Sonnenhaus Institut e.V.

Möglichkeit der Stromkostenreduktion für Wärmepumpenbesitzer durch innovative Steuerungs- und Speicherkonzepte ++ Mit der Kombination von Wärmepumpe, großer Photovoltaikanlage, Wärmespeicher und einer Steuerung für den solarstromgeregelten Betrieb der Wärmepumpe können Hausbesitzer ihre Strompreise im Zaum halten.

Der Strompreis steigt weiter: Seit dem Jahr 2000 hat sich der Strompreis für Haushalte in etwa verdoppelt. Zwischen Januar und Juni dieses Jahres ist er laut einer Umfrage der Preisportale Check24 und Verivox schon um 2,5 bis 3 Prozent gestiegen, eine Trendwende ist nicht in Sicht. Diese kontinuierlich steigenden Kosten sind für alle Verbraucher relevant, besonders aber für die Nutzer von Wärmepumpen, für deren Betrieb zur Wärmeerzeugung elektrische Energie benötigt wird. Und diese werden immer mehr. Allein 2016 wurden rund 30 Prozent der fertiggestellten Wohngebäude mit einer Wärmepumpe ausgestattet. Ihnen nützt auch die kleine Photovoltaikanlage auf dem Dach nicht viel. Denn im Winter, wenn viel Wärme benötigt wird, erzeugen die Module aufgrund der niedrigen Sonneneinstrahlung nur wenig Solarstrom, der selbst genutzt werden könnte. Das heißt, größtenteils müssen sie teuren und umweltschädigenden Kraftwerksstrom zukaufen.

Um dies zu ändern, haben die Experten des Sonnenhaus-Instituts ein Heizkonzept aus großer Photovoltaikanlage, Wärmepumpe, Wärmespeicher und einer Steuerung für den solarstromgeregelten Betrieb der Wärmepumpe entwickelt, mit dem deutlich mehr Solarstrom selbst genutzt werden kann. „Durch den hohen Anteil selbst genutzten Solarstroms können die Hausbesitzer ihre Energiekosten auch bei weiter steigenden Strompreisen im Zaum halten“, sagt Rainer Körner, Geschäftsführer des Heilbronner Bauunternehmens KHB-Creativ-Wohnbau und 2. Vorsitzender des Sonnenhaus-Instituts. „Und sie nutzen für den Betrieb ihrer Wärmepumpe auch im Winter viel klimaschonend erzeugten Solarstrom.“ Mit Einbindung einer thermischen Solaranlage kann die Leistungszahl der Wärmepumpe noch weiter erhöht werden.

Im Mittelpunkt des Konzeptes steht die große Photovoltaikanlage, die Strom für den Haushalt, die Wärmepumpe und gegebenenfalls ein Elektroauto erzeugt. „Marktübliche PV-Wärmepumpen-Systeme erreichen einen verhältnismäßig geringen solaren Deckungsgrad an der Wärmeerzeugung“, erklärt Körner. „PV-Anlage, Wärmepumpe und Speicher sind zu gering dimensioniert. Insbesondere werden die Wärmepumpenleistung und Speichergröße nur knapp nach dem Wärmebedarf ausgelegt, die Systeme schöpfen also das solare Überschusspotenzial während der Heizperiode nicht aus.“

Neue Steuerungs- und Speicherkonzepte

Um eine möglichst hohe Eigenverbrauchsquote zu erzielen, sind innovative Steuerungs- und Speicherkonzepte notwendig. Ein Beispiel für solch eine Steuerung ist der „Creativ-Wärme-Manager“, der beim Sonnenhaus-Konzept eingesetzt wird. Er hat zwei Hauptfunktionen: Unter Berücksichtigung des Haushaltsstroms passt er die elektrische Aufnahmeleistung der modulierenden Wärmepumpe dem Solarstromangebot an. Und er sorgt dafür, dass die erzeugte Wärme entweder direkt den Heizkreisen oder einem großen Wasserspeicher, der mehrstufig be- und entladen werden kann, zugeführt wird. Zusätzlich können thermische Solarkollektoren in den Wärmepumpenkreis eingebunden werden, um die Leistungszahl zu erhöhen.

Für die Nutzer ergeben sich dadurch mehrere Vorteile: Die steigenden Energiekosten wirken sich im Haushaltsbudget weniger aus. Und die Systeme, bei denen selbst erzeugter Solarstrom verwendet wird, werden bei steigenden Strompreisen immer kostengünstiger. Anders gesagt: Ihre Rentabilität steigt mit jeder Strompreiserhöhung.

Ein Beispiel für ein Sonnenhaus mit Photovoltaik und Wärmepumpe ist das Sonnenhaus von Familie Jens. Auf dem Süddach des Einfamilienhauses mit 284 Quadratmeter Nutzfläche sind 62 Quadratmeter Solarstrommodule (9,4 Kilowattpeak Spitzenleistung) und 15 Quadratmeter Solarkollektoren installiert. Mit beiden Systemen zusammen können knapp 60 Prozent des Heizenergiebedarfs solar gedeckt werden. Das Energiekonzept wird durch eine solarstromgeregelte Luft-Wasser-Wärmepumpe und einen Scheitholz-Kachelofen für behagliche Wärme im Wohnraum abgerundet. Mit dem Strom aus der PV-Anlage können die Bewohner zusätzlich etwa 42 Prozent des Haushaltsstroms solar decken. „Wird noch ein Elektroauto genutzt, kann der Eigenverbrauch von Solarstrom in der heizfreien Zeit noch deutlich erhöht werden“, sagt Körner.

Bandbreite an Optionen

Das Sonnenhaus, das durch eine große Photovoltaikanlage einen hohen solaren Deckungsgrad in der Wärmeversorgung erreicht, ist eine Weiterentwicklung des klassischen Sonnenhauses mit einer großen Solarthermieanlage und einer Biomasseheizung für die Nachheizung. Da der Trend zum Heizen mit Strom geht und immer mehr Bauherren sich für eine PV-Wärmepumpen-Heizung entscheiden, hat das Sonnenhaus-Institut diese Variante mit aufgenommen. Bauherren und Sanierer haben so die Möglichkeit, aus einer Bandbreite an technischen Möglichkeiten ihr Wunsch-Heizsystem inklusive einer großen Solarthermie- und Photovoltaikanlage zu wählen.

Hintergrundinformation „Solarstrom im Sonnenhaus“:
http://www.sonnenhaus-institut.de/solararchitektur/solar-baufirmen-sonnenhaeuser/solarheizung/solarspeicher-heizsysteme.html

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Dipl.-Ing. (FH) Christian Kerschl
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