Solarthermie & Wärmepumpe

• Wie funktioniert das Duo aus Solarthermie und Wärmepumpe? Bei dieser Kombination übernimmt die Solarthermieanlage vorrangig die Warmwasserbereitung, da sie die erforderlichen Temperaturen ohne zusätzlichen Strombedarf allein durch Solarenergie erreichen kann. Die Wärmepumpe dient als zuverlässiges Basissystem, das Wärme aus der Umwelt (Luft, Erde, Wasser) gewinnt und durch den Einsatz von Strom auf das benötigte Heizniveau hebt.
• Welche Vorteile bietet die Zusammenschaltung? Der größte Vorteil liegt in der Effizienzsteigerung der Wärmepumpe. Wenn die Solarthermieanlage überschüssige Solarenergie in den Rücklauf oder einen gemeinsamen Pufferspeicher einspeist, erhöht sich die Ausgangstemperatur für die Wärmepumpe. Dadurch muss der Kompressor weniger Arbeit leisten, was den Stromverbrauch senkt und die Jahresarbeitszahl (JAZ) des Systems deutlich verbessert.
• Ist eine reine Warmwasser-Solaranlage sinnvoll? Ja, die Kombination einer Wärmepumpe mit einer Solarthermieanlage, die nur für Warmwasser ausgelegt ist, ist eine technisch einfache und sehr effektive Lösung. Da die Solarenergie im Sommer die komplette Warmwasserlast übernimmt, kann die Wärmepumpe in dieser Zeit komplett abgeschaltet werden, was deren Lebensdauer verlängert und Betriebskosten spart.
• Kann Solarthermie die Wärmequelle regenerieren? In Systemen mit Erdwärmesonden kann überschüssige Solarenergie im Sommer genutzt werden, um das Erdreich zu regenerieren. Die Solarthermieanlage leitet die Wärme in den Boden zurück, wodurch das Wärmereservoir für den nächsten Winter "aufgeladen" wird, was die Effizienz der Wärmepumpe über die gesamte Heizperiode hinweg stabilisiert und optimiert.
• Wird diese Kombination staatlich gefördert? Da die Verbindung von Wärmepumpe und Solarthermieanlage konsequent auf erneuerbare Energien setzt, ist sie besonders förderfähig. Sogar Solarthermieanlagen ohne Heizunterstützung werden in dieser speziellen Konstellation oft bezuschusst, um den CO2-Ausstoß im Gebäudesektor durch die intelligente Nutzung von Umweltwärme und Solarenergie weiter zu minimieren.

Als anzuzapfendes Wärmereservoir kommen das Erdreich, Grundwasser oder auch die Umgebungsluft in Betracht. Im Prinzip handelt es sich bei einer Wärmepumpe um das Gegenstück zu einem Verbrennungsmotor. Der Motor setzt Wärme in Arbeit um, die Wärmepumpe Arbeit in Wärme. Das geschieht so: Eine Flüssigkeit mit niedrigem Siedepunkt verdampft unter geringem Druck, beispielsweise im Erdreich.

Der entscheidende Punkt dabei ist der, dass in diesem Phasenübergang vom flüssigen in den gasförmigen Zustand Energie gespeichert wird, die durch eine anschließende Verflüssigung wieder freigesetzt werden kann. Dies geschieht in zwei Schritten. Zunächst wird der Dampf auf einen höheren Druck komprimiert, anschließend kondensiert er unter Abgabe der gespeicherten Wärme. Diese Wärme wird über einen Wärmetauscher als Heizwärme genutzt.

Ziel der Zusammenschaltung beider Systeme muss sein, dass die Solarthermieanlage vorrangig die Aufgabe der Warmwasserbereitung übernimmt. Nur die Solarthermie kann die dazu erforderliche Temperatur ohne den Einsatz von Strom erreichen. Eine einfache Lösung besteht also darin, die Solarthermieanlage nur zur Warmwasserbereitung zu nutzen. Das ist durchaus sinnvoll und genau aus diesem Grund wird in diesem Ausnahmefall auch eine Solarthermieanlage ohne Heizunterstützung staatlich gefördert.

Möglich ist jedoch auch, eine Solarthermieanlage mit Heizunterstützung mit einer Wärmepumpe zu kombinieren. In diesem Fall unterstützt die Solaranlage die Wärmepumpe, die ihrerseits die Heizung unterstützt. Eine Möglichkeit zur Kopplung der Wärmepumpe und der Solarthermieanlage besteht in der Nutzung eines gemeinsamen Pufferspeichers, an den die Solaranlage die Wärme abgibt, die nicht zur Warmwasserbereitung genutzt wird. Im Bedarfsfall bedient sich die Wärmepumpe hier im kalten Erdreich oder in der kalten Außenluft. Sie benötigt durch diese höhere Ausgangstemperatur deutlich weniger Strom.

Wärmepumpen liefern zuverlässig Energie, auch wenn die Sonne nicht scheint. Solarthermieanlagen liefern bei geeigneten Wetterbedingungen so hohe Temperaturen, dass Warmwasser ohne weiteren Energieeinsatz mit der benötigten Temperatur zur Verfügung steht. Diese positiven Eigenschaften beider Systeme können auf unterschiedliche Weise miteinander kombiniert werden.