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Wie groß muss eine PV Anlage ausgelegt werden um damit eine WP zu betreiben?

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Eingestellt 14, Dez 2014 in Photovoltaik von McKay
Hallo zusammen,

immer wieder stoße ich auf das Thema Wärmepumpe kombiniert mit eine PV Anlage. Mich selber interessiert das Thema brennend. Leider habe ich noch keine konkreten Erfahrungsberichte gefunden, die mir bei eine Projektierung der PV Anlagengröße helfen würde.

Konkretes Beispiel: Ich habe ein Doppelhaus welches mit einer Wärmepumpe betrieben werden soll. Baujahr des Hauses voraussichtlich 2015 (KFW 40). Wohnfläche beider Wohnungen 240qm. Aufnahme der WP liegt bei ca. 2 kw el.Leistung. Dachausrichtung Osten und Westen. Das westliche Dach mit eine Fläche von 22m x 7m. Osten ähnlich. Bekomme dort aber Störflächen wegen Belütung Abwasserrohre.

Geschätzter Verbrauch: 10000kW/h pro Jahr Heizen (beide Wohnungen) + 4000kW/h Haushalt.

Wie groß sollte eine PV Anlage sein? Wie viel Heizleistung kann ich überhaupt mit eine PV Anlage decken? Im Sommer brauche ich keine Heizung und im Winter sind zu wenig Sonnenstunden!!

Sollte ich 20kWp aufs Dachlegen? Langen 10 kWp? Die Hersteller halten sich bei meinen Anfragen bedeckt. Ich bekomme keine konkrete Aussage.

Hat jemand Erfahrung??
   

4 Antworten

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Beantwortet 15, Dez 2014 von Martin Schorlies (940 Punkte)
Hallo McKay und willkommen im Forum, natürlich halten sich da alle bedeckt, da die Sonne dann rar ist, wenn geheizt werden muss... bzw. genau umgekehrt: wegen geringer Sonneneinstrahlung im Winter muss geheizt werden. Da genau dieser Umstand den Energiebedarf der WP genau gegenteilig zum Angebot der Sonnenstrahlung darstellt wird's sehr ungenau. Schon alleine die Strahlungserträge zwischen Nord und Süd innerhalb Deutschland sind immens... oder die Schneesituation... Daher kämen Sie hier um ein konkretes Angebot und Berechnungen eines Experten nicht vorbei. Eher dürfte ein Verbund mehrer Systeme einzusetzen sein. MfG
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Beantwortet 16, Dez 2014 von Michael Stöhr (1,180 Punkte)
Hallo Herr McKay,

bei aller Vorsicht kann folgende Überschlagsrechnung doch eine ungefähre Vorstellung davon geben, wie groß Ihre PV-Anlage sein müsste, um die Wärmepumpe komplett mit elektrischer Energie zu versorgen. Dabei würde jedoch, vor allem im Sommer noch sehr viel PV-Strom erzeugt werden, der nicht in die Wärmepumpe fließt, sondern anderweitig verwendet werden kann.

Die Überschlagsrechnung setzt damit an, dass die PV-Anlage auch im Dezember, dem Monat mit geringster Einstrahlung und größtem Wohnwärmebedarf, die Wärmepumpe noch komplett versorgen soll. Angenommen, von den 14.000 kWh Wärme benötigen Sie 4.000 kWh im Dezember. Angenommen weiterhin, die Wärmepumpe käme im Dezember auf eine Monatsarbeitszahl von 4. Dann muss die PV-Anlage im Dezember 1.000 kWh Strom erzeugen, mit denen die Wärmepumpe dann 4.000 kWh Wärme aus der Umgebung zur Heizung und Warmwasserbereitung verfügbar macht.

Angenommen nun, die PV-Anlage erzeuge im Dezember 12 kWh je kWp installierte PV-Leistung. Dies wird durch die Ertragsübersicht des SFV für westorientierte, 30° geneigte PV-Anlagen plausibilisiert (s. http://www.pv-ertraege.de/cgi-bin/pvdaten/src/bundes_uebersichten.pl/). Dann ist die erforderliche PV-Anlagennennleistung 1.000/12 kWp = 83 kWp. Bei dieser Nennleistung dürfte die zweite Vorausssetzung, dass die momentane PV-Leistung hinreichend lang über der Leistungsaufnahme der Wärmepumpe von 2 kW liegt, leicht erfüllt werden.

Die 83,3 kWp sind jedoch deutlich mehr als die von Ihnen vermuteten 10 oder 20 kWp. Ihr Westdach erlaubt bei lückenloser Belegung die Installation einer PV-Leistung von ca. 140 Wp/m2 * 154 m2 = 21,56 kWp. Die Obergrenze liegt tatsächlich bei etwa 20 kWp. Sprich, Sie haben nicht die erforderliche Dachfläche, um die Wärmepumpe ausschließlich mit PV-Strom vom eigenen Dach zu betreiben und damit Ihren gesamten Wärmebedarf zu decken. Die Wärmepumpe müsste also auch mit Netzstrom (aus Windkraft u.a.) betrieben oder die Wärmeversorgung noch auf anderem Weg (Pelletofen u.a.) gesichert werden. Eine Speicherung des PV-Stroms vom Sommer in den Winter mittels Batterien kommt nicht in Betracht, da diese Lösung exorbitant teuer wäre.

Mit sonnigen Grüßen, M. Stöhr
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Beantwortet 16, Dez 2014 von Geckler, Heinz (2,530 Punkte)

Hallo McKay,

nachdem meine Kollegen hier sehr vorsichtig mit ihren Aussagen sind habe ich ein paar detailliertere Informationen für Sie. Ich betreibe im unsanierten Altbau bereits seit 2 Jahren  eine Wärmepumpe in Verbindung mit einer PV-Anlage.

Da wir in diesen 2 Jahren fortlaufend Optimierungen am System durchgeführt haben kann ich noch nicht mit durchgängigen Zahlen dienen. Allerdings habe ich unser System seit einiger Zeit bereits online, da wir gerade dabei sind eine Hard- und Software zur Eigenverbrauchsoptimierung zu entwickeln. Unser Rahmenbedingungen sind dabei deutlich negativer wie die zu erwartenden Daten Ihres neuen Projektes. Hier die Rahmenbedingungen bei uns:

Baujahr:          1961

Wohnfläche:  176m²

Bewohner:        5 Erwachsene

Bauweise:         2-Familien-Haus

Zustand:           Dämmtechnisch unsaniert, lediglich neue 2-fach verglaste Kunststoff-Fenster

Wärmepumpe:

Dimplex LI 16 TE, innen aufgestellt

Brauchwasser-Speicher 300L

Pufferspeicher 859L

PV-Anlage:

4,5 kWp Solarworld kristallin auf Süddach Wohnhaus

1,68 kWp Inventux Dünnschicht auf Süddach Garage

1,68 kWp Inventux Dünnschicht auf Norddach Garage

Sie sehen, die Rahmenbedingungen sind alles andere als Optimal, das lässt mir jedoch sehr viel Spielraum zum experimentieren. Die aktuellen Daten bezüglich Verbrauch und Erzeugung sehen mit Stand 10.12.2014 wie folgt aus:

 

Erzeugung PV                              6.417 kWh

Eigenverbrauch PV                     2.648 kWh ( entspricht ca. 41% )

Einspeisung PV                           3.769 kWh

Verbrauch Heizungs-WP            5.684 kWh

Verbrauch Brauchwasser-WP  1.145 kWh

Gesamtverbrauch                    10.897 kWh

Bezug Strom Gesamt                 8.236 kWh ( Heizungs-WP+Brauchwasser-WP+Allgemeinstrom-Überschuss-

                                                        einspeisung )

Somit sollten Sie in Ihrem KfW 40 Neubau deutlich niedrigere Verbrauchswerte erreichen. Ich komme selbst in meiner Kombination auf eine Autarkie von 25 - 30%. Durch ein Speichersystem könnte ich die Autarkie sicher auf über 50% steigern, da wir z.B. durch das Terrarium meines Sohnes durchgängig eine relativ hohe Grundlast haben.  Mehr Zahlen können Sie sich gerne hier ansehen:

http://energybrain365.de/startseite/

http://www.suntrol-portal.com/de/page/rosi-geckler-pv

Was meine Erfahrung in den vergangenen Monaten besonders gezeigt hat ist, dass eine intelligente Planung und Installation der Wärmepumpenanlage das größte Einsparpotenzial bildet. Wir konnten zum Beispiel durch den Einbau des 850L-Pufferspeichers statt des 140L-Durchlauifspeichers, der von Dimplex vorgegeben war, unseren Verbrauch deutlich reduzieren. Zusätzlich waren wir in der Lage durch die Programierung einer Taganhebung um 12K und einer Nachtabsenkung von 5K die Laufzeiten der WP so zu beeinflussen, dass von Ende April bis Ende Oktober die Heizungs-WP fast nut am Tage mit eigenem Strom gelaufen ist.

Außerdem hatten wir festgestellt, dass unser Heizungs-WP vor allem im Sommer zur Brauchwasserbereitung viel zu oft nicht von der eigenen PV-Anlage versorgt werden konnte. Unser Heizungs-WP läuft bei Vorlauftemperaturen zur WW-Bereitung mit 4,5 bis 5 kW. Deswegen haben wir zusätzlich noch eine Brauchwasser-WP nachgerüstet, die mit lediglich 500W Leistungsaufnahme fast immer mit eigenem Strom läuft.

Die Ost-/West-Ausrichtung kommt Ihrem Vorhaben möglichst viel Eigenverbrauch zu realisieren sehr entgegen, da Sie über einen langen Zeitraum am Tag sehr gleichmässig hohe Erträge haben.

Um das System an sich optimieren zu können habe ich übrigens auf einen 2. Zähler mit Sondertarif für die Wärmepumpen verzichtet. So kann ich ohne technischen Aufwand selbst erzeugten Strom auch für die WP´s verwenden.

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Beantwortet 16, Dez 2014 von Martin Werner (2,069 Punkte)

Meine Tochter-Familie (2 Erwachsene und 3 Kinder unter 6 Jahren) wohnt seit 2 Jahren in einem KFW40-Haus mit Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung, Luft-Luft-WP zur Heizung und Fortluft-WP für das Warmwasser. Wohnfläche ca. 160 m². Auf dem Süd-Dach mit 32° Neigung habe ich eine 10,92 kWp installiert. Die Ertragszahlen finden Sie unter http://www.pv-log.com/photovoltaikanlage-hsw6

Im ersten Jahr war der gesamte Stromverbrauch (Lüftung, Heizung, WW und Haushalt 8712 kWh, wobei es da auch noch einige Probleme mit der Heizungs-WP gab, welche erst im Januar diesen Jahres endgültig behoben waren. Seit diesem Jahr gibt es zusätzlich noch einen Kaminofen, der das Temperaturniveau bei Betrieb im ganzen Haus anhebt (durch die KLA mit Wärmerückgewinnung). Der Verbrauch in diesem Jahr wird voraussichtlich bei max. 6200 kWh liegen  (bis jetzt, Mitte Dezember, sind es 5700 kWh). Der Eigenverbrauch lag bei 19,6% oder 2300 kWh im ersten Jahr, bzw. 14,6% oder 1810 kWh im zweiten Jahr. Der Autarkiegrad somit bei 26,4% bzw. ca. 30%.

Hier ein Diagramm, in dem Verbrauch und Erzeugung in kWh pro Tag und die kumulierten EV und Autarkie-%-Werte je Jahr eingezeichnet sind.

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