Studie vergleicht Systeme zur Warmwasserbereitung und Heizung

Bei Kombianlagen gerät die Solarthermie unter Druck

Wärmepumpen und Fotovoltaik sind ein zunehmend starkes Team. © Dimplex

Bei Kombianlagen für die Trinkwassererwärmung und Raumheizung schneidet die PV-Wärme unter bestimmten Bedingungen bereits heute besser ab als Solarthermie.

Während die Solarthermie bei der reinen Trinkwassererwärmung sowohl energetisch als auch wirtschaftlich betrachtet besser abschneidet als Systeme, die dafür eine Fotovoltaik-Anlage nutzen, fällt die Bewertung bei den Kombianlagen nicht ganz so eindeutig aus. Der Abstand schrumpft und unter bestimmten Voraussetzungen ist die Wärmeerzeugung mit Fotovoltaik schon heute günstiger.

Wie bereits berichtet hat das Forschungs- und Testzentrum für Solaranlagen am Institut für Thermodynamik und Wärmetechnik itw der Universität Stuttgart im Auftrag des Bundesverbands Solarwirtschaft BSW verschiedene Systeme für die Trinkwassererwärmung und Kombianlagen für die Trinkwassererwärmung und Raumheizung verglichen. Für ein Einfamilienhaus mit 128 m2 Wohnfläche und 55 m2 solar nutzbarer Dachfläche am Standort Würzburg, der als repräsentativ gilt, wurden anhand von dynamischen Simulationsrechnungen folgende Systeme untersucht:

  • Direkte fotovoltaische Trinkwassererwärmung und Raumheizung (Kombianlage) mittels Elektroheizstab und direktelektrischer Nachheizung (elektrischer Durchlauferhitzer).
  • Direkte fotovoltaische Trinkwassererwärmung und Raumheizung (Kombianlage) mittels Heizstab und Gas-Brennwertkessel als Nachheizung.
  • Solarthermische Trinkwassererwärmung und Raumheizung (Kombianlage) mit Gas-Brennwertkessel als Zusatzwärmequelle.
  • Direkte fotovoltaische Trinkwassererwärmung und Raumheizung (Kombianlage) mit Luft-Wasser-Wärmepumpe und
  • Solarthermische Trinkwassererwärmung und Raumheizung (Kombianlage) mit einer Luft-Wasser-Wärmepumpe als Zusatzwärmequelle.

Betrachtet wurden außerdem zwei Wärmedämmstandards: Neubau nach EnEV 2009 und Bestandsgebäude nach der Wärmeschutzverordnung von 1995. Die verfügbare Dachfläche wurde jeweils unterschiedlich zwischen Solarthermie und Fotovoltaik aufgeteilt und der fotovoltaisch erzeugte Strom vorrangig zur Deckung des Haushaltsstrombedarfs verwendet.

"Unter diesen Annahmen erweist sich sowohl im Neubau als auch im Bestand die solarthermische Kombianlage mit Wärmepumpen-Nachheizung als energetisch beste Variante", berichtet Dr. Harald Drück vom itw. Sie erzielt die höchste Primärenergieeinsparung gegenüber dem Referenzsystem ohne Solarnutzung. Dies allerdings nur, wenn der gleichzeitig erzeugte PV-Strom zur Deckung des Wärmepumpenstroms genutzt wird, die Netzeinspeisung also unberücksichtigt bleibt.

Wird dagegen die PV-Einspeisung angerechnet, scheidet die Kombination aus Fotovoltaik und Wärmepumpe primärenergetisch besser ab. Der Grund: Die solare Deckung des Wärmepumpenstrombedarfs ist gering, dementsprechend wird viel Strom ins Netz eingespeist. Das System profitiert also von der bilanziellen Betrachtung des Primärenergieverbrauchs.

Was die wirtschaftliche Bewertung anbelangt, so erreichen im Neubau die solarthermische Kombianlage mit Gaskessel und mit geringem Abstand die direktelektrische PV-Wärmeerzeugung mittels Heizstab und Gas-Nachheizung die höchsten Kosteneinsparungen. "Im Bestandsgebäude erweist sich die solarthermische Kombianlage mit Gaskessel als kostengünstigstes System", so Drück. Sein Fazit: "Wenn die Preise für Fotovoltaik-Anlagen weiter sinken und die Preise für Solarthermie-Anlagen stabil bleiben, kann das massive negative Auswirkungen für die Solarthermiebranche haben."

Die Kombination aus PV und Elektroheizstab, die bei der reinen Trinkwassererwärmung durchaus eine Alternative sein kann, scheidet aus, wenn neben dem Trinkwasser auch noch das Haus damit erwärmt werden soll. Sie ist primärenergetisch ineffizient und amortisiert sich nicht.

Der Vorteil der Fotovoltaik: Wenn es keinen Bedarf an Wärme gibt, kann der Solarstrom das ganze Jahr über für knapp 20 Cent pro kWh ins Netz eingespeist werden. Die überschüssige Wärme einer Solarthermieanlage hingegen lässt sich kaum nutzen. von Silke Thole

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