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Die solarthermische Wärmepumpe ist die Kombination zweier Technologien, die die Umwelt schonen, ohne die Effizienz und den Wärmekomfort der Bewohner zu beeinträchtigen: die Wärmepumpe und die Sonnenenergie.
In diesem praktischen Leitfaden wird Ihnen ein detaillierter Einblick in die solarthermische Wärmepumpe gegeben: Funktionsweise, Arten von Sonnenkollektoren, Vor- und Nachteile, Auswahlkriterien, Installationsablauf, Fördermittel und Rückmeldungen von Nutzern.
Was ist eine solarthermische Wärmepumpe?
Die solarthermische Wärmepumpe, manchmal auch Solarwärmepumpe oder Solar-PAC genannt, ist ein Heiz- und Klimasystem, das die Wirkung von thermischen Sonnenkollektoren (TWP) und einer Luft-Wasser- (oder Wasser-Wasser-) Wärmepumpe kombiniert.
Ziel : Gewährleistung des thermischen Komforts der Bewohner bei gleichzeitiger Optimierung des Energieverbrauchs und Reduzierung der Treibhausgasemissionen (THG) durch die Nutzung einer erneuerbaren und kostenlosen Energiequelle.
Solarthermische Wärmepumpe: Wie funktioniert das konkret?
Die solarthermische Wärmepumpe vereint den Mechanismus der klassischen Wärmepumpe mit der Sonnenenergie. Ihre Funktionsweise lässt sich in 7 Schritten zusammenfassen:
- Der Zyklus beginnt mit dem Einfangen von Sonnenenergie. Thermische Solarpaneele werden auf dem Dach oder in einem offenen Raum installiert, der der Sonne ausgesetzt ist. Diese wird dann an eine Wärmeträgerflüssigkeit (meist Wasser oder eine Mischung aus Wasser und Frostschutzmittel) in den Röhren des Panels abgegeben;
- Beheizt, zirkuliert die Wärmeträgerflüssigkeit durch einen Wärmetauscher. Die Wärme wird dann an einen anderen Eine Flüssigkeit, die die Luft oder das Wasser in einem Gebäude erwärmt;
- Das vom Wärmetauscher erwärmte Wasser wird im Inneren über einen Heiz- oder Klimakreislauf verteilt, in der Regel Heizkörper, Fußbodenheizung, Gebläsekonvektoren usw. ;
- Überschüssige solarthermische Energie kann eventuell in einem Wärmespeicher gespeichert werden, um sie später zu nutzen, wenn die Sonneneinstrahlung nicht ausreicht ;
- In diesem System hat die Wärmepumpe die Aufgabe, die Wärmeversorgung zu übernehmen, wenn die Solarthermie nicht ausreicht, um die Bedürfnisse der Bewohner zu befriedigen. Die Wärmepumpe entzieht je nach Typ der Außenluft, dem Boden oder dem Wasser Wärme und überträgt sie an die Innenräume (Heizung) oder entzieht den Innenräumen Wärme und gibt sie an die Außenwelt ab (Kühlung).
Um sicherzustellen, dass das Gerät richtig funktioniert, wird ein Kontroll- und Regulierungssystem eingerichtet, das die Raumtemperatur und den Energiebedarf des Gebäudes überwacht.
Solarthermische WP: Welche Solarpaneele sollte man verwenden?
Die solarthermische Wärmepumpe nutzt thermische Solarpaneele, die die Wärme der Sonnenstrahlung absorbieren und auf eine Wärmeträgerflüssigkeit übertragen, die durch das System zirkuliert. Die solarthermische Wärmepumpe ist nicht zu verwechseln mit Systemen des Typs "Wärmepumpe - Photovoltaikpaneele". In diesem Fall versorgen die Photovoltaikpaneele die Wärmepumpe und andere Geräte im Haus über einen Wechselrichter, der Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt, mit Strom.
Schließlich kann eine solarthermische Wärmepumpe auch Hybridpaneele verwenden, da diese die Wirkung von thermischen (Rückseite) und photovoltaischen (Vorderseite) Solarpaneelen kombinieren.
|Typ des Solarpanels
|Funktionsprinzip
|Vorteile
|Nachteile
|Thermische Sonnenkollektoren
|Thermische Sonnenkollektoren nehmen die Wärme der Sonnenstrahlung auf und übertragen sie auf eine Wärmeträgerflüssigkeit, die durch das System zirkuliert.
|Hohe Energieeffizienz bei der Wärmeerzeugung.
Billiger als Photovoltaik- und Hybridpaneele.
Möglichkeit der Speicherung von Wärmeenergie für eine spätere Nutzung.
|Erzeugen nicht direkt Strom.
Leistung stark von Wetterbedingungen und Sonneneinstrahlung abhängig.
|Hybrid-Solarpaneele (PVT)
|Hybrid-Solarmodule vereinen Photovoltaik und Wärmetechnik in einem einzigen Modul.
Sie erzeugen gleichzeitig Strom und Wärme und können so eine Wärmepumpe betreiben, während sie gleichzeitig Strom für andere Zwecke erzeugen.
|Kombinierte Strom- und Wärmeerzeugung.
Höhere Energieeffizienz als Photovoltaik- oder Wärmepaneele allein.
Optimale Nutzung des Dachraums.
|Höhere Installationskosten als thermische und photovoltaische Solarpaneele allein.
Höhere Komplexität des Systems, die eine strengere Wartung erfordert.
Solarthermische Wärmepumpe: Vor- und Nachteile
Die Vorteile sind zahlreich: Energieeinsparungen und geringe Treibhausgasemissionen, vor allem wenn die WP mit Hybrid-Solarpaneelen gekoppelt ist. Denn diese Kombination nutzt eine kostenlose, erneuerbare Energiequelle zum Heizen oder Kühlen.
Die solarthermische Wärmepumpe ist sehr vielseitig und kann sowohl zum Heizen und Kühlen als auch zur Warmwasserbereitung eingesetzt werden. Schließlich ist die solarthermische Wärmepumpe ein bewährtes und zuverlässiges Gerät mit einer langen Lebensdauer.
Zu den Nachteilen gehört der jahreszeitlich bedingte schwankende Wirkungsgrad, aber die Autonomie ist mit rund 80 % immer noch sehr attraktiv - vorausgesetzt, die Anlage wird fachgerecht installiert und das Haus ist gut isoliert (RE 2020).
Zu bemängeln sind auch die hohen Anfangskosten für die Installation, die im Durchschnitt 13.000 € ohne die Installation betragen. Diese Investition wird jedoch durch Fördermittel und Finanzierungsmechanismen sowie durch die langfristig erzielten Energieeinsparungen gemindert.
Welche Kriterien sollte ich bei der Auswahl meiner solarthermischen Wärmepumpe beachten?
Die Auswahl der einzelnen Komponenten Ihrer solarthermischen Anlage (Wärmepumpe - Sonnenkollektoren - Regelsystem) erfordert gewisse Vorkenntnisse.
Wenn Sie sich nicht gut auskennen, empfehlen wir Ihnen dringend, einen Fachmann zu Rate zu ziehen, der Ihren Bedarf analysieren und Ihnen die am besten geeignete Ausrüstung empfehlen kann. Hier sind jedoch sechs wesentliche Kriterien, die als Anhaltspunkte dienen, um eine fundierte Wahl zu treffen:
- Typ des Solarpanels Die Tabelle oben hilft Ihnen bei der Entscheidung, welche Art von Solarpaneel Sie mit Ihrer Solaranlage verbinden sollten;
- Art der Wärmeträgerflüssigkeit : Einige Systeme verwenden Wasser, andere eher eine Mischung aus Wasser und Glykol (Frostschutzmittel). Wenn Sie in einer Region leben, in der die Temperaturen regelmäßig unter den Gefrierpunkt sinken, wird Ihnen eine frostsichere Wärmeträgerflüssigkeit empfohlen, um das Einfrieren der Leitungen zu verhindern ;
- Art der Wärmepumpe Luft-Wasser-Wärmepumpe: Wählen Sie zwischen Luft-Wasser-, Luft-Luft-, Wasser-Wasser- und Boden-Wasser-Wärmepumpe, je nach verfügbarer Wärmequelle (Luft, Wasser, Boden) und gewünschtem Verwendungszweck (Heizung, Kühlung, Warmwasserbereitung). Beachten Sie: Die Luft-Wasser-Wärmepumpe eignet sich für warme oder gemäßigte Regionen, während die Erdwärmepumpe in kalten Regionen bessere Leistungen erbringt;
- Leistungskoeffizient : Der COP ist ein Indikator für die Energieeffizienz einer Wärmepumpe. Je höher der COP, desto effizienter ist die WP bei der Umwandlung von elektrischer Energie in Wärmeenergie. Achten Sie auf eine WP mit einem hohen COP, um die Energieeinsparungen zu maximieren (und von staatlichen Fördermitteln zu profitieren) ;
- Regulierungs- und Kontrollsystem Die Temperatur muss überwacht und an die Wetterbedingungen und den Heiz- oder Kühlbedarf angepasst werden können;
- Kompatibilität mit anderen Heizsystemen Wenn Sie bereits über ein Heizsystem verfügen (Heizkessel, Heizkörper, Fußbodenheizung), prüfen Sie, ob die geplante solarthermische Wärmepumpe mit diesen Geräten kompatibel ist;
- Die Garantie : Sie ist bei Solarmodulen in der Regel sehr lang (bis zu 25 Jahre), bei Wärmepumpen beträgt sie 5 bis 10 Jahre.
Wie kann ich meine solarthermische Wärmepumpe richtig dimensionieren?
Nur ein qualifizierter Fachmann wird Ihnen eine genaue Antwort geben können ... was Sie aber nicht daran hindert, eine Vorstellung von der Größenordnung zu haben. Merken Sie sich folgendes Prinzip: Sehr grob gesagt, kann ein Quadratmeter thermischer Sonnenkollektoren eine Fläche von 10 m² beheizen. Nehmen wir an, dass ein durchschnittliches Solarmodul 2 m² groß ist (in Wirklichkeit kann es von 1,5 bis 4 oder sogar 5 m² reichen, wobei der Durchschnitt bei 2 m² liegt):
|Bewohnbare Fläche (m²)
|Fläche der Paneele Solarthermie (m²)
|Anzahl der thermischen Sonnenkollektoren (2 m²/Paneel)
|50
|5
|2.5 (aufgerundet auf 3)
|75
|7,5
|3.75 (aufgerundet auf 4)
|100
|10
|5
|125
|12,5
|6.25 (aufgerundet auf 6)
|150
|15
|7.5 (aufgerundet auf 8)
|200
|20
|10
Was Sie über die Installation einer solarthermischen Wärmepumpe wissen sollten
Die Installation der solarthermischen Wärmepumpe muss von einem qualifizierten Fachmann durchgeführt werden, der über die erforderlichen Zertifizierungen und das nötige Fachwissen verfügt. In Frankreich sollten Sie sich an einen Fachmann wenden, der als "Reconnu Garant de l'Environnement" (RGE) anerkannt ist.
Installation der solarthermischen WP
Er wird mit einer Standortbewertung beginnen, um den optimalen Standort für die Solarpaneele und die Wärmepumpe zu bestimmen. Die Solarpaneele sollten nach Süden ausgerichtet und so geneigt sein, dass die Sonneneinstrahlung möglichst groß ist. Die Wärmepumpe wiederum sollte an einem zugänglichen Ort installiert werden, um Wartung und Reparaturen zu erleichtern.
Die solarthermische Wärmepumpe kann als Ergänzung zu einem bestehenden Heizsystem, wie einem Gas- oder Ölkessel, eingesetzt werden. Der Installateur muss sicherstellen, dass die beiden Systeme richtig integriert sind und optimal funktionieren. Bei der Dimensionierung muss Ihr Installateur die Wohnfläche, die Isolierung des Gebäudes, das Klima in Ihrer Region und den Heizbedarf berücksichtigen.
Anschließend installiert er die Solarpaneele, die Wärmepumpe, den Warmwasserspeicher und andere Komponenten gemäß den Angaben des Herstellers und den örtlichen Vorschriften. Wenn die Installation abgeschlossen ist, nimmt er die Anlage in Betrieb und führt die üblichen Überprüfungen durch. Die Installation dauert in der Regel eine knappe Woche (es gibt Arbeit!).
Im Allgemeinen benötigen solarthermische Wärmepumpen nur wenig Wartung. Sie sollten jedoch regelmäßige Kontrollen einplanen, um die Leistung und Langlebigkeit des Systems zu gewährleisten und schwere Ausfälle zu vermeiden, die die Rentabilität Ihrer Investition gefährden. Ihr Installateur wird Ihnen übrigens eine Pflege- und Wartungsanleitung zur Verfügung stellen und Sie über die Häufigkeit der Kontrollen informieren.
Solarthermische WP: Installationskosten und Lebensdauer
Wie bereits erwähnt, kostet eine solarthermische Wärmepumpe etwa 13.000 €, wobei die Installationskosten zwischen 4.000 und 6.000 € betragen. Die jährliche Wartung (die in einigen Ländern wie Frankreich obligatorisch ist) beläuft sich auf 150 bis 300 € pro Jahr.
Was die Lebensdauer angeht, so können thermische Solarpaneele mehr als 30 Jahre halten, während die WP nur 15 bis 20 Jahre hält.
Solarthermische WP: Sie haben Anspruch auf Beihilfen zur Finanzierung Ihres Projekts
Mehrere EU-Länder bieten Hilfen und Finanzierungspakete an, um Haushalte zu ermutigen, auf saubere Energien umzusteigen, die mit dem Ziel der CO2-Neutralität bis 2050 übereinstimmen. Nehmen wir als Beispiel Frankreich :
- Die Energieprämie in Höhe von 5.000 bis 10.000 € für einkommensschwache Haushalte, um Renovierungsarbeiten oder den Austausch eines Heizsystems im Rahmen des Energiewandels zu finanzieren;
- MaPrimeRénov', eine Maßnahme für selbstnutzende und vermietende Eigentümer (und Eigentümergemeinschaften unter bestimmten Bedingungen) zur Finanzierung von Arbeiten zur Verbesserung der Energieeffizienz in Wohnungen: Isolierung, Wechsel des Heizsystems, Einbau einer Wärmepumpe oder einer WRG, etc. Die Höhe des Betrags hängt von der Einkommenshöhe der Haushalte, der Art der durchgeführten Arbeiten und der Energieeffizienz nach Abschluss der Arbeiten ab. Für die solarthermische Wärmepumpe kann die Prämie bis zu 10.000 € betragen ;
- Öko-Darlehen zum Nullsatz: Hierbei handelt es sich um ein zinsloses Darlehen mit einem Höchstbetrag von 30.000 € ;
- Beihilfen von Gebietskörperschaften, je nach Region und Gemeinde.
Beachten Sie schließlich, dass der französische Staat einen ermäßigten Mehrwertsteuersatz (10 %) auf die Ausrüstung der solarthermischen Wärmepumpe anwendet.
Meinungen und Erfahrungsberichte: Was denken die Nutzer über die solarthermische Wärmepumpe?
Es ist nicht einfach, einen umfassenden Überblick über die Meinungen und Erfahrungsberichte von Nutzern solarthermischer Wärmepumpen zu geben, da die Erfahrungen je nach Modell, Hersteller, Qualität der Installation und den klimatischen Bedingungen der Region variieren können.
Hier sind jedoch einige Gemeinsamkeiten, die sich in den Rückmeldungen der Nutzer von solarthermischen Wärmepumpen wiederfinden:
Zu den positiven Aspekten:
- Energie sparen durch die Nutzung von Solarenergie zum Heizen des Hauses und zur Warmwasserbereitung, niedrigere Energierechnungen und größere Unabhängigkeit von Energieversorgern;
- Ökologie : Viele Nutzer sind mit den positiven Umweltauswirkungen ihrer solarthermischen Wärmepumpen zufrieden. Durch die Nutzung der Sonnenenergie reduzieren sie ihren Verbrauch an fossilen Brennstoffen und tragen zum Kampf gegen den Klimawandel bei ... auch wenn der Herstellungsprozess der Solarpaneele von einigen Nutzern als wenig umweltfreundlich angeprangert wird;
- Zuverlässigkeit : Nutzer berichten in der Regel, dass ihre solarthermische Wärmepumpenanlage zuverlässig und wartungsarm ist. Sofern sie gut konzipiert und richtig installiert sind, halten die Systeme mehrere Jahrzehnte.
Zu den negativen Punkten:
- Hohe AnfangskostenDie Förderung und die Energieeinsparungen über einen längeren Zeitraum beschleunigen jedoch die Rentabilität;
- Abhängigkeit von der Sonneneinstrahlung : Einige Nutzer berichten von einer unzureichenden Leistung in harten Wintern. Sie müssen in der Regel auf ein Zusatzheizsystem zurückgreifen, um ihren Energiebedarf zu decken ;
- Komplexität der Installation.
Reda T.
Reda ist Doktor der Finanzwissenschaften und hat sich auf die Wirtschaft im Bereich der erneuerbaren Energien spezialisiert. Er verbindet Finanzexpertise mit dem Interesse an Nachhaltigkeit und schreibt nicht nur über die Finanzierung von grünen Projekten, sondern auch über allgemeinere Themen und häufig gestellte Fragen in diesem Bereich.