PV-Anlage für die Wärmepumpe dimensionieren: Welche Größe passt?

Die Anschluss- oder Heizleistung ist für Leitungen, Sicherungen und die Wärmepumpenauslegung wichtig. Für die jährliche PV-Bilanz zählt dagegen die elektrische Energie, die im Betrieb über viele Stunden benötigt wird. Erst diese Strommenge kann mit einem erwarteten PV-Ertrag verglichen werden.

jährliche Wärmemenge für Heizung und berücksichtigtes Warmwasser
÷ erwartete Jahresarbeitszahl der Wärmepumpe
= erwarteter jährlicher Wärmepumpenstrom

Das Umweltbundesamt definiert die Jahresarbeitszahl als Verhältnis der über ein Jahr abgegebenen Wärmemenge zur eingesetzten elektrischen Energie einschließlich Verdichter und Hilfsantrieben. Eine JAZ darf nicht frei gewählt werden. Wärmequelle, Vorlauftemperatur, Warmwasser, Gebäude und Anlagenplanung beeinflussen den erreichbaren Wert.

Vorhandene Wärmepumpe: Messwerte statt Annahmen

Für eine bestehende Anlage werden Stromzähler und Wärmemengenzähler aus demselben Zeitraum ausgewertet. Monatswerte sind wertvoller als nur eine Jahressumme, weil sie zeigen, wann der Verbrauch anfällt. Ein außergewöhnlich milder Winter oder eine spätere Änderung der Raumtemperatur muss bei der Übertragung auf künftige Jahre berücksichtigt werden.

Geplante Wärmepumpe: Wärmebedarf sauber herleiten

Der bisherige Öl- oder Gasverbrauch kann nur nach Umrechnung und Einordnung des alten Anlagenwirkungsgrads als grobe Plausibilisierung dienen. Für die Fachplanung werden Heizlast, Heizflächen, Warmwasserbedarf und erwartete Systemtemperaturen betrachtet. Die Nennleistung des alten Kessels wird nicht als Strombedarf der neuen Wärmepumpe übernommen.

Haushaltsstrom
+ erwarteter Wärmepumpenstrom
+ Wallbox, Kühlung und weitere geplante Verbraucher
= voraussichtlicher Gesamtstrombedarf

• Haushaltsstrom aus vollständigen Abrechnungs- oder Zählerdaten;
• Wärmepumpenstrom einschließlich der in der Planung berücksichtigten Hilfsenergie;
• Elektrofahrzeug mit realistischer Fahrleistung und Ladeverhalten;
• aktive Kühlung, Pooltechnik oder elektrische Warmwasserbereitung;
• absehbare Änderungen bei Haushaltsgröße, Nutzung oder Gebäudefläche.

Nicht jede mögliche Anschaffung muss mit einem großzügigen Sicherheitsaufschlag in die PV-Größe eingerechnet werden. Künftige Verbraucher werden mit nachvollziehbaren Annahmen dokumentiert. Dadurch bleibt sichtbar, welcher Teil des Ergebnisses auf vorhandenen Messwerten und welcher auf Planwerten beruht.

• vermessene Dachflächen und notwendige Rand- beziehungsweise Wartungsbereiche;
• Ausrichtung und Neigung jeder belegbaren Teilfläche;
• Verschattung durch Gauben, Kamine, Bäume oder Nachbargebäude;
• Statik, Dachzustand und verbleibende Nutzungsdauer der Eindeckung;
• mögliche Stringaufteilung, Wechselrichter und Leitungswege;
• Zählerschrank, Schutztechnik und verfügbare Anschlussbedingungen.

Das Photovoltaic Geographical Information System der Europäischen Kommission, kurz PVGIS, stellt langjährige standortbezogene Daten für Solarstrahlung und modellierte PV-Erträge bereit. Für eine erste Ertragsrechnung können Standort, Ausrichtung, Neigung, Systemleistung und Verluste eingegeben und monatliche Ergebnisse ausgegeben werden.

Eine Ertragssimulation ersetzt die technische Dachplanung nicht. Sie bildet weder jedes lokale Schattenobjekt noch den tatsächlichen Modulplan automatisch ab. Die Ergebnisse werden deshalb mit der Vor-Ort-Aufnahme und der konkreten Belegung abgeglichen.

PV-Nennleistung in kWp
× standortbezogener spezifischer Jahresertrag in kWh je kWp
= modellierter PV-Jahresertrag in kWh

Selbst wenn der modellierte PV-Jahresertrag dem gesamten Jahresstrom entspricht, ist keine vollständige Eigenversorgung erreicht. Die Wärmepumpe benötigt den größten Anteil ihrer Energie in sonnenarmen Monaten. Überschüsse aus dem Sommer können von einem üblichen Heimspeicher nicht bis in den Winter verschoben werden.

Mindestens zwölf Monatswerte vergleichen

Für eine belastbarere Vorplanung werden der modellierte PV-Ertrag und der erwartete Strombedarf für jeden Monat gegenübergestellt. Bei vorhandenen Anlagen können gemessene Monatswerte genutzt werden. Für Eigenverbrauch, Speicher und Steuerung sind anschließend feinere Tages- oder Stundenprofile hilfreich.

Die Ausrichtung beeinflusst nicht nur den Jahresertrag, sondern auch die Tagesverteilung. Ost- und Westflächen können Erzeugung stärker auf Morgen und Nachmittag verteilen. Ob dieser Verlauf zum Gebäude passt, wird im Ertrags- und Lastprofil geprüft und nicht allein anhand der Himmelsrichtung entschieden.

Die Verbraucherzentrale weist darauf hin, dass kleine Anlagen wegen weitgehend fixer Kosten für Planung, Gerüst, Anschluss und Einspeisetechnik pro Kilowattpeak teurer sein können. Künftige Verbraucher wie Wärmepumpe und Elektroauto sollen bereits bei der Größenentscheidung berücksichtigt werden.

• zusätzliche Module lassen sich bei der Erstmontage oft günstiger integrieren als später nachrüsten;
• nicht selbst genutzter Solarstrom kann ins Netz eingespeist werden;
• eine größere Anlage verbessert nicht automatisch die Winterdeckung;
• ein sanierungsbedürftiges Dach sollte vor oder gemeinsam mit der PV-Montage geklärt werden;
• Netzanschluss, Wechselrichter und elektrische Planung müssen zur Gesamtleistung passen.

Das Ziel ist daher nicht die kleinste Anlage mit dem höchsten prozentualen Eigenverbrauch. Geprüft wird, welche technisch sinnvolle Dachbelegung im verfügbaren Budget langfristig mehr Energie liefert und zu den vorhandenen sowie geplanten Verbrauchern passt.

1. Mindestens ein vollständiges Jahr aus Erzeugung, Eigenverbrauch und Einspeisung auswerten.
2. Monatliche PV-Erträge dem erwarteten oder gemessenen Wärmepumpenstrom gegenüberstellen.
3. Freie Dachflächen, vorhandene Unterkonstruktion und technische Erweiterbarkeit prüfen.
4. Wechselrichter, Zählerkonzept, Zählerschrank und Leitungswege auf die neue Situation abstimmen.
5. Erst danach entscheiden, ob Erweiterung, neuer Anlagenteil oder unveränderter Weiterbetrieb sinnvoll ist.

Eine alte Anlage und eine Erweiterung können technisch getrennte Generatoren oder Wechselrichter benötigen. Auch Vergütung, Messung und Anmeldung können vom Inbetriebnahmezeitpunkt abhängen. Diese Punkte werden objektbezogen mit dem Elektrofachbetrieb und den zuständigen Stellen geklärt; sie lassen sich nicht aus der reinen kWp-Zahl ableiten.