Strom aus Photovoltaikanlagen vom eigenen Dach ermöglicht es in Immobilien sauberen Strom zu nutzen und Strom aus fossilen Kraftwerken zu vermeiden. Doch noch immer haben Heizungsanlagen einen größeren Einfluss auf die CO2-Emissionen als der Strombedarf. Sie nutzen zu großen Teilen noch immer fossile Energien, wie Erdöl oder Gas. Klimafreundlicher sind hingegen Wärmepumpen, die Umgebungswärme aus der Luft, dem Boden oder dem Grundwasser nutzen und ihn als Raumwärme abgeben. Ideal für das Klima ist es, die Wärmepumpen mit sauberem Strom von der Photovoltaikanlage zu betreiben. Warum das wichtig ist, wie Wärmepumpen funktionieren und die Vorteile dieser Technologie zeigen wir in diesem Artikel.

  1. Heizung hat bedeutenden Anteil am Energieverbrauch im Haushalt
  2. Wärmepumpen gehören zu den erneuerbaren Heizungstechnologien
  3. Sektorenkopplung: Strom aus der Photovoltaikanlage für die Heizung nutzen
  4. Wärmepumpen mit Solarstrom im KfW40 plus
  5. Sauberer Strom für eine nachhaltige Wärmewende


Heizung hat bedeutenden Anteil am Energieverbrauch im Haushalt

Photovoltaikanlagen für Mieterstrom auf den Dächern der Häuser sorgen für eine klimafreundliche Stromversorgung. Sie reduzieren den Bedarf an Strom aus anderen Kraftwerken und vermeiden damit CO2-Emissionen um bis zu 627 g CO2 pro Kilowattstunde (Quelle: Umweltbundesamt). Aber mehr als zwei Drittel des Endenergieverbrauchs in privaten Haushalten wird alleine für die Heizung benötigt. Rund 16 Prozent verbraucht die Warmwasserbereitung. 

Damit hat der Solarstrom nur Einfluss auf die Emissionen von rund 17 Prozent des Energieverbrauchs im Haushalt. Doch auch bei dem verbleibenden Energiebedarf ist es notwendig erneuerbare Energien einzusetzen, um die Treibhausgasemissionen zu reduzieren. Nur dann gelingt es einen klimaneutralen Gebäudebestand bis 2050 zu erreichen.

Viele Mehrfamilienhäuser werden heute noch mit Erdgas und Heizöl beheizt. Das betrifft im Gebäudebestand noch rund drei Viertel aller Wohngebäude. Hinzu kommt, dass diese Heizungen mit einem durchschnittlichen Alter von 17,8 Jahren meist völlig veraltet sind. So tragen sie maßgeblich zu den Emissionen im Gebäudesektor bei.

 



Wärmepumpen gehören zu den erneuerbaren Heizungstechnologien

Zu den Heizungstechnologien, die besonders klimafreundlich sind, gehört die Wärmepumpe. Ihr Vorteil ist, dass sie aus einer Kilowattstunde Strom das drei- bis vierfache an Wärmeenergie erzeugen kann. Im Optimalfall liegt die Effizienz sogar noch höher. Sie ermöglicht damit eine äußerst effiziente Nutzung des Stroms. Besonders ökologisch ist es, wenn sie den Strom aus erneuerbaren Energien als Antriebsenergie verwendet, wie beispielsweise von einer Photovoltaikanlage auf dem Dach des Hauses.

Wärmepumpen nutzen erneuerbare Wärmequellen und werden daher als erneuerbare Heizungstechnologie eingestuft. Sie entziehen die Umgebungswärme aus der Luft, aus dem oberflächennahen Erdreich und aus dem Grundwasser.

Das Funktionsprinzip der Wärmepumpe kennen wir alle vom Kühlschrank. Dieser entzieht dem Inhalt die Wärme und gibt sie nach außen ab. Bei der Wärmepumpe läuft der Prozess anders herum ab. Sie entzieht den Wärmequellen die Wärme und gibt sie für die Heizung oder das Brauchwasser wieder ab. Dies funktioniert über ein ausgefeiltes System von komprimierten und entspannten Gasen in einem geschlossenen System.

Um die Wärme nutzbar zu machen, wird die gewonnene Umweltenergie in einem Wärmetauscher, dem Verdampfer, auf ein Kältemittel übertragen. Dadurch verdampft das Kältemittel. In einem weiteren Schritt gelangt der Dampf in einen Verdichter. Durch diesen Schritt steigt die Temperatur des gasförmigen Kältemittels weiter an. Als Nächstes kommt das Kältemittel in einen weiteren Wärmetauscher, dort kondensiert es und gibt damit seine Wärme wieder ab. Diese Wärme kann nun im Heizkreis genutzt werden. Das verflüssigte Kältemittel gelangt zurück zum Verdampfer. Dort beginnt der Prozess wieder von vorne.

 

Sektorenkopplung: Strom aus der Photovoltaikanlage für die Heizung nutzen

Es gibt eine Reihe von Chancen den Solarstrom für die Sektorenkopplung mit Heizungen in Gebäuden zu nutzen. Wer möglichst viel Strom vom Dach selbst nutzen möchte, kann diesen als Antriebsenergie für eine Wärmepumpe nutzen. So lässt sich der Bedarf an anderen Energieträgern, wie fossile Energien, verringern. Die Sektorenkopplung ist damit ein weiterer Beitrag der Photovoltaikanlage zur Reduzierung der CO2-Emissionen.

Insbesondere für die Trinkwassererwärmung eignet sich der Einsatz von Wärmepumpen, da der Energiebedarf für die Erwärmung des Trinkwassers über das Jahr hinweg konstant ist und ein weiterer Betrieb der Heizung im Sommer damit nicht notwendig ist. Brauchwasser-Wärmepumpen nutzen in der Regel die Raumluft oder die Außenluft als Wärmequelle.

Für die Heizung passen Angebot an Solarstrom und Bedarf an Wärme nicht direkt zusammen. In der Heizperiode ist das Angebot an Solarstrom am geringsten und wird vor allem für den elektrischen Energiebedarf benötigt. 

Dennoch hat der Einsatz einer Wärmepumpe mit Solarstrom einige Vorteile:

  • Die Wärmepumpe kann überschüssigen Strom der Photovoltaikanlage verwenden, um Wärme zu erzeugen.
  • Nicht nutzbare Wärme lässt sich in einem Pufferspeicher für den späteren Bedarf speichern. Auch das Haus kann als Speicher dienen, eine Temperaturerhöhung um ein Grad merken die Bewohner*innen nicht.
  • Wärmepumpen reduzieren zusätzlich CO2-Emissionen im Wärmesektor. Somit unterstützt die Photovoltaikanlage auch die Wärmewende.

Das Energiemanagement im Haus, z.B. im Wechselrichter, hat die Möglichkeit eine Wärmepumpe bei einem Angebot von Solarstrom flexibel einzuschalten. Dies geschieht über eine entsprechende Schnittstelle, SG-Ready. Sie ist bei vielen Wärmepumpen bereits eingebaut. SG-Ready steht für eine mögliche Fernsteuerung in einem intelligenten Stromnetz, auch bekannt als Smart Grid, um Stromüberschüsse im Netz durch ein Lastmanagement ausgleichen zu können. 

Für Heizungen mit erneuerbaren Energien erhalten Bauherren, dazu gehören auch Kommunen und Unternehmen, eine Förderung der BAFA in Höhe von 35 Prozent der förderfähigen Kosten. Dies gilt für den Neubau und den Austausch von Heizungsanlagen im Bestand. Da Wärmepumpen einen Beitrag leisten, einen Effizienzhaus-Standard zu erreichen, ist auf diesem Weg ebenfalls eine Förderung der sauberen Heizung möglich.



Wärmepumpen mit Solarstrom im KfW40 plus

Der Einsatz einer Wärmepumpe in einem modernen, effizienten Wohngebäude hat einen weiteren, wichtigen Vorteil. Sie leistet einen deutlichen Beitrag zur Reduzierung des Primärenergiebedarfs und hilft somit dabei, die Anforderung an die Energieeffizienz, wie an ein KfW Effizienzhaus, zu erreichen. Daher ist die Wärmepumpe heute die beliebteste Heizungsart im Neubau.

In einem Mehrfamilienhaus als KfW Effizienzhaus 40 plus kommen die umweltfreundlichen Technologien, Photovoltaikanlage und Wärmepumpe, häufig gemeinsam zum Einsatz. Dort ist es damit auch möglich den Solarstrom für die Wärmepumpe zu nutzen. Der Stromzähler für die Wärmepumpe kann vergleichbar zu einer Wohnung betrachtet werden - mit der Wärmepumpe als Stromkunde des Mieterstromanbieters. Ein Projekt in dieser Art hat SOLARIMO im ersten Halbjahr 2020 in einem Mehrparteienhaus in Straubing umgesetzt.

 

Sauberer Strom für eine nachhaltige Wärmewende

Die Nutzung von Strom aus der Photovoltaikanlage im Gebäude kann einen deutlichen Beitrag zur Reduzierung der CO2-Emissionen leisten. Weitere Einsparungen bei den Emissionen können durch Wärmepumpen für Raumheizung und Warmwasserbereitung erreicht werden. Solarstrom als Antriebsenergie für die Wärmepumpen ermöglicht durch den höheren Eigenverbrauch somit einen doppelten Nutzen. Sauberer Strom für eine saubere Wärmewende.

 


 
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Andreas Kühl

Andreas Kühl

Erfahrener Energieblogger mit hohem Interesse die Energiewende mit innovativen Technologien und Geschäftsmodellen voranzubringen. Experte für Gebäudeenergie bei SOLARIMO mit dem Hintergrund als Dipl.-Ing. (FH) Bauphysik.

Veröffentlicht am:
Juli 28, 2020

 

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