Wärmepumpe an die PV-Anlage gekoppelt: Resultate und Fakten nach einem Jahr Betrieb

Vor etwas mehr als einem Jahr, habe ich hier veröffentlicht, wie ich meine alte Wärmepumpe in mein Home Energy Management System von Solar Manager eingebunden habe. Da diese Optimierung bei mir nun länger als ein Jahr in Betrieb ist, kann ich endlich auch eine Auswertung auf Grund von jährlichen Werten präsentieren. Welchen Einfluss hat die Optimierung und läuft die Wärmepumpe mit mehr Solarstromanteil als vorher? Verbraucht die Wärmepumpe nun mehr Energie als vorher? Macht sie mehr Zyklen und schadet damit der Lebenszeit? Diesen Fragen gehe ich in diesem Artikel auf den Grund…

Anbindung der Wärmepumpe an PV-Anlage

In meinem Fall mit einer 20 Jahre alten Wärmepumpe, musste ich einige Umwege gehen um die WP an mein Energie Management System anzubinden. Wie erwähnt, habe ich das hier vor einem Jahr ausführlich dokumentiert, wie die Stiebel Eltron Wärmepumpe verbunden wurde. Neuere Wärmepumpen haben den grossen Vorteil, dass sie entweder schon eine digitale Schnittstelle integriert haben oder sich eine solche einfach über ein Zusatzmodul nachrüsten lässt. In solchen Fällen kann die Wärmepumpe «bidirektional» mit Solar Manager kommunizieren. Das heisst die Wärmepumpe kann durch Sollwert vorgaben genauer gesteuert werden und liefert aber auch Feedback über Temperaturen und aktuellem Modus. Diesen Weg konnte ich noch nicht gehen, wird aber dann beim Ersatz der bestehenden Maschine sicher ein Kaufkriterium.

Wie hoch ist der Anteil Solarenergie beim Verbrauch der Wärmepumpe?

Der spannendste Teil der Auswertung, dürfte die Berechnung des Anteils «Solarenergie vs. Netzbezug» für den Betrieb der Wärmepumpe sein. Da ich die Optimierung vor mehr als einem Jahr bei mit umgesetzt habe, konnte ich bis heute pro Monat die Auswertung rechnen. Das Resultat bestätigt meine Erwartungen hochaus:

Die Optimierung der Wärmepumpe mit Solarenergie, bringt vor allem in der Übergangszeit einen enormen Mehrwert. In diesem Fall von Februar bis April und von Oktober bis November.

In den reinen Wintermonaten Dezember und Januar, konnte zwar auch eine Verbesserung der Werte erzielt werden, ab in Anbetracht der geringen PV-Produktionsleistung ist der Effekt da eher tief. In den Übergangsmonaten konnte aber jeweils eine deutliche Steigerung erreicht werden, von teilweise 20% auf über 60%.

Wenn man die Verbrauchs- und Ertragswerte der Monate übereinander legt, sieht man aber natürlich auch deutlich: Dezember und Januar braucht die WP am meisten Strom. So sind die über das Jahr gemittelten Werte für den Solaranteil etwas tiefer. Vor der Optimierung lag dieser Wert bei 22% und nach der Optimierung bei 39%. In effektiven Energiewerten umgerechnet heisst dies, die Wärmepumpe konnte mit 1200 kWh selbst erzeugtem Strom betrieben werden. Ohne Optimierung waren dies knapp 650 kWh, sprich 550 kWh wurden damit herausgeholt.

Mehr Verbrauch durch Optimierung?

Dieses Pauschalurteil höre ich sehr oft, dass die Wärmepumpe durch Überhöhung mit Solarstrom über das Jahr hinweg einen Mehrverbrauch aufweist. Da ich seit 2016 den monatlichen Verbrauch der Wärmepumpe monitore, kann ich hier auch schön aufklären. Hier auch gleich meine Empfehlung, dass ihr die elektrische Energieaufnahme eurer Wärmepumpe auch messt, dazu gibt es günstige Lösungen. Einerseits konnte ich den Betrieb der Wärmepumpe aus den jahren 2017-2019 von deutlich über 4’000kWh jährlich auf knapp 3’000kWh minimieren. Dies durch Anpassung der Heizkurve und bessere Einstellungen, alleine schon dieses Vorgehen hat einen Viertel des Verbrauchs eingespart. Seit 3 Jahren brauchen wir im Mittel rund 3’050kWh jährlich zum Heizen. Seit ich die dokumentierte Optimierung aktiv habe, änderte sich der Verbrauch um ca. 100kWh. Das sind gerade mal 3% Mehrverbrauch und ohne Einbezug der Heiztage (Wetter), ist dieser nicht beachtenswert. Schlussendlich bedeutet dies: Eine Optimierung der Wärmepumpe mit Solarstrom hat mit den richtigen Einstellungen keinen bemerkenswerten Mehrverbrauch zu erwarten.

Alterung der Maschine?

Gerade beim Thema Alterung der Maschine (Verschleiss) hört man oft, dass eine Anbindung an die PV-Anlage negative Auswirkungen hat. Bei einer On/Off Maschine wie ich sie habe (keine Inverter-WP), sind nicht die Betriebsstunden massgebend, sondern die Anzahl der Schaltungen des Verdichters. Im Optimalfall macht die Wärmepumpe also täglich besser wenig Zyklen, sprich weniger Starts des Verdichters und damit längere Laufzeiten. Gerade bei schlechter Auslegung oder Konfiguration, sieht man oft zu viele Schaltvorgänge und das wiederum kann zum schnelleren Ausfall führen. Ich messe seit einigen Monaten die Laufzyklen der Wärmepumpe und monitore diese. In meinem Fall sind in den letzten 90 Tagen im Schnitt rund 5 Zyklen täglich nötig um den Wärmebedarf zu decken.

Die PV-Optimierung hat bei mir sogar den Einfluss, dass ich eher weniger Zyklen fahre als an Tagen wo die Optimierung weniger Einfluss nehmen kann. Durch gezieltes Überheizen der Gebäudemasse mit PV-Überschuss, werden die Laufzeiten der Wärmepumpe länger. Anbei ein Beispiel eines Tages im Februar, wo 2 kurze und ein langer Zyklus tagsüber gereicht haben um den Wärmebedarf zu decken.

Einsparpotential

Die reinen Energiedaten werden nicht jedem Leser gut verständlich sein. Was aber immer gut verständlich ist, sind Einsparungen die man mit einer solche Optimierung rausholt. Diese sind lokal natürlich sehr unterschiedlich auf Grund der verschiedenen Energieanbieter. In meinem Fall lag der Strompreis im letzten Jahr bei 25,21 Rappen/kWh und stieg auf 33,9 Rappen/kWh für das aktuelle Jahr 2024 an, im Einheitstarif.

Im letzten Jahr ergibt mir die Optimierung von zusätzlich 550 kWh die verlagert wurden in Sonnenstrom eine Einsparung von knapp 140.- CHF. Für das aktuelle Jahr mit der Strompreiserhöhung, würde dieser Betrag sogar um weitere 50.- CHF steigen, bei gleichbleibender Performance.

Zu fairen Analyse habe ich die Kosten noch mit einem Anteil an Gestehungskosten für den Bau und Betrieb der PV-Anlage hochgerechnet. Die reinen elektrischen Betriebskosten der Wärmepumpe beliefen sich bei mir im letzten Jahr auf rund 570.- CHF.

Messung der Effizienz

Seit einigen Wochen habe ich bei mir auch einen Neovac Supercal 5 Wärme- und Kältezähler verbaut. Dieser ermöglicht es die abgegeben Wärmeenergie zu erfassen. Durch die gleichzeitige Erfassung der elektrischen Energieaufnahme, kann ich dadurch die Effizienz der Wärmepumpe ermitteln, die sogenannte Jahresarbeitszahl (JAZ). Vereinfacht gesagt, bestimmt sie das Verhältnis von zugeführter Energie (Strom) zu erzeugter Energie (abgegebener Wärme). Zudem ermittle ich noch einige weitere Kennzahlen und werden die hier sicher auch noch publizieren.

Wie eine solche vereinfachte Analyse nach rund 3 Wochen Betrieb aussehen könnte, zeigt die nachfolgende Grafik. Die Wärmepumpe läuft gemäss diesen Daten mit einer JAZ von 3.1, was für eine 20 jährige Wärmepumpe ein sehr guter Wert darstellt. Wie der Grafik entlesen kann, bezog die Wärmepumpe 370 kWh elektrische Energie und konnte daraus fast 1200 kWh Wärmeenergie produzieren.

Fazit

Auch wenn Produktion der PV-Anlage und Verbrauch der Wärmepumpe übers Jahr hinweg azyklisch sind, macht eine Optimierung viel aus. Wie sich zeigt kann in den Übergangsmonaten viel Potential ausgeschöpft werden, dies dient der Netzentlastung, der schnelleren Amortisation der PV-Anlage und dem eigenen Geldbeutel. Wenn dann auch noch dynamische Tarife sich in der Schweiz verbreiten, lässt sich auch noch der Anteil des Netzbezugs noch optimieren – spannende Zeiten die auf uns zukommen…

Disclaimer:

Dieser Bericht stellt natürlich keine Wissenschaftliche Studie dar, sondern ist eine reine Analyse, basierend auf meinen Daten. Objekt ist ein freistehendes EFH mit 21.88kWp PV-Anlage, gemäss diesem Bericht.