Eine Forschergruppe des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE hat die Leistung von intelligenten, netzfähigen Wärmepumpen in Kombination mit einer Photovoltaik-Anlage auf dem Dach und einem Batteriespeicher in Einfamilienhäusern untersucht. Die Freiburger Wissenschaftler stellten dabei fest, dass sowohl Photovoltaik-Anlagen als auch die Batteriespeicher die Leistung der Wärmepumpen erheblich verbessern können.
Intelligente, netzfähige Wärmepumpen können vom Netzbetreiber in Zeiten hoher Netzlast abgeschaltet werden. Sie bieten auch den Vorteil, den Photovoltaik-Eigenverbrauch zu maximieren, indem sie ihren Betrieb an die verfügbare Sonnenenergie anpassen. „Der Smart-Grid-Ready-Modus wird aktiviert, wenn die Batterie voll geladen ist oder mit maximaler Leistung geladen wird und noch Photovoltaik-Überschuss vorhanden ist“, so die Wissenschaftler. „Umgekehrt ist die Auslösebedingung erfüllt, wenn die momentane Photovoltaik-Leistung für mindestens 10 Minuten unter dem Gesamtbedarf des Gebäudes liegt.“
Die Wissenschaftler analysierten insbesondere die Leistung einer Photovoltaik-Wärmepumpen-Anlage anhand von 1-Minuten-Felddaten eines 1960 erbauten Einfamilienhauses in Freiburg. Das Haus hat dabei einen jährlichen Heizbedarf von 84,3 Kilowattstunden pro Quadratmeter und eine beheizte Wohnfläche von 256 Quadratmetern.
Eigenverbrauchsquote von fast 50 Prozent
In der Analyse wurde untersucht, wie sich die intelligente Steuerung des Photovoltaik-plus-Speicher-Systems auf die Leistung der Wärmepumpe auswirken kann. Die Forscher berücksichtigten wichtige Leistungsindikatoren (KPIs) wie Eigenverbrauchsquote, Photovoltaik-Anteil, saisonale Leistungszahl und Heizkurve. „Es kann sinnvoll sein, die Leistung der Wärmepumpe nur für den aus dem Netz bezogenen Strom zu bewerten“, erklärten sie. „Dieser Ansatz beruht auf der Annahme, dass der von Photovoltaik- und Batterieanlagen im Haus erzeugte Strom für die Hausbesitzer praktisch kostenlos ist.
Die vorgeschlagene Systemkonfiguration umfasst eine 13,9-Kilowatt-Erdwärmepumpe für Raumheizung und Warmwasserbereitung, eine nach Süden ausgerichtete 12,3-Kilowatt-Photovoltaik-Anlage mit einem Neigungswinkel von 30 Grad, einen 12-Kilowatt-Wechselrichter und eine DC-gekoppelte Batterie mit einer Kapazität von 11,7 Kilowattstunden.
Die Analyse ergab, dass das Photovoltaik-Wärmepumpen-System im Jahresverlauf eine durchschnittliche Eigenverbrauchsquote von 42,9 Prozent erzielen konnte, wobei die höchsten Werte im Winter erreicht wurden. „Im Gegensatz dazu führt ein hoher Photovoltaik-Überschuss zu einem geringeren Eigenverbrauch im Sommer, typischerweise während der Spitzenzeiten der Sonneneinstrahlung“, erklärte das Forschungsteam. „Eine größere Batteriekapazität würde dazu beitragen, den Eigenverbrauch zu maximieren; dies bedeutet jedoch auch, dass der größte Teil der Batteriekapazität in den Wintermonaten mit begrenztem Photovoltaik-Überschuss ungenutzt bliebe.“
Leistungszahl der Wärmepumpen steigt unter bestimmten Bedingungen
Die Wissenschaftler fanden außerdem heraus, dass das Photovoltaik-plus-Speicher-System rund 36 Prozent des Strombedarfs der Wärmepumpe decken konnte. „Aufgrund der höheren Temperaturen in der Senke sinkt die Effizienz der Wärmepumpe im Warmwasserbetrieb um 5,7 Prozent und im Raumheizungsbetrieb um 4,0 Prozent“, so die Wissenschaftler weiter. „Die Ergebnisse zeigten, dass die saisonale Leistungszahl von 4,2 auf 5,2 anstieg, wenn der Solarstrom in die Wärmepumpe eingespeist wurde. Wenn die kombinierte Versorgung der Wärmepumpe durch Photovoltaik und Batteriespeicher berücksichtigt wurde, stieg die Jahresarbeitszahl auf 6,7.
Die Forscher vom Fraunhofer ISE wiesen jedoch auch darauf hin, dass sich die intelligente Steuerung aufgrund höherer Vorlauftemperaturen negativ auf die Effizienz der Wärmepumpe auswirken kann. „Eine langfristige Bewertung auf Systemebene, bei der die Auswirkungen der Speicherverluste und die wirtschaftliche Leistung berücksichtigt werden, kann die Auswirkungen der intelligenten Steuerung auf das System besser beurteilen“, so die Forscher.
Ihre Ergebnisse sind in der Studie „Analysis of the performance and operation of a photovoltaic-battery heat pump system based on field measurement data“ (Analyse der Leistung und des Betriebs eines Photovoltaik-Batterie-Wärmepumpensystems auf der Grundlage von Feldmessdaten) enthalten, die im Fachmagazin „Solar Energy Advances“ erschien.
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Ein weiterer Aspekt , der hier noch berücksichtigt werden sollte , ist, daß der Speicher bei entsprechender Größe im Winter zur Nutzung dynamischer Stromtarife nutzbar ist und die Wirtschaftlichkeit weiter verbessern kann. In Verbindung mit E-Mobilität wird das noch interessanter.
Hä?
Der COP hängt doch nicht davon ab, -wie- der Strom entstanden ist oder woher er kommt.. sondern -wann- geheizt wird. Klar, bei Solarüberschuss scheint natürlich die Sonne und draußen ist es dann wärmer. Aber da würde auch ne dumme WP einen besseren COP haben als Nachts im kalten.
Ich habe mir eine PV-ANLAGE 11,5kW mit 10kW Speicher gegönnt. Und eine billige E- Kutsche zum ausprobieren für 3 Jahre geholt. Meine Erfahrungen damit gemacht. Und ich werde sagen: Speicher lohnt sich in jedem Fall auch wenn es im Winter oft Lehr steht oder kaum für die lange Nacht ausreicht. Aber 8 Monate im Jahr ermöglicht mir der Speicher den Tagesverbrauch unter 1kW zuhalten. Und die Umstellung auf PV Lebensweise ist nicht so krass. Mann kann auch Mal Nachts die Waschmaschine oder die Spülmaschine laufen lassen.
E-Care in Verbindung mit PV hat mich nur im Sommer zu 100% überzeugt. Im Winter ist es fast unmöglich die kleine Batterie mit 26kW von PV-ANLAGE zu laden. Dazu kommt noch 40% weniger Reichweite im Winter. Also auch nur für die Stadt Verkehr muss man jeden zweiten Tag an die Steckdose bzw ziemlich auf die Wettervorhersage achten. Aber auch hier ist der Heimspeicher sehr hilfreich wenn man genau zur Sonnenschein fahren muss. Als zwischen Speicher halt.
Mit diesen Erfahrungen muss ich mich klar und deutlich gegen Wärmepumpe entscheiden. Weil gerade da wo dieses, Wunderwerk von Herrn Habeck, die Wärme liefern muss gibt es keinen Strom von der PV-ANLAGE sondern nur den überteuerten Saft aus dem Netz. Und was nutzt mir ein Gerät für 26000€ plus 15000€ Installation wenn es im Winter bis 8000kW aus dem Netz zieht. ( 60% Kohle und Gas Strom) Gruß an die Grünen.
Für den Sommer reicht es mir ein Heitzstab mit 600L Wasserspeicher, der sich für Brauchwasser komplett von der Sonne bedient, vollkommen aus.
Ich schätze, dass gemeint ist, dass man den Solarstrom dann nicht mit in die Berechnung der Arbeitszahl berücksichtigt. So stehts auch im Abstract. Kann man so machen, aber ist natürlich Quatsch… dieser Strom hat ja auch reale Kosten und Opportunitätskosten…
Scheint mir so, als weiß das Paper nicht, was es will: eine physikalische oder eine ökonomische Betrachtung. Und vermischt dann beides…
Dass PV und WP eine gute Kombi sind und den Eigenverbrauch erhöhen, tjoa, das kann man sich auch so denken 🤷♂️
Wo bleibt die vernichtende Aussage über den Brummton vom Nachbar, es ist eine Zumutung, wie Ihr in der Presse die LWP favorisiert ohne Rücksicht auf die Nachbarn zunehmen. Alles was sich dreht macht Geräusche, die Stromfesser..in Verbindung mit einer zu hohen Investition.
Zu dumm nur, dass in diesem Beitrag von einer Erdwärme-Pumpe die Rede ist.
Nicht laut und erst Recht kein exorbitanter Stromfresser.
Es geht hier um eine 13.9KW ERDwärmepumpe,wer den Artikel genau liest!Da gibt es keine Geräusche aussen.
Wir haben selbst seit Ende 2015 eine ähnliche Anlagenkonfiguration mit 12KW Batteriespeicher und 16KwPeek PV über 3 Dachanteile mit Ost/Süd/Westausrichtung.Dazu Erdwärme mit Tiefenbohrungen.
Die Anlage läuft prima mit geringsten Stromkosten von unter 100€ Heizung und allgemein Strom( einige Jahre sogar nur 20-30€ p.Monat) für 400m2 Wohnfläche und 6 Personen.Der Überschuss geht ins E-Auto.
Kann man nur jedem empfehlen.
Oh je, Jürgen.
Vielleicht sollte man den Artikel auch lesen, dann wüsste man das es hier um eine Wärmepumpe mit Erdwärme als Wärmequelle geht. Die macht keine Geräusche…
Des Weiteren rate ich dazu, den Konsum von Bildzeitung und Aussagen gewisser politischer Parteien deutlich zu reduzieren, vorzugsweise auf null. Stattdessen bietet sich faktenbasierte Literatur an. Erstens kann man dann qualifiziert mitreden und zweitens senkt es auch noch den Blutdruck. Würde Dir gut tun wie es scheint.
Tja. Ich weiß nicht welcher Stümper die WP Ihres Nachbarn installiert hat, oder was das für ne Billigmarke war, aber hier brummt nix (Stiebel Eltron) und das Ding steht direkt unter unserem eigenen Schlafzimmerfenster.
Ich war nach den ersten Tagen im Betrieb ernsthaft darüber erstaunt, was für ein Bohei um die angebliche Lautstärke der Dinger gemacht wird. Es stimmt einfach nicht…
Lieber Herr Meissner, scheinbar haben Sie einen Nachbarn mit einer defekten LWP. I.d.R. hört man diese nahezu gar nicht. Aber was ist mit von Holzöfen verschmutzten Luft? Die muss ich leider auch erdulden obwohl ich auf diese mittelalterliche Art zu heizen selbst nicht mehr angewiesen bin.
Millionen Haushalte nehmen sich einfach mal das Recht heraus die Luft zu verschmutzen weil Sie sich einreden es sei günstig und umweltfreundlich mit Holz zu heizen. Das betrifft wohl die gesundheitliche Belastung erheblich mehr als ein Ventilator der etwas Luft bewegt.
P.S.: Evtl. kommt der Brummton ja vom Dieselmotor des Nachbarn.
Es ist eine Erdwärmepumpe, da hat man die Geräusche im eigenen Haus. Bis nach außen sollte nichts kommen.
Auch bei den Sole WPs gibt es gewaltige Unterschiede.
Ich habe 2002 eine Viessman Vitocal BW 110 bei mir im Haus gehabt, die war schon eine der leisesten Sole WPs damals am Markt, aber im Bett oder auf dem Sofa wahrnehmbar, aber nicht störend
2021 habe ich die Sole WP durch eine Viessman Vitocal350 BWH110 erneuert, die ist deutlich leiser!!! Die höre ich nur im Heizraum oder umittelbar im Flur davor.
Diverse Mieter aus meinem Kellerappartment haben nie was gesagt, es waren lediglich 2 Türen zwischen WP und Wohnraum.
@Jürgen Meißner,
Wir haben selbst mehrere Mehrfamilienhäuser mit Luft-WP und absolut keine Geräuschprobleme. Ebenso kann ich von unserer ersten Luft-WP (Bj. 2008) in einem 6 Familienhaus berichten, die einen durchschnittlichen Stromverbrauch in den letzten 15 Jahren von 12.000 kWh/Jahr incl. Brauchwassererwärmung hatte.
@Marcus Rost
Danke für deinen Kommentar und den spannenden Einblick. Ich beschäftige mich aktuell mit Luft-WP für Mehrfamilienhäuser und suche nach Experten & Erfahrungen. Könnten wir uns mal austauschen / kann ich dich kontaktieren? 🙂
2000kWh Pro Wohnanhalt, hört sich gut an. Das Gebäude ist bestimmt voll isoliert und die Wohnungen sind je 50 qm groß?
Kann ich mir im meinen 200 qm 1991 BJ schlecht vorstellen.
In den Monaten hohen Energiebedarfs der WP ist üblicherweise kein Strom aus der Batterie übrig da der vom Haus selbst verbraucht wird. Wenn man dann noch die angesetzten kWh der Batterienutzung durch die WP addiert und ausrechnet wie viel € man Stromkosten durch die Batterie im Jahr spart lernt man ein zweites Mal das sich die Batterie in 10 Jahren nicht amortisiert .
Wenn ich die Wärmepumpe nur im Sommer bei Sonnenschein laufen lasse, sehen die Zahlen nach besser aus. Für den Winter habe ich noch die Ölheizung.
Großartig, was da herausgekommen ist.
@ Marcus Rost
Ich kann ihre Aussage aus eigener Erfahrung mit mehreren LWP in der Nachbarschaft bestätigen. Geräuschprobleme gibt es keine.
Etwa gleich viel mehr „EigenVerwertung von SolarStrom“ erreicht man mit etwa 10.– (zehn) Euro Investition für eine ZeitSchaltUhr,
welche die KühlGeräte über Nacht abschaltet !
Die JAZ muss selbstverständlich sinken, wenn die Temperaturen erhöht werden.
In der Studie steht es so:
The combined seasonal performance factor for the heat pump system increases from 4.2 to 6.7, when only considering the electricity taken from the grid and disregarding the locally generated electricity supplied from photovoltaic and battery units.
Kann man von halten, was man möchte…
Laut Artikel-Studie „Dieser Ansatz beruht auf der Annahme, dass der von Photovoltaik- und Batterieanlagen im Haus erzeugte Strom für die Hausbesitzer praktisch KOSTENLOS ist.
Verstehe ich hier was falsch, wo gibt es in der realen Welt PV- u. Batteriespeicher kostenlos ?
Was hat diese Studie schlussendlich noch für Aussagekraft ?
Laut Artikel-Studie: Die Forscher berücksichtigten wichtige Leistungsindikatoren (KPIs) wie Eigenverbrauchsquote, Photovoltaik-Anteil, saisonale Leistungszahl und Heizkurve. „Es kann sinnvoll sein, die Leistung der Wärmepumpe nur für den aus dem Netz bezogenen Strom zu bewerten“, erklärten sie.
Det wirtschaftswissenschaftliche Begriff, der ihrem Verständnis nachhelfen könnte heißt „Grenzkosten“. Eine ganze Industrie (KfZ) hat auf diesem Prinzip Jahrzehnte wirtschaftlichen Erfolges begründet.
Ich kalkuliere für den eigengenutzten Strom die Enspeisevergütung, welche ich dafür dann ja nicht mehr erhalte. Als Null Euro ist nicht ganz korrekt.
1960 erbauten Einfamilienhauses in Freiburg:
Im Rhein-Gebiet sind WP eine „G’mahte Wies’n“. Bitte auch mal in Oberbayern oder im Bay. Wald untersuchten, wo die Jahresmitteltemp. gut 3 Grad niedriger ist …
Tatsächlich sind Wärmepumpen in Dänemark, Schweden und Norwegen, wo die Temperatur im Jahresmittel um ca 10 Grad niedriger liegt als in Bayern durchaus seit Jahrzehnten ein wirtschaftlicher Erfolg. Welche Untersuchungsergebnisse erwarteten Sie sich da noch? Das Deutschland eine Insel ist und hier alles anders sein könnte als im Rest der Welt?
Hallo,
ich selbst habe unser Haus energetisch saniert. Leider haben viel Menschen vom Stand der Technik kaum eine Ahnung. Die Techniker selbst eingeschlossen. Ich habe die Möglichkeit eine sehr grosse PV zu installieren mit 24 kw Peak. Dazu einen 10 kwh Speicher. Im Nachhinein kann ich sagen ist es einfach wichtig die PV möglochst gross auszugestallten. Dann fast jeden Tag im Winter wird dann auch der Speicher 100% geladen. Die Wärmepume hatte ich erst vom Installateur einstellen lassen aber der hat das einfachste nicht verstand. So das ich selbst ran musst. Mit deim einfachen Trick immer zum Mittag den Puffer mit der Luftwärmepume laden zu lassen. Dann ist die Tempertur drausse höher und die PV hat am meisten überschuss. Das sind die zwei faktoren die bei einer Luftwärmepumpe Geld sparen lässt. Bei der Erdwärme ist es egal wann ich sie aus der Erde holen die Energie. Unser Monteur hat die Luftwärmepumpe immer in der Nacht arbeite lassen was ja nur sinn macht wenn man einen Nachttarif hat und somit einen anderen Stromzähler oder Tibber. Dabei bleibt aber die PV völlig aussen vor. Übrigens mit PV plus Speicher macht Tibber einen riesen Vorteil. Immer dann wenn der Tarif hoch ist ist der Speicher eigentlich voll. Aber eben das Thema Energie muss jeder für sich selbst schauen. Das Jahr mit PV + Speicher + Wärmepumpe + E Auto haben wir genau kosten von 0 Euro. Wir sind nicht Autark aber Wirtschaftlich schon. So so lohnt sich die PV und Speicher bei uns ab dem 10ten Jahr.
Tatsächlich wäre in den Wintermonaten ein höherer Nutzungsgrad großer Batterien möglich. Es müsste dazu allerdings eine legale Möglichkeit geschaffen werden, die Batterien aus dem Netz zu speisen. Zum Beispiel in Zeiten großer Windkraft-Überschüsse im Netz, die zu sehr niedrigen oder gar negativen Börsenstrompreisen führen, wären diese Entnehmen von Energie aus dem Netz durch die Betreiber von Batterien sogar massiv Netzdienlich (und durch Software-Upgrades bei den meisten kommerziell verfügbaren Batterien durchaus automatisiert regelbar). Würden die Batteriebetreiber darüberhinaus rechtlich in die Lage versetzt am Regelenergie-Markt teilzunehmen (wo sie besonders im Verbund gesteuert die Netzstabilität gegenüber aktuellen Akteuren durch schnellere Reaktionszeiten erheblich steigern könnten) würde sich für die Betreiber ein Geschäftsmodell eröffnen, das diese Batterien vergleichsweise kurzfristig noch populärer machen könnte als sie es ohnehin bereits sind.
Da wird ein Schuh aus der ganzen Sache. Genau so. Und das ist auch der eingeschlagene Weg, dessen viele einzelne Puzzlezeile manchmal verwirrend erscheinen, wenn man sie isoliert betrachtet oder naheliegende Teile versucht 1:1 gegeneinander zu diskutieren.
Die Summe aller Maßnahmen wird zum Erfolg der Energiewende führen. Letztlich wird es das Geld sein, also die Marktbedingungen. Die Mischung aus Druck (z.B. steigender CO2 Preis), Sog (z.B. Geschäftsmodelle durch Akkuladung via „Überschussnetzbezug“ zur späteren Verwertung) plus regulatorische und technologische Neuerungen bzw. Anpassungen werden den alten Markt wie er heute existiert gehörig verändern. Und zwar schneller als manch einer denkt.
Im Kleinen sehe ich das mit meiner niedlichen 3 kWh Batterie in Verbindung mit Smart Meter und Tibber heute schon. Die teuren Zeiten werden einfach zum Großteil weggepuffert. Das ist nicht nur netzdienlich (das ist kein ökonomisches Handlungsprinzip), sondern ich spare dabei – für mich als einzelnes Wirtschaftssubjekt betrachtet – schlicht Geld. Und genauso werden nun immer mehr Großbatterien in Betrieb gehen. Man kann das schon aus der Presse herauslesen – fast wöchentlich geht es da mit entsprechenden Projekten nun konkret los.
*Ob nun der kleine Hausspeicher „egoistisch“, „unsozial“ oder sonstwie diskussions- oder fragwürdig sein mag: Das ist mir als Wirtschaftssubjekt doch erstmal egal – das sind nicht die Prinzipien, nach denen ich private Investitionsentscheidungen treffe.
Die Dynamik des sich verändernden Marktes ist der „Casus-Knacktus“. Das verstehen die Excel-ROI Fetischisten und Status-Quo-Feststecker so gut wie nie 🙂 Und es passiert alles „gleichzeitig“ und „stetig“. Man muss nur einfach weitsichtig nach vorne denken und die Einspeisevergütung 2024 einmal kurz hinten an stellen.
– Südlink: Der Bau geht endlich los
– Ostküstenleitung: Bis Ende 2024 zu 70 % fertig.
– Baltic Eagle: Kommt 2024 in Betrieb
– Borkum Riffgrund 24/25
– Gode Wind 24/25
– [….] Diese Liste ist derzeit sehr lang ergänzbar und dauernd kommen neue Meldungen dazu.
Es wird, es wird, man muss nur die Augen (richtig) aufmachen. Viele der hier teilweise geführten Diskussionen sind ~2030 völlig uninteressant, da bin ich mir ganz sicher.
HD schreibt.
*Ob nun der kleine Hausspeicher „egoistisch“, „unsozial“ oder sonstwie diskussions- oder fragwürdig sein mag: Das ist mir als Wirtschaftssubjekt doch erstmal egal – das sind nicht die Prinzipien, nach denen ich private Investitionsentscheidungen treffe.
@ HD
So ist es leider, das höre ich selbst von überzeugten Energiewendern in meinem Umfeld immer öfter. Die Altgedienten werden sich freuen, dass sie 2010 durchgesetzt haben, dass ihre Kohlekraftwerke nicht mehr den EE angepasst werden müssen, sondern unbeschadet am Netz bleiben können. Somit kann ihr Kohlestrom noch eine ganze Weile im Namen der Energiewende Speicher füllen.