Wärmepumpe & PV: Kosten sparen, Klima schützen

Um zu verstehen, warum Photovoltaik und Wärmepumpe wirtschaftlich so stark harmonieren, lohnt ein kurzer Blick auf die Physik im Kältekreis. Eine alte Elektro-Nachtspeicherheizung oder ein Heizlüfter verwandelt eine Kilowattstunde Strom stur eins zu eins in eine Kilowattstunde Wärme. Das wäre auf Dauer viel zu teuer. Eine Wärmepumpe nutzt den Strom dagegen nicht zum direkten Erhitzen, sondern lediglich als Antriebsenergie für Verdichter und Umwälzpumpe.

Rund 70 bis 75 Prozent der späteren Heizenergie holt sich das Gerät kostenlos aus der Außenluft, dem Erdreich oder dem Grundwasser. Über ein natürliches Kältemittel – bei aktuellen Qualitätsgeräten fast immer Propan (R290) – wird diese Umweltwärme schon bei tiefen Minusgraden aufgenommen, im Kompressor verdichtet und dadurch auf das Temperaturniveau Ihrer Heizungsrohre angehoben.

Das Verhältnis zwischen eingesetztem Strom und abgegebener Jahreswärme nennt man Jahresarbeitszahl (JAZ). Erreicht Ihre Anlage im hessischen Bestandsbau eine realistische JAZ von 3,4 bis 4,0, erzeugt sie aus einer einzigen Kilowattstunde Strom das Drei- bis Vierfache an wohltemperierter Heizwärme und Warmwasser. Kommt genau diese Antriebs-Kilowattstunde nun nicht für über 30 Cent vom Energieversorger, sondern für wenige Cent direkt von den eigenen Solarmodulen, entsteht ein Kostenvorteil, an den kein fossiler Brenner jemals herankommt.

Bei fast jedem Beratungsgespräch in Homberg (Efze), Fritzlar oder Marburg legen Hausbesitzer ihre letzten drei Heizöl- oder Gasrechnungen auf den Tisch. Auf den ersten Blick wirken 10 oder 11 Cent pro Kilowattstunde Gas oder rund 1,00 bis 1,15 Euro pro Liter Heizöl manchmal noch erträglich. Was in dieser Momentaufnahme jedoch untergeht, sind erstens die Kesselverluste alter Heizungen von oft 15 bis 20 Prozent und zweitens die gesetzlich festgezurrte Preisspirale bei fossilen Brennstoffen.

Mit jeder Stufe des CO₂-Preises verteuern sich Heizöl und Erdgas automatisch. Dazu kommt ein Punkt, der gerade in ländlichen Gemeinden Nordhessens immer brisanter wird: Je mehr Nachbarn von der Gasleitung auf Wärmepumpen umsteigen, desto weniger Haushalte teilen sich die Fixkosten des örtlichen Gasnetzes – die Grund- und Netzentgelte für die verbleibenden Gaskunden klettern spürbar.

Stellen wir dem die Stromseite gegenüber. Regulärer Haushaltsnetzstrom kostet aktuell im Schnitt rund 31 bis 37 Cent pro Kilowattstunde (mit speziellem Wärmepumpentarif oder Netzentgeltreduzierung nach § 14a EnWG oft 23 bis 27 Cent/kWh). Ihr selbst erzeugter Solarstrom vom eigenen Hausdach kostet Sie dagegen – umgelegt auf die Anschaffungskosten über 20 bis 25 Jahre – lediglich 3 bis 8 Cent pro Kilowattstunde. Teilen Sie diese 6 Cent Solarstrom durch eine Jahresarbeitszahl von 3,5, landet die selbst erzeugte Kilowattstunde Heizwärme bei unter 2 Cent!

Reden wir Tacheles, wie es sich unter Handwerkern gehört: Wer Ihnen im Verkaufsgespräch verspricht, dass Sie im Januar auf 400 Metern Höhe im Vogelsberg oder bei zähem Hochnebel im Schwalmtal zu 80 Prozent mit eigenem Sonnenstrom heizen, erzählt Ihnen Märchen. Im Dezember und Januar stehen die Tage kurz, die Sonne klettert mittags kaum über den Horizont und die Wärmepumpe zieht genau dann am meisten Leistung. Diese Wahrheit gehört auf den Tisch, weil das Gesamtsystem selbst mit ehrlichen Winterzahlen hervorragend aufgeht.

Um die reale Deckung zu verstehen, teilen wir das Heizjahr in unseren Auslegungen immer in drei klare Abschnitte auf. Erstens das Sommerhalbjahr von Mai bis August: Die Raumheizung schläft, die Wärmepumpe bereitet einmal täglich um die Mittagszeit das gesamte Dusch- und Badewasser im Speicher auf. Hier liegt die solare Deckung stabil bei 95 bis 100 Prozent – die alte Heizung im Keller bleibt vier Monate lang komplett kalt, statt wie früher für ein bisschen Warmwasser hunderte Liter Öl zu verfeuern.

Zweitens die lange Übergangszeit im März, April, September und Oktober: Viele unterschätzen, dass in genau diesen vier Monaten rund 40 bis 45 Prozent des gesamten Jahresheizwärmebedarfs anfallen! Morgens hat es in Alsfeld oder Ziegenhain noch knackige zwei Grad plus, tagsüber liefert eine gut bemessene 12- bis 15-kWp-Anlage aber bereits 25 bis 55 Kilowattstunden Solarstrom pro Tag. Hier decken PV-Anlage und Batteriespeicher problemlos 65 bis 85 Prozent des Wärmepumpenstroms ab.

Drittens der Kernwinter von Mitte November bis Mitte Februar: Selbst an grauen Wolken-Tagen arbeiten moderne Halbzellen- und Rückkontaktmodule (etwa AIKO ABC oder N-Type Glas-Glas) mit diffusem Himmelslicht weiter. Eine 14-kWp-Anlage liefert an einem trüben Dezembertag oft noch 3 bis 7 kWh, an klaren, frostigen Wintertagen sogar 15 bis 25 kWh. Das deckt zuerst Ihren Haushaltsstrom und steuert im Schnitt immer noch 15 bis 25 Prozent zum Winter-Heizstrom bei. Über alle zwölf Monate gerechnet landen unsere Kunden so verlässlich bei 35 bis 50 Prozent echtem Solaranteil allein für die Wärmepumpe – und bei 50 bis 70 Prozent Autarkie über das gesamte Haus hinweg.

Hartnäckig hält sich am Stammtisch das Gerücht, eine Wärmepumpe funktioniere nur im Neubau mit Fußbodenheizung und dreifach verglasten Fenstern. Unsere tägliche Praxis in Bestandsgebäuden zwischen Marburg, Schwalmstadt und Fulda beweist das genaue Gegenteil. Entscheidend ist nicht, ob Rohre im Estrich liegen, sondern mit welcher Vorlauftemperatur Ihre Heizflächen das Haus an kalten Tagen warm bekommen.

Moderne Luft-Wasser-Wärmepumpen der neuesten Generation arbeiten mit dem natürlichen Kältemittel R290 (Propan). Anders als ältere Geräte vor zehn Jahren erreichen R290-Maschinen problemlos Vorlauftemperaturen von bis zu 65 oder 70 Grad ohne elektrischen Heizstab. Wirtschaftlich interessant ist dabei der Bereich zwischen 42 und 52 Grad Vorlauf bei null Grad Außentemperatur: In diesem Fenster erreichen gute Anlagen auch an ganz normalen Wandheizkörpern locker eine Jahresarbeitszahl von 3,2 bis 3,7.

Damit die Wärmepumpe nicht stur nachts um drei Uhr auf Vollgas heizt, während mittags um zwölf der kostenlose Sonnenstrom für 8 Cent ins Netz abfließt, müssen beide Systeme miteinander sprechen. In der Praxis begegnen uns dabei zwei Qualitätsstufen, die oft in einen Topf geworfen werden: der einfache SG-Ready-Kontakt und ein echtes Energiemanagementsystem (EMS) per digitalem Datenbus (Modbus TCP/RTU oder EEBUS).

Die SG-Ready-Schnittstelle („Smart Grid Ready“) besteht technisch aus zwei einfachen, potenzialfreien Schaltkontakten. Meldet der PV-Wechselrichter am Nachmittag beispielsweise mehr als 3 kW Überschuss ins Netz, schließt das Relais und gibt der Wärmepumpe den Befehl „Anlaufempfehlung / Überhöhung“. Daraufhin hebt die Wärmepumpe automatisch den Warmwasserspeicher von regulär 48 Grad auf 56 bis 58 Grad an und erhöht die Vorlauftemperatur im Heizkreis leicht, sodass Estrich und Mauerwerk um 1 bis 1,5 Grad wärmer aufgeladen werden.

Noch deutlich feinfühliger arbeitet die direkte digitale Kopplung über ein EMS oder kompatible Hybrid-Wechselrichter per Modbus. Statt nur „An oder Aus“ zu schalten, kennt die Wärmepumpe hier sekundengenau den tatsächlichen Überschuss am Netzverknüpfungspunkt. Ziehen mittags Wolken über den Knüll oder den Vogelsberg und die PV-Leistung schwankt zwischen 1,8 und 4,5 kW, regelt der Inverter-Verdichter seine Drehzahl gleitend mit – ganz ohne den Haus-Batteriespeicher unnötig leerzusaugen. Abends, wenn die Sonne untergeht, zehrt das Haus stundenlang von der gespeicherten Wärme in den Wänden, während der geladene LiFePO4-Akku für Kochen, Licht und Wärmepumpen-Grundlast einspringt.

Ein Punkt, bei dem im Kundengespräch regelmäßig Verwirrung herrscht, ist die Zählerfrage: „Brauche ich für die Wärmepumpe einen zweiten Wärmepumpenzähler oder läuft alles über einen gemeinsamen Zähler?“ Früher war die Antwort oft der separate Heizstromzähler mit Sperrzeiten. Wer heute jedoch eine PV-Anlage auf dem Dach hat, würde sich mit zwei komplett getrennten Zählern ins eigene Fleisch schneiden – denn dann käme keine einzige Kilowattstunde Ihres eigenen Solarstroms jemals bei der Wärmepumpe an!

Im Netzgebiet der EAM Netz (Schwalm-Eder, Marburg-Biedenkopf, Teile des Vogelsbergs) sowie bei OsthessenNetz und RhönEnergie rund um Fulda haben sich seit der Reform des § 14a Energiewirtschaftsgesetz (EnWG) zwei glasklare Königslösungen herauskristallisiert. Beide erfüllen die Pflicht für steuerbare Verbrauchseinrichtungen über 4,2 kW elektrischer Leistung (keine Sorge: Komplettabschaltungen wie früher sind verboten, im extremen Netzengpass darf maximal temporär auf 4,2 kW Netzbezug gedimmt werden – das reicht bei JAZ 3,5 immer noch für rund 14 kW Heizleistung, und Ihr eigener PV-Strom darf obendrauf uneingeschränkt fließen!).

Lösung 1 für gut gedämmte Häuser und mittlere Heizlasten (unter ca. 3.800 kWh Rest-Netzbezug der Wärmepumpe): Alles läuft über einen einzigen Zweirichtungszähler zusammen mit § 14a EnWG Modul 1. Sie sparen sich den Platz und den Umbau für ein zweites Zählerfeld, zahlen keine zweite Grundgebühr von 120 bis 160 Euro im Jahr und erhalten trotzdem jedes Jahr eine pauschale Netzentgelt-Erstattung von rund 110 bis 160 Euro brutto direkt auf Ihre Stromrechnung gutgeschrieben. Zusätzlich lässt sich Modul 3 (zeitvariable Netzentgelte) für günstiges Nachladen in Schwachlastzeiten kombinieren.

Lösung 2 für größere Altbauten, Zweifamilienhäuser oder Höfe (ab ca. 4.000 kWh Rest-Netzbezug der Wärmepumpe, besonders wenn zusätzlich eine Wallbox mitläuft): Die sogenannte Kaskadenschaltung mit zwei in Reihe geschalteten Zweirichtungszählern plus § 14a EnWG Modul 2. Durch die clevere Reihenschaltung versorgt Ihre PV-Anlage zuerst den Haushalt und direkt dahinter auch die Wärmepumpe mit Sonnenstrom; gleichzeitig erhalten Sie auf jede aus dem Netz zugekaufte Kilowattstunde Heiz- und Ladestrom eine prozentuale Netzentgeltreduzierung von 60 Prozent (effektiv oft 5 bis 7 Cent Rabatt pro kWh).

Grau ist jede Theorie – rechnen wir ein realistisches Projekt durch, wie wir es Monat für Monat im Raum Schwalmstadt, Neukirchen oder Alsfeld umsetzen. Unser Beispielhaus: freistehendes Einfamilienhaus, Baujahr 1986, 150 m² beheizte Wohnfläche, zweifach isolierverglaste Kunststofffenster aus 2008, gedämmtes Dach, Plattenheizkörper. Bisheriger Verbrauch: 2.200 Liter Heizöl pro Jahr (entspricht nach Abzug von ca. 16 % Kessel- und Bereitschaftsverlusten rund 18.500 kWh tatsächlichem Heizwärmebedarf) sowie 4.200 kWh Haushaltsstrom.

Wir ersetzen den alten Ölkessel durch eine modulierende 10-kW-Propan-Luft-Wasser-Wärmepumpe (JAZ im Bestand konservativ mit 3,6 kalkuliert = 5.140 kWh Wärmepumpen-Strombedarf pro Jahr). Auf das Ost-West-Satteldach montieren wir 12,6 kWp Glas-Glas-Module (ca. 11.800 kWh Jahresertrag) samt Hybridwechselrichter und 10-kWh-LiFePO4-Speicher im Keller. Der Gesamtstrombedarf aus Haus + Wärmepumpe liegt damit bei 9.340 kWh im Jahr.

Durch das intelligente Zusammenspiel von Speicher und Warmwasser-/Heizungsanhebung am Tag bleiben rund 5.400 kWh des erzeugten Solarstroms direkt im eigenen Haus (ca. 3.150 kWh für den Haushalt und 2.250 kWh für die Wärmepumpe – das entspricht knapp 58 Prozent Gesamt-Autarkie). Die übrigen 6.400 kWh PV-Überschuss aus dem Sommer fließen zu knapp 8 Cent/kWh ins Netz und bringen rund 508 Euro Einspeisevergütung, die wiederum einen großen Teil des verbleibenden Winter-Reststrombezugs von 3.940 kWh gegenfinanzieren!

Noch nie war die Lücke zwischen Brutto-Listenpreis und dem tatsächlichen Eigenanteil so groß wie aktuell – vorausgesetzt, die Antragsreihenfolge stimmt. Für den Heizungstausch im bestehenden Wohngebäude läuft die Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG EM) über das Zuschussprogramm KfW 458. Förderfähig sind im Einfamilienhaus maximal 30.000 Euro brutto inklusive Ausbau und Entsorgung des alten Öl- oder Gaskessels, Fundamentarbeiten, neuem Warmwasserspeicher, hydraulischem Abgleich und gegebenenfalls dem Austausch einzelner Heizkörper.

Der Fördersatz baut sich wie ein Baukasten auf: Jeder Eigentümer erhält 30 Prozent Grundförderung. Für den Einsatz einer Wärmepumpe mit natürlichem Kältemittel wie R290 (Propan) oder mit Erdreich/Grundwasser als Wärmequelle legt der Staat 5 Prozent Effizienzbonus obendrauf – damit stehen selbst ohne weitere Boni sofort 35 Prozent fest. Tauschen Sie als selbstnutzender Eigentümer eine funktionstüchtige alte Öl-, Kohle-, Nachtspeicher- oder mindestens 20 Jahre alte Gasheizung aus, kommen volle 20 Prozent Klimageschwindigkeitsbonus hinzu: Sie liegen damit bereits bei 55 Prozent Zuschuss (bei 30.000 Euro Kosten also 16.500 Euro geschenkt aufs Konto!).

Liegt das zu versteuernde Haushaltsjahreseinkommen der selbstnutzenden Eigentümer zusätzlich bei maximal 40.000 Euro (etwa bei vielen Rentner-Ehepaaren, Alleinerziehenden oder jungen Familien in Teilzeit), greift der 30-prozentige Einkommensbonus bis zum gesetzlichen Förderdeckel von 70 Prozent – das sind bis zu 21.000 Euro nicht rückzahlbarer Direktzuschuss! Parallel dazu profitieren Sie bei der Photovoltaikanlage inklusive Batteriespeicher, Energiemanagement und nötiger Zählerschrank-Ertüchtigung weiterhin vom gesetzlichen Nullsteuersatz nach § 12 Abs. 3 UStG: Sie zahlen glatte 0 Prozent Mehrwertsteuer und sparen sofort 19 Prozent gegenüber früher.

Als Sachverständige und ausführender Fachbetrieb werden wir in Hessen leider immer wieder zu Anlagen gerufen, die jemand anders schnell zusammengesteckt hat – und bei denen der Stromzähler im ersten Winter plötzlich doppelt so schnell rennt wie berechnet. In neun von zehn Fällen liegt das nicht an einer defekten Maschine, sondern an zwei vermeidbaren Planungsfehlern.

Fehler Nummer eins ist die überdimensionierte Wärmepumpe nach Bauchgefühl. Beim alten Ölkessel war es fast egal, ob er 18 oder 24 kW hatte. Baut man aber in ein Haus mit real 8,5 kW Heizlast sicherheitshalber eine 14-kW-Wärmepumpe ein, kann der Verdichter im milden Oktober und April gar nicht weit genug heruntermodulieren. Er bekommt seine Wärme nicht los, schaltet sich nach sechs Minuten ab, wartet zehn Minuten und startet wieder neu. Dieses sogenannte „Takten“ ruiniert nicht nur den Wirkungsgrad, sondern verschleißt den Kompressor im Zeitraffer. Fehler Nummer zwei ist ein riesiger Parallel-Pufferspeicher, der wie ein Mixer Vor- und Rücklauf vermischt, sodass die Wärmepumpe ständig 5 Grad heißer arbeiten muss als an den Heizkörpern ankommt – jedes Grad unnötige Vorlauftemperatur kostet Sie rund 2,5 Prozent Strom!

Wenn Hydraulik, Heizlastberechnung und PV-Einbindung dagegen Hand in Hand geplant werden, schenkt Ihnen das System im Juli und August noch einen Komfortgewinn, den keine Öl- oder Gasheizung beherrscht: Viele moderne Luft-Wasser-Wärmepumpen sind reversibel aufgebaut. An schwülheißen Sommertagen, an denen Ihre PV-Anlage mittags ohnehin im Überfluss produziert, schickt das Gerät 18 bis 20 Grad kühles Wasser durch Ihre Fußbodenheizung oder Gebläsekonvektoren im Dachgeschoss – und senkt die Raumtemperatur sanft um 3 bis 4 Grad, während der Strom dafür zu 100 Prozent vom eigenen Dach kommt.