PV-Eigenverbrauchsoptimierter Betrieb von Wärmepumpen. Nützlich? Sinnvoll?

So langsam geht es in den Winter und besonders die Nächte werden deutlich kälter. Trotz hoch isolierter Häuser muss die Heizung die Differenz zur Außentemperatur ausgleichen. Den Aufwand, den die Heizung dazu betreiben hat lässt sich am besten an den sogenannten Heizgradtagen ablesen.

Am 26.11.2013 und der 30.11.2012 haben eines gemeinsam: Die Temperatur und der Verlauf sind fast gleich. Kein Niederschlag und relativ hohe Tagestemperaturen in der Spitze (+7 °C) und in der Tiefe (-4 °C). Ideale Bedingungen zum direkten Vergleich zweier Anlagenkonfigurationen:

2012 = Normaler Betrieb
2013 = Betrieb optimiert auf PV-Eigenverbrauch

Die Idee hinter der 2013-Konfiguration ist relativ simpel. Anstelle den Strom aus einer PV-Anlage in das öffentliche Netz einzuspeisen, soll er selbst Vor-Ort verbraucht werden. Selbst mit den Plänen des Koalitionsvertrages sollte dieser Strom auch in Zukunft “kostenlos” bleiben, da er in Nutzwärme umgewandelt wird. Häuser sind der ideale thermische Speicher für Strom, da sie nur geringe Anforderungen an die Verfügbarkeit haben. Eine dargebotsabhängige Optimierung des Betriebes von Wärmepumpen kling zunächst einleuchtend.

Praktische Umsetzung

Leider ist die Kommunikation mit der Wärmepumpe selbst nicht möglich. Die Veränderung der Konfiguration ist nur mit entsprechender Hardwareaufrüstung durch den Hersteller Vaillant umsetzbar, dann allerdings auch mit dem Risiko von Sicherheitslücken. Es bleiben die Grundlagen zur statischen Konfiguration direkt am Gerät:

Absenkzeit auf PV-freie Zeit gesetzt (17:00 Uhr – 08:00 Uhr)
Absenktemperatur auf 17 Grad reduziert
Normaltemperatur unverändert 21 Grad
Programm Heißwasser auf 12:00-13:00 Uhr gesetzt.

Zwar merkt man mit dieser Konfiguration am morgen, dass der Fußboden deutlich kühler ist, jedoch ist die Temperatur im Haus nahezu unverändert bei 21-22 Grad.

Auswirkung auf den Stromverbrauch

Dank vernünftiger Stromverbrauchsmessung können die Werte der beiden Versuchstage direkt miteinander verglichen werden:

Stromverbrauch 2012: 9,8 kWh

Stromverbrauch 2013: 13,2 kWh

Soweit so ernüchternd, denn die exemplarische PV Anlage hatte für den gesamten Tag lediglich 2,9 kWh erzeugt, wodurch schon mit diesem Blick der Versuch als gescheitert angesehen werden kann.

Der Mehrverbrauch der Wärmepumpe lässt sich auch erklären. Durch die lange Absenkzeit kühlt die Wassertemperatur des Vorlaufes doch sehr stark ab. Diese muss erst wieder hochgewärmt werden. Bleibt das Wasser allerdings den ganzen Tag in Bewegung, so vermischt es sich besser und die Abkühlung geht zurück. In Zahlen ausgedrückt man dies am Beispieltag die 3,4 kWh Mehrverbrauch aus. Es sind keine Laborbedingungen, die diesem Selbstversuch zugrunde liegen, allerdings doch reproduzierbar.

Stromverbrauch Wärmepumpe mit und ohne PV-Strom

Da die Wärmepumpe auch in der 2013-Konfiguration den ganzen Tag etwas Strom verbraucht (ca. 90 Watt), können eigentlich nur die Kompressorläufe mit Eigenverbrauch versorgt werden. Ein Kompressorstart reicht zumindest hier nicht aus, um den gesamten Tag die Heizung zu betreiben. Zwischen den Kompressorstarts liegen immer einige Minuten. In dieser Abkühlphase wird mehr Solar-Strom erzeugt, als das Gerät abnimmt. Lediglich bei der täglichen Warmwassererzeugung kann der PV-Strom für eine längeren Zeitraum genutzt werden.

Fazit des Selbstversuch

Den Eigenverbrauchanteil durch eine Wärmepumpe zu erhöhen ist zumindest mit dieser Anlage nicht rentabel. Die Nebeneffekte der geringeren Jahresarbeitszahl und einem eventuell höheren Geräteverschleiß steht leider nicht in Relation zum höheren Eigenverbrauch.