PV & Wärmepumpe für maximale Autarkie

Du hast dir eine Photovoltaikanlage aufs Dach gesetzt, weil du Strom produzieren willst. Du hast dir eine Wärmepumpe in den Keller gestellt, weil du effizient heizen willst. Beides sind für sich genommen hervorragende Technologien.

Doch wenn du – wie viele Ingenieure oder technikaffine Hausbesitzer – mal genau auf die Daten deines Smart Meters schaust, wirst du ein frustrierendes Phänomen entdecken: Die beiden Systeme ignorieren sich.

Deine Wärmepumpe springt morgens um 06:00 Uhr an, um das Duschwasser zu heizen. Zu diesem Zeitpunkt schläft deine PV-Anlage noch. Der Strom kommt teuer aus dem Netz (ca. 30 Cent/kWh). Mittags um 13:00 Uhr liefert deine PV-Anlage 8 kW Leistung im Überschuss. Aber deine Wärmepumpe steht still, weil der Speicher noch warm ist. Der wertvolle Strom fließt für mickrige 8 Cent ins Netz.

Das ist wirtschaftlicher und energetischer Unsinn.

In diesem Artikel beschäftigen wir uns mit der Königsdisziplin der Sektorenkopplung. Wir schauen uns an, wie wir aus zwei getrennten Systemen ein intelligentes Kraftwerk machen. Wir sprechen nicht über “Kabel zusammenstecken”, sondern über Thermodynamik, Speicher-Hierarchien und intelligente Algorithmen.​

Das Grundproblem: Das antizyklische Profil

Um die Lösung zu verstehen, müssen wir das physikalische Problem anerkennen. Wärmepumpe mit Photovoltaik zu kombinieren, ist naturgemäß schwierig, weil Angebot und Nachfrage antizyklisch sind.

Ein “dummes” System erreicht daher oft nur eine Deckungsquote von ca. 15 bis 20 %. Das bedeutet: Nur jede fünfte Kilowattstunde, die deine Heizung verbraucht, kommt vom eigenen Dach. Unser Ziel bei Planville ist es, diesen Wert durch intelligente Steuerung auf 40 bis 50 % zu heben. Dafür müssen wir die Zeit überbrücken – und zwar nicht nur mit teuren chemischen Batterien.

Die Schnittstelle:

Was ist eigentlich “SG Ready”?

Der erste Schritt zur Hochzeit der beiden Systeme ist die Kommunikation. Fast jede moderne Wärmepumpe trägt heute das Label SG Ready (Smart Grid Ready). Aber was bedeutet das technisch?

Es ist keine magische KI. In der Basisversion ist es eine simple Hardware-Schnittstelle auf der Platine der Wärmepumpe (oft einfach zwei digitale Eingänge). Dein Wechselrichter wird per Kabel mit diesen Eingängen verbunden.

Die Logik funktioniert meist in vier Betriebszuständen, aber für uns ist Betriebszustand 3 entscheidend:

Doch was passiert in diesem “Verstärkten Betrieb”? Hier trennt sich die Spreu vom Weizen. Wer die Standard-Einstellungen lässt, verschenkt Potenzial. Wer die Parameter anpasst, maximiert die Autarkie. Und das bringt uns zur wichtigsten Frage.

Wie kann ich den Eigenverbrauch durch die Kombination maximieren?

Die Antwort lautet: Thermische Speicherung durch Sollwert-Anhebung.

Wir müssen das Haus selbst in einen Akku verwandeln. Normalerweise ist deine Heizung so eingestellt, dass sie im Raum stur 21 °C hält. Mit der SG-Ready-Schnittstelle programmieren wir die Wärmepumpe nun so: “Wenn das Signal vom Wechselrichter kommt (Sonne da), dann erhöhe die Soll-Temperatur für den Heizkreis und das Warmwasser.”

1. Der Estrich als tonnenschwerer Speicher

Das ist der mächtigste Hebel im Neubau und sanierten Altbau. Wir erlauben der Wärmepumpe, bei PV-Überschuss die Rücklauftemperatur der Fußbodenheizung um z.B. 2 Kelvin anzuheben. Das klingt wenig, aber physikalisch ist das gewaltig. Ein Zementestrich in einem 150 m² Haus wiegt ca. 18 bis 20 Tonnen. Wenn wir diese gigantische Masse tagsüber mit Solarstrom um nur 1-2 Grad “überheizen” (was den Raumkomfort kaum stört, der Boden wird nur angenehm warm), speichern wir mehrere Kilowattstunden Wärmeenergie.

Der Effekt: Wenn um 17:00 Uhr die Sonne untergeht, ist der Estrich “aufgeladen”. Er gibt die Wärme langsam über den Abend ab. Die Wärmepumpe bleibt aus und zieht keinen teuren Netzstrom, während draußen die Temperatur fällt. Wir haben den Verbrauch erfolgreich in die Sonnenstunden verschoben.

The underestimated giant:

The hot water storage tank as a “water battery”

Neben dem Betonboden haben wir einen zweiten Speicher, der oft unterschätzt wird: Den Warmwasserspeicher.

Viele Hausbesitzer investieren 6.000 Euro in einen chemischen Batteriespeicher (Lithium-Eisenphosphat) mit 10 kWh Kapazität. Das ist sinnvoll für den Haushaltsstrom (Licht, TV, Kühlschrank). Aber für die Wärmepumpe ist der elektrische Akku oft zu klein und zu teuer.

Wasser hat eine extrem hohe Wärmespeicherkapazität (4,18 kJ/kg·K). Hier ist der Trick, den wir bei Planville oft anwenden:

Wir überhitzen den Warmwasserspeicher bei PV-Überschuss gezielt.

• Normalbetrieb: 48 °C (reicht zum Duschen, spart Energie).
• PV-Boost-Betrieb: 60 °C (oder sogar 65 °C, je nach Verdichter-Limit).

Wenn du einen 300-Liter-Speicher von 45 °C auf 60 °C aufheizst, speicherst du darin ca. 5,2 kWh thermische Energie. Das kostet dich quasi nichts, da der Strom vom Dach kommt. Diese 5 kWh reichen aus, damit eine 4-köpfige Familie am nächsten Morgen warm duschen kann, ohne dass die Wärmepumpe Netzstrom zieht.

Wichtiges Learning für die Planung: Wenn du eine Wärmepumpe mit Photovoltaik planst, nimm den Warmwasserspeicher eine Nummer größer! Ein Standard-Installateur würde dir vielleicht 180 Liter hinstellen (“Reicht ja”). Als PV-Optimierer sagen wir: Nimm 300 oder 400 Liter. Warum? Weil der größere Tank mehr “Leervolumen” bietet, um Energie zu parken, wenn die Sonne scheint. Der Mehrpreis für den größeren Stahltank ist minimal im Vergleich zu einem größeren Lithium-Akku.

Brauche ich ein Home Energy Management System (HEMS)?

Jetzt wird es komplex. Du hast eine PV-Anlage, eine Wärmepumpe, vielleicht einen Batteriespeicher im Keller und jetzt kommt auch noch eine Wallbox für das E-Auto dazu. Alle vier Komponenten wollen Strom. Wer darf zuerst?

Hier reicht die einfache SG-Ready-Schaltung (Relais) oft nicht mehr aus. Wenn die Sonne rauskommt, würden sonst Wallbox, Batterie und Wärmepumpe gleichzeitig anspringen und so viel Strom ziehen, dass du trotz Sonne Netzstrom dazukaufen musst (Peak Load). Hier kommt das Energiemanagement (HEMS) ins Spiel. Das HEMS ist das Gehirn, das über dem Wechselrichter sitzt. Es kennt die Prioritäten.

Die ideale Hierarchie für Ingenieure:

1. Haushaltsstrom (Basislast): Kühlschrank & Router haben immer Vorrang.
2. Batteriespeicher laden: Der elektrische Akku wird zuerst geladen, weil er den teuersten Strom (Licht am Abend) ersetzt.
3. Wärmepumpe (Thermischer Speicher): Ist der Akku voll (oder lädt er mit maximaler Leistung), geht der Überschuss in den Estrich und das Warmwasser. Das ist wirtschaftlicher als das E-Auto, da Wärme “existenziell” für den Wohnkomfort ist.
4. E-Auto (Wallbox): Erst wenn Akku voll und Wasser heiß ist, geht der Rest ins Auto.
5. Netzeinspeisung: Nur was dann noch übrig bleibt, wird verkauft.

Brauchst du zwingend ein externes HEMS (wie SolarWatt Manager, SMA Home Manager etc.)?

• Nur PV + WP: Nein, hier reicht der Wechselrichter und SG Ready.

PV + WP + Wallbox + Akku: Ja, hier ist ein Energiemanagement Pflicht, um Konflikte zu vermeiden und die Effizienz zu sichern.

Die “Goldene Zeit”: Frühling und Herbst

Man muss realistisch bleiben: Im Dezember und Januar wird auch das beste Energiemanagement keine Wunder vollbringen. Wenn vom Dach nur 5 kWh am Tag kommen und das Haus 40 kWh Wärme braucht, muss Netzstrom her. Physik lässt sich nicht betrügen.

Aber in der Übergangszeit (März bis Mai und September bis November) passiert die Magie. Hier sind die Nächte noch kalt (Heizbedarf), aber die Tage werden länger und die Sonne steht höher. In diesen Monaten kann eine intelligent gekoppelte Anlage oft 80 bis 90 % der Heizenergie decken. Du heizst tagsüber das Haus auf und “segelst” über die kalte Nacht.

Genau in diesen Monaten entscheidet sich die Amortisation deiner Anlage. Wer hier optimiert, spart bares Geld.

Fazit & Technik-Checkliste

Die Kombination von Wärmepumpe und Photovoltaik ist kein Selbstläufer, sondern ein technisches Orchester, das dirigiert werden muss. Wer nur Kabel verlegt, verschenkt Potenzial. Wer die Thermodynamik nutzt, maximiert seine Autarkie.

Deine Checkliste für das perfekte System:

1. Schnittstelle: Stelle sicher, dass Wechselrichter und Wärmepumpe kompatibel sind (SG Ready Verkabelung physisch legen lassen!).
2. Dimensionierung: Wähle den Warmwasserspeicher großzügig als Puffer.
3. Hydraulik: Verzichte wenn möglich auf Trennspeicher im Heizkreis (Effizienzkiller), nutze lieber den Estrich als Direkt-Speicher.

Steuerung: Lass die “Sollwert-Anhebung” im Servicemenü der Wärmepumpe korrekt konfigurieren (nicht zu aggressiv, um Takten zu vermeiden, aber hoch genug für Speichereffekt).

Du willst keine Anlage von der Stange, sondern ein durchdachtes Energiesystem? Bei Planville arbeiten wir nicht nach “Schema F”. Wir berechnen deine Speichermassen und simulieren deinen Ertrag. Lass uns gemeinsam schauen, wie wir deine Autarkie auf das physikalische Maximum treiben.