und in den Abend- und Nachtstunden ist im Pufferspeicher eine zusätzliche Menge warmes Wasser für den Heizkreislauf in der Dunkelheit vorhanden. Dazu sollte der Betrieb der Wärmepumpe entsprechend gesteuert werden: Entweder automatisiert über ein Energiemanagementsystem oder manuell über eine einfache Zeitsteuerung (häufig in den Einstellungen der Wärmepumpe vorhanden). In der Regel kann der Pufferspeicher auch ein wenig “überhitzt” werden, indem in Zeiten vorhandenen Solarstroms die Speichertemperatur etwas angehoben wird.

PV-Anlage mit Speicher kann über 50 % des Wärmepumpen-Strombedarfs decken

Die Universität Offenburg und des Fraunhofer ISE untersuchten in einer Studie, wie die Kombination aus Photovoltaik und Wärmepumpe (PV-HP) mit elektrischem Batteriespeicher und Energiemanagementsystemen den Betrieb von Wärmepumpen in einem Einfamilienhaus optimieren können. Innerhalb eines 12-monatigen Bewertungszeitraums wurden hochauflösende Feldmessdaten im 1-Minuten-Takt aufgenommen und ausgewertet. Die Ergebnisse zeigen, dass das System im analysierten Jahr einen Gesamteigenverbrauch von 42,9 % aufweist. Der Strombedarf der Wärmepumpe wurde zu 36 % durch das PV-/Batteriesystem gedeckt, davon 51 % im Warmwasserbetrieb und 28 % im Raumheizbetrieb. Im vorliegenden Fall kann der Haushalt den aus dem Netz bezogenen Strom zur Deckung des Heizbedarfs signifikant senken. 

Elektrischer Speicher

Die meisten PV-Anlagen werden heute mit einem elektrischen Stromspeicher ausgelegt, der den PV-Strom zu Sonnenzeiten zwischenspeichert. Damit wird ein kostengünstiger Betrieb der Wärmepumpe in den Abendstunden ermöglicht, insofern der Speicher tagsüber ausreichend geladen werden konnte. Als Auslegungshilfe hat sich hier die Faustformel “1-1,5kWh Speicherkapazität je 1000 kWh Jahresstromverbrauch und je kWp PV-Leistung” etabliert. Das Vorhalten extra großer Speicherkapazitäten zur Wärmepumpenversorgung ist jedoch selten wirtschaftlich sinnvoll: Ein vergrößerter Speicher hilft nur in wenigen Wochen im Jahr (Übergangszeit), ausreichend Strom für den nächtlichen Wärmepumpenbetrieb bereitzustellen. Denn besonders im dunklen Winter, in dem die meiste Heizenergie notwendig ist, liefert die Solaranlage kaum ausreichend Überschuss, um einen größeren Speicher zu beladen. Der erzeugte Strom wird oft direkt im Haushalt verbraucht oder sollte ansonsten besser direkt in die Wärmepumpe fließen. Der Pufferspeicher sowie die thermische Masse des Hauses können durch eine minimale Überwärmung (1-2°C mehr Heizen, als gewollt) als zusätzliche Speicherkapazität dienen. Zum zusätzlichen Beladen eines größeren Speichers reicht der Solarstromertrag im Winter selten aus.

3. Der richtige Stromtarif

Da Wärmepumpen energieintensive Stromverbraucher sind, kann es sinnvoll sein, die Nutzung eines speziellen Stromtarifes zu prüfen. Folgende Möglichkeiten gibt es:

Wärmepumpen-Tarif 

Der klassische Wärmepumpentarif bietet über einen separaten Zähler eine planbare Ersparnis durch dauerhaft vergünstigte Arbeitspreise für den eingesetzten Strom, erfordert im Gegenzug jedoch zusätzliche Messstellen- und Grundgebühren. Als Festpreistarif garantiert er eine starre, unkomplizierte Kostenreduktion ohne jeglichen Steuerungsaufwand oder technische Anpassungen im Alltag. Welches Modell letztlich wirtschaftlich sinnvoll ist, hängt vom persönlichen Verbrauchsverhalten ab – während der dynamische Tarif auf maximale Ersparnis setzt, steht der Wärmepumpentarif für verlässliche Kalkulierbarkeit. 

Möglichkeiten zur Netzentgeldreduktion nach §14a EnWG

Betreiber von steuerbaren Verbrauchern ab 4,2 kW (z. B. Wärmepumpen, Wallboxen, Speichern) erhalten für die Bereitschaft zur netzdienlichen Drosselung eine Reduzierung der Netzentgelte. Drei Rabatt-Modelle stehen zur Auswahl:

• Modul 1 (pauschal): Jährlicher Fixbetrag (ca. 110–190 € Gutschrift), kein zweiter Zähler nötig.
• Modul 2 (prozentual): 60 % Rabatt auf den Netzentgelt-Arbeitspreis (erfordert eigenen Zähler, ideal bei hohem Verbrauch). Dieses Modul wird über einen separaten Wärmepumpen-Stromtarif abgerechnet.
• Modul 3 (zeitvariabel): Kombiniert Modul 1 mit vergünstigten Netzentgelten in Nebenzeiten (ideal für HEMS & dynamische Tarife).

Faustregel: Modul 2 lohnt sich für Haushalte erst ab einem Jahresstrombezug für die Wärmepumpen von über 2.200 kWh pro Jahr - und auch nur, sofern keine Zusatzkosten für die Umgestaltung des Zählerkastens (2. Zählplatz) hinzukommen.  

Dynamische Strompreise

Der dynamische Stromtarif nutzt die stündlichen Schwankungen der Strombörse und entfaltet in Kombination mit einem Heim-Energiemanagement-System (HEMS) sein volles Potenzial. Das HEMS verlegt die Betriebszeiten der Wärmepumpe gezielt in die preiswertesten Stunden des Tages und lädt den thermischen Speicher (Warmwasser- oder Pufferspeicher) vorausschauend auf. Dieses Modell ermöglicht eine maximale finanzielle Flexibilität und bietet bei automatisierter Steuerung das höchste Einsparpotenzial. In Kombination mit dynamischen Netzentgelten “Modul 3” kann die Preisersparnis weiter erhöht werden. Es eignet sich besonders für Haushalte, die bereit sind, ihre Anlagentechnik smart zu steuern. Eine manuelle Steuerung ist hier nicht mehr sinnvoll. Weitere Infos zu dynamischen Stromtarifen finden Sie in unserem separaten Wiki-Beitrag: https://www.sfv.de/dynamische-stromtarife

4. Anwender-Tipps für die Nutzung

• Temperaturregelung und Vorlauf: Die Temperatur des Heizwassers, das von der Wärmepumpe in den Heizkreislauf (Fußbodenheizung oder Heizkörper) geleitet wird, die sog. Vorlauftemperatur, sollte möglichst gering eingestellt werden, denn pro 1 °C niedrigerer Vorlauftemperatur sinkt der Stromverbrauch um rund 2 bis 2,5 %.
• “Tageshebung” und Nachtabsenkung: Mit der Kombination PV-Anlage und Wärmepumpe kann die Temperatur im Haus tagsüber höher eingestellt werden. Dadurch erwärmen sich auch die umgebenden Bauteile wie die Wände, Decken und Böden. Die warme Speichermasse sorgt für ein langsameres Abkühlen in der Nacht und eine geringere Heizungsvorlauftemperatur.
• Heizkurve flach einstellen: Für den Betrieb einer Wärmepumpe ist ein durchgehender Betrieb mit niedriger Temperatur ohne Takten ideal. Durch intelligente Speichersteuerung - sowohl thermische als auch elektrische Speicher - lassen sich Kosten senken.
• Lüften: Lüften Sie 3- bis 4-mal täglich für 3 bis 5 Minuten, möglichst dann, wenn die Sonne scheint. Öffnen Sie die gegenüberliegenden Fenster weit und vermeiden Sie unbedingt dauerhaft gekippte Fenster - das kühlt die Wände aus und verschwendet viel Energie.

packsdrauf sucht Solar- und Wärmepumpen-Botschafter:innen

Seit mehreren Jahren bildet der SFV mit seinem Projekt »packsdrauf« Solar-Botschafter:innen aus, die Ihrer Nachbarschaft die Vorzüge der Solaranlage näherbringen. Seit gut einem Jahr wurde »packsdrauf« um das Thema Wärmepumpe erweitert. In regelmäßigen Online-Fortbildungen werden den ehrenamtlichen Botschafter:innen die notwendigen Informationen und Materialien an die Hand gegeben, um die Nachbarschaft mit der nachhaltigen Strom- und Wärmeerzeugung "anzustecken". Das funktioniert! Wir bilden auch in 2027 weitere Solar- und Wärmepumpen-Botschafter:innen fort. Alle Termine gibt es auf der packsdrauf-Webseite.